公路橋梁伸縮縫的病害分析及施工

田俊軍

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是確保橋梁質(zhì)量的關(guān)鍵部位。隨著交通量的增多、重載車輛不斷增加，我國很多橋梁在剛通車不久，因受過往車輛碾壓，出現(xiàn)了斷裂，伸縮縫鋼架裸露等病害。很多通行時間長久的橋梁，由于車輛行駛中異物跌落及梁端施工存在的多余混凝土等原因，出現(xiàn)了諸如伸縮縫堵塞、縫體脫落和混凝土表面局部剝落，甚至破損等病害。

伸縮縫是確保橋梁自由伸縮的關(guān)鍵，會對橋梁使用性能及通車帶來嚴(yán)重的影響。橋梁伸縮縫破壞后，不僅會降低行車的舒適度，還會對橋梁的結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生不利影響。伸縮縫的損壞，會破壞橋梁結(jié)構(gòu)的防水層，遭受流水侵蝕后，使橋梁支座產(chǎn)生銹蝕，對梁體的正常收縮產(chǎn)生不利影響，這對橋梁的整體結(jié)構(gòu)安全是很不利的。

橋梁伸縮縫施工是一道非常關(guān)鍵的工序。施工質(zhì)量會對橋梁的整體連接產(chǎn)生重要影響，出現(xiàn)各種破壞，給橋梁結(jié)構(gòu)安全帶來嚴(yán)重破壞，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致行車的安全事故的發(fā)生。因此，研究伸縮縫施工工藝，并做好施工中的質(zhì)量控制，確保伸縮縫的安裝質(zhì)量，這對提高橋面的使用性能并延長其使用壽命是十分有利的。

1 橋梁伸縮縫的工作原理

伸縮縫，英文名:Expansion Joint，為了適應(yīng)材料脹縮變形對結(jié)構(gòu)的影響而在結(jié)構(gòu)中設(shè)置的間隙。

在橋梁結(jié)構(gòu)中，為確保車輛行駛的舒適度，通常在兩梁端之間、梁端與橋臺等接縫處安裝伸縮縫裝置(見圖1，圖2)。

橋梁伸縮縫裝置的工作原理:橋梁受溫度影響較大，存在熱脹冷縮現(xiàn)象。在夏天，當(dāng)溫度較高時，梁體就會產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象;同樣的道理，冬天冷的時候，就會產(chǎn)生收縮。利用橋梁伸縮縫裝置的拉伸作用，當(dāng)氣溫較高時，橋梁膨脹伸長，伸縮縫壓縮;當(dāng)氣溫較低時，橋梁縮短，伸縮縫拉長。通過伸縮縫裝置的拉伸作用來緩沖梁體產(chǎn)生的膨脹和收縮，以降低其對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，防止出現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)破壞甚至斷裂的危險。

圖1 梳齒式伸縮縫裝置

圖2 橋梁型鋼伸縮縫裝置

橋梁伸縮縫的質(zhì)量在很大程度上直接決定著橋梁工程的質(zhì)量。公路橋梁投入使用，運(yùn)營一段時間后，由于高速行駛的車輛輪胎運(yùn)動產(chǎn)生的反復(fù)載荷，橋梁伸縮縫出現(xiàn)的早期損壞現(xiàn)象，直接影響著行車舒適度和安全性。

2 橋梁伸縮縫常見病害及應(yīng)對措施

橋梁伸縮縫的破壞是從過渡段的混凝土開始的。當(dāng)車輛輪壓產(chǎn)生的動載壓在伸縮縫上時，其荷載通過錨固系統(tǒng)傳遞到過渡段混凝土上，再傳遞到梁板上。

在我國公路橋梁上，常見的伸縮縫病害主要有伸縮縫鋼架裸露、伸縮縫堵塞、縫體脫落、混凝土局部剝落等。

伸縮縫病害的產(chǎn)生，除伸縮縫自身的質(zhì)量原因外，公路橋梁伸縮縫損壞的原因主要是施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格和設(shè)計兩個方面。

