高速公路橋梁破壞的原因分析及預(yù)防對(duì)策探究

（福建省高速公路養(yǎng)護(hù)有限公司路面分公司，福建 福州 350000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的運(yùn)輸業(yè)也發(fā)生了翻天覆地的變化。運(yùn)輸業(yè)的發(fā)達(dá)激烈了我國(guó)的交通發(fā)展。20世紀(jì)80年代末，是我國(guó)的高速公路的發(fā)展初始期，憑借著國(guó)家財(cái)政的支持和人們的智慧和勤勞，建成了我國(guó)的第一條高速公路線——滬嘉高速公路。為實(shí)現(xiàn)全國(guó)人民奔小康和社會(huì)主義現(xiàn)代化的戰(zhàn)略目標(biāo)和愿望，“十二五”規(guī)劃期間，給出了貫穿全國(guó)的18條出川高速公路的宏偉藍(lán)圖。一段時(shí)期內(nèi)，由于我國(guó)各地地理環(huán)境及土壤條件的不同，限制了我國(guó)高速公路的發(fā)展。隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的引進(jìn)及發(fā)展，又一次的促進(jìn)了我國(guó)高速公路的發(fā)展。近年來(lái)，高速公路橋梁由于受到設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、使用及管理養(yǎng)護(hù)等多方面原因的影響，顯示出多樣的病害現(xiàn)象，影響了交通的使用。目前，我國(guó)高速公路橋梁病害并分析其原因，研究相應(yīng)的預(yù)防及補(bǔ)救措施，恢復(fù)和加固交通的暢通及使用成為相關(guān)從業(yè)人員關(guān)注的熱點(diǎn)，同時(shí)，這些關(guān)注點(diǎn)也是今后高速公路橋梁建設(shè)、使用養(yǎng)護(hù)管理中的重點(diǎn)。

1 我國(guó)高速公路橋梁病害分析

一般情況下，人們通常將高速公路橋梁分為橋面鋪裝結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)、支座、下部及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和附屬結(jié)構(gòu)等幾大部分。由于不同原因的影響，在橋梁的不同部位會(huì)表現(xiàn)出不同的病害表現(xiàn)形式[1]。

1.1 橋面鋪裝病害

高速公路橋梁橋面的鋪裝在現(xiàn)階段，一般而言是在水泥混凝土橋面上在進(jìn)行瀝青鋪裝，針對(duì)這兩種不同材料的橋面鋪裝，在橋梁后期使用的過(guò)程中往往會(huì)表現(xiàn)出不同的病害缺陷。一般而言，瀝青面的病害缺陷包含了局部裂縫、變形和磨損 3大方面[2]；而水泥混凝土鋪裝層常常會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、坑槽積水、鋼筋銹蝕等病害，通常情況下，開(kāi)裂是常見(jiàn)的現(xiàn)象。

分析引起橋面鋪裝這些病害的原因，主要從材質(zhì)、施工及設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)等方面著手探討。如果水泥混凝土表面在整修的過(guò)程中，進(jìn)行不恰當(dāng)?shù)氖账に囂幚恚偌由袭?dāng)時(shí)的氣溫較高，而后期的養(yǎng)護(hù)管理又進(jìn)行的不周到的話，會(huì)使得混凝土表面產(chǎn)生速度過(guò)快的失水，從而出現(xiàn)收縮裂縫；混凝土的材質(zhì)不穩(wěn)定也是裂縫的原因之一；而排水系統(tǒng)的不完善，則會(huì)對(duì)鋼纖維混凝土層產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致便面龜裂、脫皮等現(xiàn)象的發(fā)生。而基層的這些裂縫通常情況下會(huì)反射到瀝青層面的；當(dāng)然受瀝青材質(zhì)的影響，也會(huì)產(chǎn)生老化開(kāi)裂和收縮裂縫的情況；當(dāng)面層材料的熱穩(wěn)定性不好時(shí)，在重壓的承載下，瀝青層中的材料就會(huì)產(chǎn)生側(cè)向的位移，從而出現(xiàn)路面變形的情況，也就是我們通常提到的車轍；對(duì)于面層的磨損，則通常引起的原因是面層混合材料中的石料本身的抗磨耗性差，達(dá)不到使用要求，這樣在于瀝青相粘附的時(shí)候出現(xiàn)兩張皮的現(xiàn)象。

