馮應(yīng)乾

（甘肅省酒泉公路事業(yè)發(fā)展中心高速公路養(yǎng)護所，甘肅酒泉 735000）

0 引言

高速公路是連接不同區(qū)域往來的重要基礎(chǔ)設(shè)施，隨著國家投入增加，高速公路覆蓋范圍逐步延伸拓展，在促進經(jīng)濟發(fā)展和往來方面做出重大貢獻。而高速公路橋梁由于長時間使用，受到荷載、環(huán)境等多方因素的影響，不可避免出現(xiàn)病害，致使工程耐久性和承載力下降，為了避免病害進一步惡化造成更大的損失，推行預防性養(yǎng)護是極其必要的。通過預防性養(yǎng)護技術(shù)有效應(yīng)用，能夠及早發(fā)現(xiàn)和消除潛在安全隱患，減少工程安全事故概率，對于延長橋梁使用壽命，創(chuàng)造更大的效益具有重要意義。

1 預防性養(yǎng)護的概念

高速公路橋梁是現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施中的關(guān)鍵組成部分，承擔著大量車輛的運輸任務(wù)。由于長期受到交通負荷、自然環(huán)境和氣候等因素的影響，橋梁容易出現(xiàn)各種病害和損壞。實行預防性養(yǎng)護旨在通過定期的檢查、保養(yǎng)和修復工作，預防和減輕高速公路橋梁設(shè)施日常磨損和損壞。其核心理念是采取早期干預和維護措施，以防止?jié)撛诘膯栴}發(fā)展成大規(guī)模的損害，降低維護成本，延長設(shè)施的壽命，提高運行的安全性和可靠性。

2 高速公路橋梁常見病害分析

橋梁預防性養(yǎng)護工作主要是深入剖析橋梁可能出現(xiàn)的病害，并進行合理有效的養(yǎng)護，以此來消除病害，提升養(yǎng)護工作質(zhì)量。常見的病害如下：

2.1 高速公路橋梁鋪裝問題

一是在高速公路橋梁上，裂縫和坑槽是橋面鋪裝常見的問題。這些裂縫和坑槽可能由于多種因素引起，包括交通負荷、氣溫變化和地理環(huán)境等。二是瀝青鋪裝在高速公路橋梁上廣泛使用，但隨著時間的推移，其表面可能磨損。交通量和氣象條件可能導致瀝青表面出現(xiàn)破損、剝落和損壞，從而降低了道路的舒適性和安全性[1]。三是滲水和排水問題，積水可能導致路面水蝕，而排水不暢可能導致冰凍和積水，增加了事故風險。此外，長期滲水可能損害橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。四是橋梁鋪裝隨著時間的推移會老化，失去其最初的活性和彈性。這可能導致路面材料變得脆弱，容易破碎和裂縫，從而影響道路的安全性和舒適性。

2.2 伸縮縫結(jié)構(gòu)問題

伸縮縫通常包括金屬或橡膠部件，這些部件容易受到腐蝕和損壞的影響，受到濕度、鹽分和交通污染等因素影響，可能導致金屬部件銹蝕，而日照及風蝕可能導致橡膠部件老化和損壞，降低伸縮縫的性能和壽命。伸縮縫損壞不僅對車輛產(chǎn)生顛簸和損壞，還可能引發(fā)交通事故，見圖1。伸縮縫結(jié)構(gòu)需要具有良好的密封性能，以防止水分和雜物滲入橋梁結(jié)構(gòu)中。但伸縮縫的密封部分可能出現(xiàn)老化、開裂或失效，導致滲水和雜物進入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而引發(fā)腐蝕和損壞[2]。

圖1 伸縮縫破損

伸縮縫的目的是允許橋梁進行伸縮，以適應(yīng)梁體自由變形和車輛荷載的變化。當伸縮縫結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題時，運動可能受到阻礙，導致結(jié)構(gòu)的受力情況不正常。這可能導致橋梁的結(jié)構(gòu)問題，如開裂或變形。而且伸縮縫結(jié)構(gòu)一旦損壞，可能導致交通噪聲增加，威脅到路面行車舒適度和安全性，也會對橋梁附近的居民造成噪聲污染[3]。