2.1 施工方面的原因

1)在橋面進(jìn)行伸縮縫安裝工程中，絕大多數(shù)是先鋪裝橋面混凝土后安裝伸縮縫。在施工中，預(yù)留的混凝土槽由于表面不平整，進(jìn)行伸縮縫安裝后，會產(chǎn)生灌縫混凝土的厚度不均。當(dāng)車輪碾壓后，較薄處的混凝土易損壞。

應(yīng)對措施:加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，嚴(yán)格按照規(guī)范施工，控制各個部位的高程。

2)伸縮縫安裝，相對橋梁主體部位施工，顯得工程量很小，沒有認(rèn)真、嚴(yán)格地控制伸縮縫的施工質(zhì)量，留下了諸多隱患。如:伸縮縫鋼筋的焊接質(zhì)量絕大多數(shù)達(dá)不到要求;伸縮縫兩側(cè)預(yù)留槽內(nèi)的混凝土澆筑質(zhì)量(主要是振搗密實(shí)度和平整度不足)問題;預(yù)留槽內(nèi)塵土和雜物清理不干凈，使得澆筑前后的混凝土形成兩張皮，受到?jīng)_擊后易遭到破壞。

應(yīng)對措施:重視施工現(xiàn)場管理，確保按照規(guī)范要求施工，做好施工過程前中后的監(jiān)督。

3)橋頭搭板沉降是導(dǎo)致伸縮縫損壞的一個重要因素(見圖3)。橋梁臺背回填的質(zhì)量難以控制，大多數(shù)搭板容易出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，使得伸縮縫前后難以平整，增加車輪對伸縮縫的沖擊力度。

圖3 橋頭搭板發(fā)生沉降

圖4 伸縮縫焊點(diǎn)斷裂造成型鋼脫落

應(yīng)對措施:臺背回填挖好臺階，嚴(yán)格落實(shí)壓實(shí)度要求。

2.2 伸縮縫的設(shè)計原因

1)在很多伸縮縫損壞中，構(gòu)件焊點(diǎn)太小是導(dǎo)致型鋼脫落的主要原因(見圖4)，從而發(fā)展成混凝土破壞。

應(yīng)對措施:增加伸縮縫構(gòu)件的焊點(diǎn)數(shù)量。

2)預(yù)留槽內(nèi)灌注的混凝土不能滿足受力要求。伸縮縫在輪胎荷載的反復(fù)沖擊作用下，混凝土易產(chǎn)生疲勞破壞。當(dāng)伸縮縫兩側(cè)的混凝土損壞后，隨著車輪的反復(fù)碾壓沖擊，會使得伸縮縫裝置的損壞速度加快，損壞程度加深，這會直接縮減伸縮縫的使用壽命。

應(yīng)對措施:改進(jìn)混凝土品質(zhì)，使用纖維混凝土使之具有一定柔性。

3)在施工中，預(yù)埋筋埋設(shè)過低(高)及前后錯位，甚至漏埋預(yù)埋筋，使得伸縮縫錨筋無法正常搭接，是導(dǎo)致混凝土破壞的一個重要原因。

應(yīng)對措施:加強(qiáng)監(jiān)理和施工單位的質(zhì)量控制。

伸縮縫病害破壞了橋梁的整體連接性，對路面行車的舒適和安全造成不利影響。因此，做好伸縮縫的安裝設(shè)計和安裝中的質(zhì)量控制，這是確保橋梁伸縮縫裝置正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。

3 橋梁伸縮縫的施工

公路橋梁伸縮縫的施工在橋梁施工中是一道非常關(guān)鍵的工序。

在大多數(shù)橋梁伸縮縫安裝工程中，采用的是“先攤鋪路面，再切割預(yù)留槽，最后進(jìn)行安裝”的施工方法。采用該法安裝伸縮縫，施工難度不大，可以有效解決伸縮縫處的跳車問題，但其工序比較復(fù)雜。

