潘天軍

（貴州省公路工程集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，公路橋梁運營壓力顯著增大，部分現(xiàn)役橋梁產(chǎn)生了較為嚴重的質(zhì)量病害，承載性能顯著降低，威脅行車安全，縮短使用壽命。積極開展質(zhì)量病害檢測，采取針對性處治措施，對提高橋梁使用性能，保證橋梁安全穩(wěn)定運營具有重要意義。為此，該文結(jié)合某橋梁實際情況，分析了橋梁病害形成原因，提出了科學(xué)有效的維修處理措施。

1 工程概況

某高速公路橋梁項目位于貴州省境內(nèi)，為國省級公路干線的重要組成部分，是地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的命脈。道路全線包含橋梁220 座；其中：特大橋1 座、大橋57 座、中橋65 座、小橋97 座、總長40.992 km。公路全線按照全封閉、全立交、雙向四車道標準布置，設(shè)計時速120 km/h，設(shè)計荷載為汽-超20、掛-120。

2 橋梁病害情況

2.1 裂縫病害

（1）K34+930、K35+990 地道橋頂部開裂。

（2）K35+616 橋梁0#橋臺底部橫向開裂。

（3）K35+116、K35+344、K35+906、K38+740、K38+923 等地道橋空心板底橫向開裂。

2.2 伸縮縫病害

（1）K35+318橋梁、K35+825分離式大橋伸縮縫擠死。

（2）K50+930 橋梁伸縮縫局部損壞。

3 橋梁病害形式及成因

3.1 鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕是橋梁結(jié)構(gòu)主要的病害形式之一。因混凝土碳化作用、環(huán)境污染、CL-侵入等各方面因素影響，使鋼筋周圍環(huán)境酸性增強，導(dǎo)致鋼筋表面致密氧化膜被破壞，從而造成鋼筋銹蝕?，F(xiàn)階段，隨著工業(yè)化的高速發(fā)展，環(huán)境污染愈加嚴重，進一步加劇了橋梁鋼筋銹蝕。鋼筋生銹后，其截面積顯著增大，高達原始截面的10 倍以上，對周邊混凝土造成嚴重擠壓，引發(fā)裂縫、剝離等質(zhì)量病害，降低結(jié)構(gòu)承載性能。同時，鋼筋銹蝕后減小鋼筋有效截面積，降低橋梁結(jié)構(gòu)整體抗彎性能，影響結(jié)構(gòu)承載能力，縮短使用壽命[1]。

3.2 收縮裂縫

收縮裂縫主要形成于混凝土固結(jié)階段，由于混凝土內(nèi)部水分散失速率增大，體積迅速減小，混凝土產(chǎn)生凝縮現(xiàn)象，從而引發(fā)收縮裂縫。通過對該項目所有橋梁的綜合檢測發(fā)現(xiàn)，約70%以上的橋梁收縮裂縫均是由于水分散失過快所致[2]。

3.3 溫度裂縫

混凝土在熱脹冷縮作用下，內(nèi)部形成較大張應(yīng)力，當其超出內(nèi)部約束力后，便會引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫。根據(jù)裂縫種類不同，可劃分為截面上下溫差裂縫、截面均勻溫差裂縫、截面溫差裂縫三種形式。當混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力增大時，其截面裂縫受均勻溫差影響，導(dǎo)致混凝土開裂加劇。如：溫度突變時，橋梁結(jié)構(gòu)伸縮縫將出現(xiàn)明顯變化，約束橋梁變形，造成橋跨結(jié)構(gòu)開裂，最終引發(fā)橋墩破壞[3]。

3.4 伸縮縫病害

伸縮縫是橋梁工程重要的結(jié)構(gòu)組成部分。伸縮縫病害形式較多，主要包括伸縮縫過窄、高差、損壞、擠死失效、錨固區(qū)破損等。其中，伸縮縫過窄導(dǎo)致預(yù)留伸縮量不足，容易形成伸縮縫擠死現(xiàn)象，導(dǎo)致橋面產(chǎn)生坑槽等質(zhì)量問題。伸縮縫高差主要是因橋臺沉降、工藝偏差、墊石損壞等因素所致，容易形成路面沉陷，引發(fā)橋頭跳車問題。伸縮縫損壞是由于橋梁運營過程中，伸縮縫出現(xiàn)鉚釘松動、橡膠墊老化、斷裂等病害，導(dǎo)致伸縮縫損壞。伸縮縫錨固區(qū)破損主要是由于后期澆筑混凝土強度不達標，導(dǎo)致錨固部位形成薄弱環(huán)節(jié)，經(jīng)交通荷載反復(fù)作用，使伸縮縫構(gòu)件產(chǎn)生破壞。