2.3 上部結(jié)構(gòu)病害

高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)是橋梁的重要組成部分，用于支撐和穩(wěn)定整個橋梁。如果橋梁出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)病害，可能對橋梁的結(jié)構(gòu)完整性和安全性產(chǎn)生嚴重影響。上部結(jié)構(gòu)通常由鋼材或混凝土構(gòu)成，腐蝕和銹蝕是上部結(jié)構(gòu)病害的常見原因之一，特別是在潮濕或腐蝕性環(huán)境中，可能導致上部結(jié)構(gòu)的銹蝕，降低了其承載能力。隨著時間的推移，上部結(jié)構(gòu)的材料可能老化，導致混凝土變得脆弱，而鋼材可能失去其初始的強度和韌性，不可避免地弱化上部結(jié)構(gòu)的性能。上部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)也可能出現(xiàn)問題，如地基沉降、侵蝕或不穩(wěn)定性，這些問題的存在將會威脅到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而且如果上部結(jié)構(gòu)未能有效地排水，可能導致水分滲透和濕度變化，進一步加劇腐蝕和損傷問題。

2.4 沉降病害

沉降是指橋梁結(jié)構(gòu)在使用過程中由于多種因素而下沉或沉降不均勻，這可能對橋梁的穩(wěn)定性和安全性造成嚴重影響。沉降病害可以由多種原因引起，包括地基沉降、地下水位變化、土壤膨脹和收縮、地震活動、橋梁結(jié)構(gòu)自身問題等，這些因素可能是單獨存在，也可能是多種因素聯(lián)合作用，最終導致橋梁出現(xiàn)沉降問題。橋梁出現(xiàn)沉降問題，表現(xiàn)為整體下沉、結(jié)構(gòu)不平衡或不均勻沉降，可能導致橋梁的變形、裂縫、扭曲和損壞。沉降問題也會威脅到橋梁安全性，導致橋梁荷載分布失衡，發(fā)生傾斜，情況嚴重時會誘發(fā)嚴重的安全事故。另外，沉降問題也會導致結(jié)構(gòu)受力不均勻，老化速度加快，縮短使用壽命。

2.5 腐蝕

高速公路橋梁腐蝕病害危害較大，不僅會影響到路面行車安全，還容易誘發(fā)安全事故。這一病害誘發(fā)原因多樣，例如，化學物質(zhì)如鹽分、酸雨和污染物質(zhì)可以與高速公路橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)，導致混凝土表面的腐蝕。這些化學物質(zhì)會破壞混凝土的保護性氧化膜，從而使混凝土更容易受到腐蝕。水分滲透也會導致高速公路橋梁被腐蝕，當水分滲入混凝土內(nèi)部，它可以攜帶溶解的鹽和氧進入混凝土結(jié)構(gòu)，從而引發(fā)鋼筋的銹蝕。氧氣在腐蝕過程中是必需的，當鋼筋暴露在空氣中并與水分和氧氣接觸時，氧氣會與鋼筋表面發(fā)生反應(yīng)，形成鐵氧化物（銹），從而引發(fā)腐蝕。不恰當?shù)脑O(shè)計或施工問題，如混凝土質(zhì)量不達標、不足的混凝土保護層、不合格的防水措施等，都可能導致腐蝕問題的出現(xiàn)。腐蝕通常導致混凝土表面剝落，表現(xiàn)為混凝土疏松、脫落或表面裂縫，還會導致鋼筋表面產(chǎn)生銹跡，鋼筋逐漸失去原有的強度和延展性。腐蝕使得橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力下降，可能引發(fā)結(jié)構(gòu)的減弱、變形和損壞，最終危及高速公路安全。

3 高速公路橋梁病害的預防性養(yǎng)護技術(shù)應(yīng)用要點

3.1 裂縫處理技術(shù)

