公路橋梁缺陷產生原因及其加固技術

摘要：針對橋梁在處于超負荷運行狀態時成為交通運輸的“瓶頸”這一難題，剖析橋梁缺陷成因，存在問題的部位和主要解決的問題，提出必要的技術方法和相關的新材料。

關鍵詞：橋梁缺陷 成因 解決

橋梁作為交通運輸的樞紐，直接影響著交通的流量和荷載。當它投入使用一定時間后，往往由于設計的局限和施工的欠缺，使其難以適應日益繁重的交通量，而且隨著運輸設備的高速發展和車輪負載的不斷增長，使橋梁常常處于超負荷運行的狀態，從而逐步成為交通運輸線上的“瓶頸”。如果不及時采取有效的維修加固措施，輕則要限速減載，影響通行能力，重則造成運輸中斷，因此成為困擾市政、公路、鐵路等有關部門的一大難題。

1 混凝土橋梁結構表層缺陷及產生原因

1.1 蜂窩：施工不當所致，混凝土灌注中缺乏應有的振搗，分層灌注時違反操作規程，運輸時混凝土產生離析，模板縫隙不嚴，水泥砂漿流失等。

1.2 露筋：施工質量不好，如灌注時鋼筋保護層墊塊位移，鋼筋緊貼模板，保護層處混凝土漏振或振搗不實。

1.3 麻面：施工時采用模板表面不光滑，模板濕潤又不夠，致使構件表面混凝土內的水份被吸去。

1.4 空洞：結構上鋼筋布置過密，施工時混凝土被卡住，又未充分振搗就繼續灌注上層混凝土，此外，嚴重漏漿亦能產生空洞。

1.5 磨損：混凝土強度不足，表層細骨料太多，車輪磨損，高速水流沖刷，水流中又夾雜大量砂石等推移質或冰凌等漂浮物。

1.6 銹蝕、老化、剝落：保護層太薄，結構出現裂縫，雨水浸入，鋼筋銹蝕膨脹引起剝落，嚴寒地區冰凍及干濕交替循環作用，有侵蝕性水的化學侵蝕作用。

1.7 表層成塊脫落：外界作用。

1.8 構件變形、接縫不平：施工不善或荷載作用下形成的變形等。

以上可采用混凝土修補或水泥砂漿修補法。常用修補材料為環氧材料。

2 混凝土構件裂縫缺陷及產生原因

鋼筋混凝土簡支梁橋常見裂縫有網狀裂縫、下緣受拉區的裂縫、腹板上的豎向裂縫、腹板上的斜向裂縫、運梁不當引起的上部裂縫、梁端上部裂縫、梁側水平裂縫、梁底縱向裂縫。

預應力混凝土梁、懸臂梁和連接梁橋的常見裂縫有先張法梁梁端錨固處的裂縫、后張法梁梁端錨固處的裂縫、腹板收縮裂縫、懸臂梁剪切裂縫、懸臂箱梁錨固后接縫中的裂縫、底板裂縫、箱梁彎曲裂縫、連接梁彎曲裂縫、合攏澆筑段的裂縫、預應力梁下翼緣的縱向裂縫。

構件裂縫產生的主要原因有四方面：一是與材料性質有關的因素，如水泥的反常凝固，混凝土的離析與泛漿，水泥的反常膨脹，骨料中含有泥土，使用了反應性骨料或風化巖、混凝土干燥收縮。二是與施工有關的因素，如混合料攪拌不均勻，攪拌時間過長，用泵壓送時水泥量及用水量的增加，灌注順序的差錯，灌注速度太快，振搗不充分，配筋混亂，保護層厚度不夠，施工縫處理不當，模板變形，漏漿，支架下沉，脫模過早，硬化前受振動和荷載作用，初期養生中急劇干燥，養生初期凍害。三是與環境條件有關的因素，如周圍環境與濕度的變化，構件內外溫度的差異，反復凍融，內部鋼筋銹蝕，因火災而使混凝土表面受高溫熏烤，受鹽類的化學腐蝕。四是與構造、外力有關的因素，如設計荷載以內的荷載，設計荷載以外的荷載，以地震力為主的荷載，截面尺寸及鋼筋用量不足，結構物不均勻下沉。