4 修復(fù)處理技術(shù)

4.1 混凝土裂縫修補

4.1.1 表面封閉法

（1）混凝土裂縫修復(fù)前，應(yīng)先對裂縫表面實施清理，清理范圍為裂縫周邊5 cm 范圍，確保潔凈、干燥、無雜質(zhì)、油污等；當裂縫面積較大時，應(yīng)適當增加清理范圍。

（2）清表完畢，采用電錘鑿除裂縫周邊松散混凝土，直至露出堅硬基面。

（3）采用鐵鉤將裂縫內(nèi)雜質(zhì)清除，并采用鋼絲刷清除裂縫周邊浮漿，通過高壓氣泵清除縫內(nèi)浮塵，然后采用丙酮對裂縫位置實施清潔。

（4）裂縫清理完畢，并經(jīng)干燥處理后，采用毛刷分層涂刷結(jié)構(gòu)修復(fù)膠，每層涂刷應(yīng)間隔3~5 min，涂刷厚度不得低于1 mm。

（5）當裂縫面積較大時，需對裂縫區(qū)域?qū)嵤┤鎳娡?，以有效保證裂縫修復(fù)質(zhì)量。

4.1.2 壓力灌漿法

（1）施工流程：基底處理→設(shè)置灌漿、出漿嘴→裂縫密封處理→氣密性檢驗→灌漿→檢查驗收。

（2）采用專用切割機清除裂縫兩側(cè)2~3 cm 范圍內(nèi)的混凝土浮漿，并采用高壓空氣泵將縫內(nèi)雜質(zhì)清除干凈，然后采用丙酮進行清潔處理。

（3）設(shè)置灌漿嘴：根據(jù)裂縫實際情況，合理設(shè)置灌漿嘴，縫寬較大處應(yīng)少設(shè)，縫寬較小處應(yīng)多設(shè)，布設(shè)間距不得超過30 cm。

（4）膠水封堵裂縫時，厚度不得小于2 mm，寬度不得小于5 cm。裂縫封堵完成，應(yīng)進行嚴密性檢測，避免產(chǎn)生漏氣。檢測方法如下：在裂縫表面均勻涂抹肥皂液，然后通過灌漿口向縫內(nèi)通入空氣，若無氣泡產(chǎn)生，則表明封堵質(zhì)量完好；若存在漏氣現(xiàn)象，應(yīng)重新進行密封處理[4]。

（5）根據(jù)裂縫面積大小，確定采取單孔注漿或分段注漿。注漿應(yīng)由一端向另一端逐步推進。

（6）壓力灌漿前，嚴格按照漿液性能合理確定注漿壓力，以0.1~0.4 MPa 為宜；注漿時，持續(xù)均勻增壓，嚴禁壓力突增、突降現(xiàn)象，待漿液充滿縫隙，保持壓力穩(wěn)定。當注漿管液面不再變化時，持續(xù)穩(wěn)壓30 min后，停止加壓，及時拆除設(shè)備，并對管道實施全面清洗[5]。

（7）待裂縫內(nèi)漿液初凝后，撤除注膠設(shè)備，并采用速凝膠水封堵灌漿口，確保平整、光滑。

（8）注漿完畢，及時進行養(yǎng)護，直至漿體完全凝固。具體養(yǎng)護時間應(yīng)根據(jù)溫度、季節(jié)等條件綜合確定，通常為24 h。灌縫料完全凝固后，需對表面實施清理，確保潔凈、光滑。