1.2 上部結(jié)構(gòu)病害

橋梁的上部結(jié)構(gòu)是橋梁道路的關(guān)鍵性的組成部分，它承載者行車安全與舒適、以及美觀的使命。在橋梁的上部結(jié)構(gòu)中主要涵蓋了梁、板、拱肋等基礎(chǔ)性部件，是橋梁的主要承重部分。那么通常情況下，上部結(jié)構(gòu)的破壞或者是病害就主要表現(xiàn)在它的基礎(chǔ)構(gòu)成部件上。承重能力的不足；在設(shè)計(jì)時(shí)主梁的撓度計(jì)算不合理，超出了其限定值、開(kāi)裂；拱肋強(qiáng)度不足、橫向失穩(wěn)、墩臺(tái)位移等是上部結(jié)構(gòu)中一些病害缺陷。在這些病變中，拱橋病變的情況比較普遍的出現(xiàn)，主要表現(xiàn)為開(kāi)裂、變形、脫落等形式[3]。上部結(jié)構(gòu)病害的發(fā)生大多是由于車輛超載以及后期養(yǎng)護(hù)不周造成的。

1.3 支座病害

板式橡膠支座在高速公路橋梁中具有承上啟下的作用，它的好壞與橋梁的安全和壽命息息相關(guān)。關(guān)于支座的損壞主要包含自身缺陷和使用效果喪失兩種情況。前者主要包含了支座膠體開(kāi)裂、鼓凸變形(均勻鼓凸、不均勻鼓凸)、剪切變形等情況，而后者則主要表現(xiàn)在：支座的完全及其局部錯(cuò)位、丟失、支座膠體高度不夠、支座周圍有雜物填塞、支座墊石破損、墊石與梁體直接接觸等方面。

分析支座病害的原因，主要在于施工方面的影響。另外，上部結(jié)構(gòu)中不同類型的梁結(jié)構(gòu)對(duì)支座病害的影響有所不同。如果在上部空心板處沒(méi)有設(shè)置限位裝置，橋臺(tái)處的連續(xù)性連接，是產(chǎn)生剪切變形的主要因素；支座材料的老化，剪切變形的發(fā)生以及部分支座的不平整放置會(huì)引起支座開(kāi)裂的發(fā)生；墊石的高度不夠、空心板灌澆不夠平整以及球冠橡膠存在縱橫坡度較大的先天性缺陷，是造成支座脫空的主要原因[4]。

1.4 下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)病害

通常情況下，橋梁的下部結(jié)構(gòu)對(duì)其上部結(jié)構(gòu)的使用安全性以及使用壽命產(chǎn)生重大的影響。下部結(jié)構(gòu)的病害主要在于墩臺(tái)下沉、傾斜、位移及轉(zhuǎn)動(dòng)；橋臺(tái)前墻、耳墻翼墻開(kāi)裂；基礎(chǔ)沖刷、侵蝕等方面。

分析其原因主要在于在早期建設(shè)的橋梁其承重能力的設(shè)計(jì)不能夠滿足當(dāng)今運(yùn)輸業(yè)的要求，從而出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)載的情況，加上洪水、凍害、地震、強(qiáng)風(fēng)等自然因素的影響，以及橋梁的自然老化和服役年限的超支等都是引起橋梁下部結(jié)構(gòu)病害的原因[5]。

2 高速公路橋梁病害的預(yù)防措施

2.1 科學(xué)合理的設(shè)計(jì)規(guī)劃

科學(xué)合理的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)劃是橋梁建設(shè)的基礎(chǔ)和指導(dǎo)性文件，直接影響著工程的建設(shè)及后期的使用情況。為了良好的預(yù)防橋面病害，可以設(shè)計(jì)完善的排水系統(tǒng)，減少鋼纖維混凝土層由于受到水的侵蝕而產(chǎn)生的裂變現(xiàn)象；在空心板處設(shè)置防震錨栓或者限位裝置，支座反力大于200kN時(shí)，選擇采用盆式支座來(lái)減少支座的剪切變形；采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式，徹底地解決橋面連續(xù)處混凝土早期破損的問(wèn)題。此外，在高速公路橋梁的進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格考慮當(dāng)前以及未來(lái)車輛的運(yùn)載能力、橋梁所處的地理環(huán)境等因素，建立科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。