裂縫作為常見的橋梁病害，與橋梁結(jié)構(gòu)安全性和耐久性聯(lián)系密切，如果處理不及時可能誘發(fā)嚴重的結(jié)構(gòu)問題。對于此類問題，高速公路橋梁管理機構(gòu)應(yīng)該建立定期的檢查和監(jiān)測程序，以及時發(fā)現(xiàn)裂縫問題。這些程序可以包括視覺檢查、無損檢測技術(shù)和傳感器監(jiān)測，通過定期檢查可以幫助確定裂縫的類型、位置和嚴重程度[4]。對于檢測確定的裂縫問題，應(yīng)結(jié)合裂縫類型和嚴重程度進行分類評估，在此基礎(chǔ)上分析哪些裂縫需要立即處理，哪些可以在以后的養(yǎng)護周期內(nèi)處理，根據(jù)主次關(guān)系來安排后續(xù)的養(yǎng)護施工活動。針對不同類型和嚴重程度的裂縫，采取合適的補救措施，例如，填充裂縫、使用裂縫密封材料、裂縫注漿、結(jié)構(gòu)加固等。在進行裂縫處理時，應(yīng)選擇高質(zhì)量、耐久的材料，以確保補救措施的長期有效性。高速公路橋梁管理機構(gòu)應(yīng)建立詳細的維護記錄，包括裂縫處理的日期、方法、使用的材料以及評估結(jié)果。這些記錄可以為將來的維護和決策提供有用的信息。根據(jù)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果，可以編制科學合理的預防性養(yǎng)護計劃，便于及時有效地處理裂縫，確保高速公路橋梁結(jié)構(gòu)始終保持良好狀態(tài)。除此以外，應(yīng)結(jié)合橋梁裂縫嚴重程度編制合理的預算計劃，并配置相應(yīng)的資源，主要是用于材料購買和設(shè)備維護，以此來支持預防性養(yǎng)護工作高質(zhì)量展開，對于延長高速公路橋梁服役壽命具有重要意義。

3.2 路基排水預防性養(yǎng)護

路基排水性能良好與否，很大程度上影響著高速公路橋梁基礎(chǔ)穩(wěn)定性和耐久性，如果不良的排水條件可能導致路基材料的軟化、凍融循環(huán)引起的損害、支護結(jié)構(gòu)的侵蝕以及路面損壞。故此，高速公路橋梁管理機構(gòu)應(yīng)按照養(yǎng)護流程檢查排水系統(tǒng)，包括清理排水溝、檢查排水管道和檢查排水設(shè)施的狀態(tài)，有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在問題。排水溝和水槽應(yīng)定期清理，以確保排水暢通，有助于防止積水，特別是在降雨或融雪時，減少路基材料的軟化和損壞的風險。定期檢查排水管道是否堵塞或受損，如果管道阻塞會導致水流倒灌，威脅到路基穩(wěn)定性和安全性。更為重要的是，在新高速公路橋梁的設(shè)計和建造中，應(yīng)考慮合適的排水系統(tǒng)，包括排水溝、排水管道和排水設(shè)施。排水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足預期的降水和水流情況，對于現(xiàn)有高速公路橋梁，可以考慮改進排水系統(tǒng)，以此來有效提高路橋性能[5]。

需要注意的是，寒冷地區(qū)氣溫較低，凍融循環(huán)可能對排水系統(tǒng)造成損害。使用耐寒材料和防凍融措施，可以減少凍融損害的風險。排水系統(tǒng)中的水流可能包含污染物，因此應(yīng)采取適當?shù)沫h(huán)境保護措施，以確保不會對周圍環(huán)境造成不利影響，建造環(huán)境友好型的高速公路橋梁工程。由此看來，選擇合理可靠的路基排水的預防性養(yǎng)護技術(shù)，可以確保高速公路橋梁的排水系統(tǒng)良好運作，有效減少路基材料的損害，提高高速公路橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，降低維護成本，對于增強高速公路的安全性和可靠性具有重要意義。