伸縮縫的施工流程:

測量→劃線→切縫→破除混凝土及雜物→安堵梁縫間泡沫板→伸縮縫吊裝就位→調(diào)整好伸縮縫位置、高程等→錨固→解除鎖定→澆筑混凝土→抹面養(yǎng)生。

1)切割出伸縮縫預(yù)留槽。當(dāng)混凝土路面鋪攤完工后，再進(jìn)行伸縮縫開槽作業(yè)。用顯眼線條標(biāo)示出切割位置;為防止切割時污染路面，用膠帶紙把塑料膜沿線條外側(cè)粘貼在上面層上;下鋸切割時，確保切面與路面垂直;最后，鑿毛預(yù)留槽內(nèi)的混凝土，清除浮漿。

2)伸縮縫裝置就位。將伸縮縫裝置置入預(yù)留槽內(nèi);確保伸縮縫裝置的中心線與預(yù)留槽間隙的中心線重合;穿橫向聯(lián)結(jié)水平鋼筋，將邊梁墊起，不可懸空;給伸縮縫裝置涂刷防銹漆，特別是凹槽內(nèi)及外露面;嵌入密封膠條。

3)伸縮縫錨固。即是將伸縮裝置邊梁上的錨固鋼筋與預(yù)留槽內(nèi)的預(yù)埋鋼筋進(jìn)行焊接。在焊接中，最好一次全部焊牢。如一次焊接完成有困難，可先將一側(cè)焊牢，再將另外一側(cè)焊牢，最后再焊接水平鋼筋與錨固鋼筋。當(dāng)焊接作業(yè)完成后，切記去掉固定卡具，確保伸縮縫自由伸縮。

4)安裝模板和澆筑混凝土。待上述工序完成后，安裝模板并澆筑混凝土。模板安裝后要牢固嚴(yán)密，不可出現(xiàn)空隙，以防止?jié)仓r混凝土流出產(chǎn)生污染;按照設(shè)計強(qiáng)度要求，在預(yù)留槽內(nèi)澆筑混凝土;確保澆筑的密實(shí)度。最后，清潔有關(guān)部位，安裝好密封條。

待預(yù)留槽內(nèi)的混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求后，即可通車。

4 結(jié)語

橋梁伸縮縫裝置的作用是對由車輛荷載、環(huán)境特征和橋梁材料的物理性能所引起的上部結(jié)構(gòu)之間的位移和連接進(jìn)行調(diào)節(jié)。伸縮縫能否正常運(yùn)行，直接決定著行車的舒適度及橋梁的結(jié)構(gòu)安全。做好伸縮縫安裝設(shè)計，確保安裝質(zhì)量，對于提高橋梁的使用性能和結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。因此，嚴(yán)格設(shè)計要求，確保施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)伸縮縫的長期使用，減少更換次數(shù)是可以實(shí)現(xiàn)的。

［1］周金龍，甘肅路橋三公司.公路橋梁伸縮縫裝置施工要點(diǎn)［Z/OL］.http://wenku.baidu.com/link?url=IFdBNQneo_dj1jCeCeV4na_P1WhP_0QqyEwbcKWdSCFnNbxf0nkaEGzcjAo5-R8TRLdVeIMBkD39qU6zOADy6PRiCqvh6uSQHEyw9NL73Jm，2014-03-30.

［2］黃民水.南陽宛坪高速公路橋梁工程病害防治匯報大綱之伸縮縫病害［Z］.2005.

［3］百度百科—伸縮縫［Z/OL］.http://baike.baidu.com/link?url=TTNXPBMfjy093jBTizlAza-m85BFanTrEKMohBf8bYJ2KXNB6DK9rMiLwu-koN1f，2014-03-30.

［4］李世芳.公路橋梁中伸縮裂縫中的技術(shù)分析［J］.山西建筑，2012，38(4):189-190.