3 橋梁墩臺常見裂縫

3.1 墩臺網狀裂縫（由于混凝土收縮干燥引起或混凝土內部水化熱和外部氣溫的溫差及日氣溫變化影響和日照影響而產生的溫度拉應力）。

3.2 從基礎向上發展至墩臺上部的裂縫（基礎松軟產生不均勻沉降造成）。

3.3 墩臺身的水平裂縫（多為混凝土貫注不良所引起）

3.4 翼墻和前墻斷裂的裂縫（往往由于墻間的填土不良。凍脹或基層承載力不足，引起下沉或外傾而產生開裂）。

3.5 由支承墊石從下向上發展的裂縫（主要是由于墩臺帽在支承墊石下未布置鋼筋所致或可能受到較大的沖擊力）。

3.6 橋墩墩帽順橋軸線橫貫墩帽的水平裂縫（主要是局部應力所致，因梁和活載的作用力集中地通過支座傳至橋墩，使其周圍墩頂其他部位產生拉應力）。

3.7 雙柱式橋墩下承臺的豎向裂縫（由于樁基下沉不均勻或局部應力所致）。

3.8 支承相鄰不等高的墩蓋梁、雉墻上的豎向裂縫（由于局部應力所致）。

3.9 墩臺蓋梁自上而下的垂直裂縫（樁基下沉不均勻而引起蓋梁上的不均勻受力）。

3.10 鑲面石突出的裂縫（由于鑲面石與墩臺連接不良所引起）。

3.11 懸臂橋墩角隅處的裂縫（由于局部應力引起）。

以上可采用刻槽封閉或鑿槽嵌補方法，加配鋼筋修補法，鋼板粘貼修補裂縫，表面噴漿修補裂縫，用柔性表面封閉法修補裂縫，灌漿封閉裂縫修補法等。

4 鋼筋混凝土橋面板缺陷及產生原因

混凝土開裂、混凝土剝離，斷面破損、鋼筋外露、銹蝕，混凝土質量下降，異常變形等。這些是由于荷載增大（構件承載力不足），構造上的缺陷（橋面板端部等），支撐結構不完整（主梁等構件剛度不足等），施工上缺陷（保護層不夠、蜂窩麻面等），氣象作用（凍融作用、化學作用、鹽腐蝕等），災害（地震、火災、受落下物撞擊等），徐變及收縮過大等。

橋面板損壞的維修方法有修補施工法、加蓋板施工法，支架施工法等。

一般橋面補強層加固方法有底面加固和頂面加固。

底面加固主要是噴射鋼纖維砂漿，焊接鋼筋網并噴射鋼纖維混凝土或鋼纖維砂漿。頂面加固主要是采用鋼筋混凝土加厚或鋼纖維混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨脹混凝土加厚等并在接合處鑿毛處理加錨固鋼筋。

目前國內外許多大公司和科研結構都投入很大力量對這一難題進行研究，開發橋梁的養護、維修、加固及更換的系列技術，并相應開發出一批新型修復材料，能夠有效的解決上述“瓶頸”的難題。

5 介紹幾種新型的橋梁修復、加固技術和新材料

5.1 “壁可”法：

采用橡膠管注入器，利用其持續的恒定壓力將樹脂材料自動注入到縫中，注入材料粘度極低，可深入到寬僅0.02mm的細縫末端，恢復結構強度。

5.2 修補路面裂縫、坑洼、麻面：

采用不同粘度的樹脂材料對各種寬度的裂縫進行灌注，可立即開放交通。對坑洼、麻面采用樹脂砂漿鏝抹，材料柔韌、耐磨、抗滑，與鋪層結合牢固。

5.3 路面防滑鋪裝方法：

在彎道、交叉路口等重要路段鋪設樹脂砂漿，可取得優異的防滑效果，保證行車安全。

5.4 隧道、涵洞不滲漏水的治理方法：

摒棄傳統的堵水思想，采取引導的方法，對接縫、裂縫、襯砌面滲水均有對策。

5.5 橋梁結構的維修、加固方法：

采用鋼板貼合、增設桁梁等方法恢復或提高構件強度，增加承載力。對砼構件的肅落、缺損，用聚合物改性材料修補，以防鋼筋銹蝕或進一步損壞，美化外觀。

5.6 橋梁伸縮縫：

有九大類、數十個規格型號可供選擇，用柔性樹脂砂漿作為回填材料更能發揮其優良性能。

5.7 砼及鋼構件的涂裝防護方法：

用于防止構件的破壞，對鹽害、堿骨料反應、中性化、化學腐蝕、凍融破壞等均有相應的對策，涂層美觀持久。

參考文獻：

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