4.2 混凝土表面缺陷處理施工

（1）混凝土表面缺陷處治前，應(yīng)先清除混凝土表面灰塵、油污、雜質(zhì)，并進行鑿毛處理。

（2）若存在鋼筋外露，需先清除表面鐵銹，然后進行防腐處理。處理完成后在裂縫部位涂刷防銹涂料，涂刷寬度為20 cm。

（3）聚合物灰漿涂刷前2 h，需對缺陷位置實施全面清洗，保持混凝土表面濕潤，但不得存在積水。

（4）聚合物灰漿采用機械拌和，使用前，先靜置5 min，并在規(guī)定時間內(nèi)用完，具體時間需結(jié)合溫度、濕度等條件綜合確定。

（5）表面缺陷處理時，嚴格控制密實度，若修補厚度大于2 cm，需采用分層方式進行施工，且前、后兩層時間間隔不得低于3~4 h[6]。

4.3 注漿加固施工

（1）結(jié)合現(xiàn)場實際情況，合理確定注漿孔位置，并采用微型鉆孔設(shè)備進行鉆孔，孔徑為48 mm，嚴格控制鉆孔深度和角度，確保滿足要求。

（2）漿液采用水泥漿，水泥漿制備材料為P·032.5普通硅酸鹽水泥，結(jié)合具體狀況確定最佳配合比。根據(jù)實際需要可摻加適量的速凝劑、減水劑等材料。

（3）當存在地下水時，選用固結(jié)速度較快的注漿方法，由水位較高部位進行注漿。

（4）結(jié)合裂縫實際狀況，合理確定注漿壓力，以0.8~1.2 MPa 為宜。

（5）根據(jù)試驗數(shù)據(jù)科學(xué)確定注漿強度及注漿孔位置。

（6）注漿時嚴格監(jiān)控橋涵沉降、變形、裂縫變化情況，并采用多孔間隔注漿法，以有效縮短漿液固結(jié)時間。

（7）當漿液由注漿管端頭溢出、注漿管破裂或液面持續(xù)10~15 min 內(nèi)穩(wěn)定不變時，立即停止注漿。

4.4 伸縮縫更換施工

（1）結(jié)合現(xiàn)場具體情況，對伸縮縫位置實施測量放樣，沿裂縫混凝土帶與橋面連接點畫線，準確確定切割范圍。實際切割時，嚴格按照放線線路進行切割，確保切面平順，并合理控制切割深度，防止對橋梁構(gòu)件造成破壞[7]。

（2）伸縮縫更換時，采用切割設(shè)備對舊伸縮縫實施錨固，嚴禁破壞預(yù)埋鋼筋。

（3）伸縮縫拆除完畢，進行全面清洗，確保底部平整。

（4）開槽施工完成后，全面檢查開槽尺寸，確保滿足設(shè)計標準要求。

（5）預(yù)埋鋼筋處理；先調(diào)直鋼筋，并進行除銹處理，保證鋼筋表面完整、潔凈、無破損。若存在裂紋、斷裂、扭曲等現(xiàn)象，需通過植筋方式進行更換。

（6）伸縮縫安裝時，嚴格按照替換伸縮縫的長度確定具體位置，并科學(xué)控制梳齒板間距、槽口大小等指標，確保滿足要求；同時，保證支架與梳齒板、不銹鋼板相適應(yīng)，合理調(diào)節(jié)錨固位置，避免出現(xiàn)錯位，造成安裝困難。

4.5 粘鋼加固施工

（1）準備工作。按照原設(shè)計圖紙確定加固鋼板尺寸，在工廠制作成型后，運至施工現(xiàn)場。鋼板應(yīng)光滑、完整、無毛刺、性能完好?？茖W(xué)完成支架及相關(guān)設(shè)備的組裝調(diào)試，確保注漿工作順利進行[8]。