2.2 材料的合理選擇

不同的地理環(huán)境會(huì)對(duì)橋梁的破壞程度有所不同，因此，施工設(shè)計(jì)人要要因地制宜，對(duì)工程所處的地理環(huán)境進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)密的勘測(cè)，根據(jù)勘測(cè)結(jié)果，制定相應(yīng)的材料選擇。針對(duì)水位變化的地里位置，或者是干濕交替作用的部位，亦或是當(dāng)?shù)靥幱谳^嚴(yán)寒的地區(qū)，在選用水泥時(shí)，應(yīng)該注意選擇抗硫酸鹽的普通水泥，其沖刷部位宜選高強(qiáng)度水泥。對(duì)其骨料，要進(jìn)行其性質(zhì)的分析，如抗酸性骨料與水、水泥的作用對(duì)混凝土的碳化有一定的延緩作用。為避免環(huán)境惡劣對(duì)建筑的損害，應(yīng)該選用環(huán)氧基液對(duì)建筑進(jìn)行涂層保護(hù)；對(duì)建筑物地下部分在其周圍設(shè)置保護(hù)層，用各種溶注液對(duì)混凝土進(jìn)行浸注。

另外，要注意瀝青的延展伸縮性能，鋼筋的結(jié)構(gòu)及型號(hào)的選擇，支座本身的質(zhì)量以及選型都要嚴(yán)格的進(jìn)行選擇和把控，切記不可對(duì)材料進(jìn)行混亂使用和偷工減料。

2.3 施工過(guò)程的質(zhì)量把關(guān)

施工時(shí)工程建筑實(shí)施的過(guò)程，受人力素質(zhì)的主觀影響，對(duì)工程進(jìn)度和質(zhì)量的把控有著很大程度的不可確定性。因此，在施工的過(guò)程中為了確保工程質(zhì)量，要進(jìn)行科學(xué)合理的監(jiān)工。

例如：水泥砼整體化層的平整、橋臺(tái)背墻標(biāo)高、橋頭水泥混凝土路面漏設(shè)脹縫或脹縫施工、砼料的均與性以及厚度的把控、墊石的高度、空心板灌澆的平整性、周遭環(huán)境的清潔整理等這些施工細(xì)節(jié)的把控和掌握都是至關(guān)重要的。

2.4 后期使用及預(yù)防養(yǎng)護(hù)管理

在橋梁建設(shè)完成，建立完善的檔案并進(jìn)行管理，其投入使用之后，要注意嚴(yán)格控制車輛的運(yùn)載重量，避免對(duì)橋梁的使用造成不必要的毀壞。科學(xué)合理的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)施也是不可缺少的，在這一方面需要相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)用科學(xué)緊密的測(cè)量?jī)x器，對(duì)橋梁進(jìn)行日常的檢測(cè)及日常巡查，把握恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)時(shí)間，健立健全橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)制度，制定相應(yīng)合理的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃并嚴(yán)格進(jìn)行實(shí)施，從管理和技術(shù)兩個(gè)方面雙向入手，做好高速公路橋梁的養(yǎng)護(hù)管理。

設(shè)計(jì)瀝青微表處理；而在伸縮縫上對(duì)橫隔板等橫向聯(lián)系等構(gòu)件及時(shí)進(jìn)行裂縫處治，必要時(shí)增加橫向聯(lián)系；清理支座周圍雜物、刷漆、涂防水層都是常用的預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施。同時(shí)對(duì)于發(fā)生病害的部位要進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)修及加固處理，以避免延續(xù)性病害的發(fā)生。

3 小結(jié)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及運(yùn)輸車輛的密集和載重的不斷增加，這些都對(duì)我國(guó)高速公路的暢通有著極高質(zhì)量的要求，橋梁建設(shè)時(shí)高速公路發(fā)展的必要環(huán)節(jié)，在其使用的過(guò)稱中常常會(huì)出現(xiàn)一定情況的毀壞和病變，對(duì)道路的暢通造成不良影響。分析高速公路橋梁遭到破壞的原因，無(wú)外乎設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇、施工、使用及后期保養(yǎng)等幾個(gè)方面。而在其產(chǎn)生病害之前進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)防措施是保障其橋梁良好使用價(jià)值的最好的方式。因此，要想做好預(yù)防橋梁病害，也要從設(shè)計(jì)開(kāi)始，對(duì)橋梁建造的每一個(gè)環(huán)節(jié)直到后期使用及保養(yǎng)都要嚴(yán)格的進(jìn)行把關(guān)，科學(xué)的進(jìn)行操作，保障橋梁的使用。

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