3.3 邊坡預防性養(yǎng)護

高速公路橋梁附近的邊坡是橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和周圍環(huán)境的關(guān)鍵組成部分，不良的邊坡條件可能導致坡地滑坡、侵蝕、沉降和結(jié)構(gòu)損壞等問題。為了避免邊坡結(jié)構(gòu)受損，預防性養(yǎng)護前要充分實地勘查，收集相關(guān)數(shù)據(jù)建立模型，綜合評估邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，如果發(fā)現(xiàn)潛在風險應(yīng)及時編制合理方案予以處置[6]。具體的邊坡預防性養(yǎng)護技術(shù)如下：一是植被管理。保持邊坡上的植被可以有助于減少侵蝕和坡地滑坡的風險。植被可以固定土壤，減緩水流速度，防止土壤侵蝕。二是排水管理。合適的排水系統(tǒng)是確保邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，應(yīng)設(shè)計和維護有效的排水系統(tǒng)，以排除過多的水分，防止水分滲入邊坡。三是邊坡加固和保護結(jié)構(gòu)。如果評估發(fā)現(xiàn)邊坡存在穩(wěn)定性問題，可以采取加固和保護措施，如土工織物、支撐結(jié)構(gòu)、護坡工程等，以增強邊坡的穩(wěn)定性。四是施工和維護規(guī)范。在橋梁和邊坡的施工和維護中，應(yīng)遵守適用的規(guī)范和標準。這些規(guī)范包括邊坡坡度、排水設(shè)施和材料使用等方面的要求。五是對于高風險邊坡，應(yīng)建立風險管理計劃，包括緊急應(yīng)對措施，以應(yīng)對潛在的威脅。除此之外，應(yīng)該定期組織維護人員接受系統(tǒng)化培訓，了解邊坡管理的要點和難點，能夠依托實際情況編制合理的養(yǎng)護技術(shù)。通過培訓還可以提高養(yǎng)護人員對邊坡問題的敏感性和應(yīng)對能力，為后續(xù)的路橋工程質(zhì)量保駕護航。

3.4 上部結(jié)構(gòu)預防性養(yǎng)護

為了規(guī)避上部結(jié)構(gòu)病害，應(yīng)設(shè)立專門機構(gòu)，定期監(jiān)測和檢查，可以及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。同時，選擇耐久性強、高質(zhì)量的材料建立上部結(jié)構(gòu)，例如，在結(jié)構(gòu)上涂抹一層防腐涂層，杜絕空氣及水分的進入，能夠延長結(jié)構(gòu)使用壽命。同時，利用粘貼碳纖維布、預應(yīng)力碳纖維板加固等技術(shù)，借用外力來改善梁板底的裂縫、水蝕等病害對板底的影響，從而加強梁板的耐久性。隨著時間的推移，上部結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)不同程度的損壞，因此要定期維護處置，以此來預防基礎(chǔ)病害出現(xiàn)。通過有效的排水技術(shù)，能夠最大程度地降低水文風險出現(xiàn)概率。在新建高速公路橋梁時，使用高質(zhì)量的防腐涂料可以提供額外的保護層，防止化學物質(zhì)和水分滲入混凝土結(jié)構(gòu)。采取合理有效的防水措施，如密封接縫、修復損壞的防水層，以防止水分滲透。保持排水系統(tǒng)的暢通，確保雨水和融化的冰雪能夠迅速排水，減少橋梁表面的濕度和化學物質(zhì)積累。同時，也要依托實際情況，制訂并執(zhí)行針對橋梁腐蝕的維護計劃，包括定期的檢查、維修和替換受腐蝕的部件。

3.5 瀝青還原技術(shù)

瀝青橋面是高速公路橋梁的重要組成部分，對確保道路安全和舒適性至關(guān)重要，采用瀝青還原技術(shù)，能夠降低橋梁養(yǎng)護費用。先對路面系統(tǒng)化檢查，包括評估路面裂縫、平整度以及變形等情況。對于橋面裂縫少，瀝青老化程度低的橋面，可以使用瀝青還原技術(shù)，如星封層、PRDC 瀝青還原劑等，通過在橋面噴灑這些材料，可以還原瀝青的性能，改善瀝青老化程度，封閉裂縫，阻止水分下滲，從而減輕橋梁病害的產(chǎn)生速度，延長橋梁的耐久性。與此同時，在橋面維護和修復中，應(yīng)選擇合適的瀝青混合料，以滿足特定的道路條件和交通要求。

通過瀝青還原技術(shù)的應(yīng)用，可以提高高速公路橋梁的整體質(zhì)量和性能，延長橋面的使用壽命，降低維護成本，提高道路的安全性和舒適性，為出行人員提供更好的出行體驗。

4 結(jié)語

綜上所述，高速公路橋梁養(yǎng)護中，結(jié)合不同病害，合理化應(yīng)用預防性養(yǎng)護技術(shù)，能夠及早發(fā)現(xiàn)并解決病害，降低養(yǎng)護成本，增強道路舒適性和安全性，延長路橋使用壽命。