（2）混凝土基面處理。為有效提升黏接質(zhì)量，粘鋼加固施工前對混凝土缺陷部位實施拋光處理，然后利用高壓空氣泵清除表面灰塵。

（3）鋼板黏結(jié)面處理。為保證鋼板與混凝土表面黏結(jié)效果，需對鋼板實施除銹、打毛、拋光處理，直至鋼板表面露出金屬光澤。鋼筋除銹基本流程如下：①清除鋼筋表面混凝土；②利用人工除銹方式去除鋼筋表面鐵銹，并進行防腐處理；③利用環(huán)氧樹脂砂漿或修補料對缺陷部位進行修補；④按照標準要求對修復(fù)部位實施養(yǎng)護，至少應(yīng)養(yǎng)護14 d，待強度滿足規(guī)范及設(shè)計要求后，在其表面均勻涂刷阻銹劑；⑤阻銹劑涂刷需采取分層涂刷方式，每層噴涂完成后進行科學(xué)防護，防止污染；涂刷完成后，應(yīng)養(yǎng)護24 h，待完全固化后對表面實施清理[9]。

（4）鉆孔、設(shè)置錨栓。根據(jù)設(shè)計要求確定鋼板和錨固位置，并通過植筋法完成錨固。為避免鉆孔施工損壞原始結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋，采用鋼筋探測儀準確測出鋼筋位置，并對鉆孔進行合理調(diào)整，以有效躲避鋼筋。鉆孔完成后，先用毛刷清除雜質(zhì)，然后用高壓空氣泵實施二次清孔，確保鉆孔潔凈、干燥。錨桿安裝應(yīng)根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145—2013）實施。

（5）鋼板配套打孔。結(jié)合混凝土表面錨栓實際情況，對加固鋼板進行打孔。嚴格按照錨栓具體位置鉆設(shè)錨栓孔，并根據(jù)膠體性能確定注膠孔，確保膠液填充完全。

（6）固定鋼板。將螺栓全部錨固于鋼板之上，并擰緊螺帽。為最大限度地保證注膠層厚度，在鋼板與混凝土之間設(shè)置厚度為2.5 mm 的墊圈。

（7）預(yù)留排氣孔。在黏貼面頂部位置，每間隔0.5設(shè)置1 根軟管，同時在鋼板頂部邊角部位設(shè)置1 根排水管。

（8）密封處理。對鋼板、錨栓、注膠口四周進行密封處理，確保嚴密性滿足要求。

（9）壓力注膠。采用注漿設(shè)備對混凝土與鋼板體系實施壓力注膠，并科學(xué)把控注膠壓力，確保不超過0.4 MPa。注膠按照由下而上順序依次進行，當相鄰膠嘴流出膠液時，及時封堵現(xiàn)有膠嘴，然后在溢出膠液的膠嘴處繼續(xù)注膠。當排氣孔有膠液溢出時，封閉當前膠嘴。注膠過程中，采用木槌不斷擊打鋼板，根據(jù)聲音判定膠水流動情況及是否注滿。利用最后一根排氣管穩(wěn)定注膠壓力，避免膠液脫落。注膠過程中應(yīng)嚴格控制注膠速率，防止形成氣泡[10]。

（10）固化。注膠完成后，持續(xù)監(jiān)控6 h，看是否存在漏膠現(xiàn)象，防止產(chǎn)生脫膠問題。當溫度為25 ℃時，需保證不少于3 d 固化緩沖期。當溫度下降時，固化時間延長。若溫度低于5 ℃時，可通過加熱設(shè)備進行升溫，或通過低溫固化手段實施改性處理，以有效提高黏結(jié)加固質(zhì)量。但需特別注意，固化時，禁止擾動鋼板。此外，為避免加固鋼板產(chǎn)生應(yīng)力滯后狀況，膠液固化期間，需進行交通管制，降低干擾，最大限度地保證加固效果。

5 結(jié)語

綜上所述，橋梁工程是交通運輸行業(yè)不可或缺的關(guān)鍵組成部分，承擔(dān)著區(qū)域經(jīng)濟與交通發(fā)展的重任，維持橋梁安全穩(wěn)定運營具有十分重要的作用。橋梁維護保養(yǎng)能有效提升橋梁結(jié)構(gòu)性能，提高橋梁運營能力，延長使用壽命。因此，橋梁結(jié)構(gòu)運營過程中，應(yīng)加強病害防治和養(yǎng)護工作。該文結(jié)合實際工程病害防治案例，制定了科學(xué)有效的維修加固方案。通過對該工程質(zhì)量病害的加固處理，橋梁運營能力得到大幅度提升，保證了橋梁運營的安全性和穩(wěn)定性，取得了顯著成效。