淺談公路橋梁病害的成因與防治

馬日霞

摘要：我國的橋梁在正常的使用中或多或少的都會出現不同程度的病害。本文就公路橋梁常見病害類型及其產生原因做歸納分析，并對橋梁病害的系統防治提出一些建議。

關鍵詞：公路；橋梁；病害；成因；防治

隨著交通運輸事業的發展，交通運輸量大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，尤其是重型車輛日益增多，再加上設計及施工不當、設計標準過低、運營期間維護不當等因素，很多橋梁出現了不同程度的病害，嚴重影響了橋梁的使用性能，帶來極大的安全隱患。這些病害嚴重影響橋梁的正常使用，只有對其成因進行正確的判斷分析，才能制定有效的防治措施。本文就公路橋梁常見病害類型及其產生原因做歸納分析，并對橋梁病害的系統防治提出一些建議。

1橋梁工程常見病害成因分析

1.1混凝土開裂

從目前鋼筋混凝土橋梁使用的情況看，有很多橋梁體開裂和橋面鋪裝混凝土損壞等，使橋面產生坑槽，影響車輛的正常行駛，甚至影響到結構的正常使用和耐久性?；炷翗蛄毫芽p的成因復雜、繁多，有時多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產生的一種或幾種主要因素。就其產生的原因，大致可劃分以下幾種：

（1）荷載作用引起的裂縫。橋梁承受外部荷載，在混凝土中引起拉應力，混凝土本身抗拉能力很低，極限拉應變很小，其值約為1.5×10—4，相應于此拉伸應變時的鋼筋拉應力約為30MPa，當鋼筋應力超過這個數值時，混凝土即出現裂縫。受拉翼緣裂縫主要是外荷載引起的變曲拉應力而產生的在彎曲拉應力與剪應力共同作用下，在梁中形成主拉應力，當其值超過混凝土抗拉強度時，梁兩端附近產生斜裂縫。

（2）溫度、收縮引起的裂縫?；炷翗蛄褐校芏嗔芽p是由溫度和收縮引起的。如果混凝土體積變化不受任何約束，則不會引起混凝土開裂，而鋼筋混凝土梁中，混凝土體積的變化總是受到內部或外部的約束，引起拉應力導致混凝土開裂。另外，由于日照影響，構件內溫度差也是使混凝土開裂的主要原因之一。

（3）材料質量不好引起的裂縫。如果水泥質量不好、骨料含泥量過大，將在混凝土澆筑后產生不規則裂縫；當骨料是反應性的或風化骨料時，在混凝土硬化后往往出現以骨料為中心的裂縫。

（4）施工引起的裂縫?；炷翑嚢钑r間過長，運輸距離過長，將會使混凝土凝固速度加快，在整個結構上產生細裂縫；橫板的不均勻下沉、脫模過早，也會使混凝土在澆筑后不久產生裂縫，裂縫寬度較大，而且往往出現在支點處；養生不好，混凝土受溫度、濕度的影響，會在表面發生不定向的收縮裂縫。另外，梁內鋼筋保護層過薄、混凝土中摻入過量氯化鈣，會使鋼筋銹蝕脹裂混凝土，在主筋部位出現縱向裂縫。

（5）設計原因導致的裂縫。設計時由于結構構造不合理，比如結構外形有劇烈的突變、鋼筋的保護層未滿足要求等都會引起裂縫。計算圖式、計算假定與實際受力情況的差異也是裂縫產生的一個原因。另外，外界條件的變化如基礎不均勻沉降、結構超載等都會使構件產生裂縫。

1.2地基不均勻沉陷問題

因地基不均勻沉陷所導致的道路橋梁損壞問題經常發生，會對交通產生嚴重的影響，埋下嚴重的安全隱患。道路橋梁地基不均勻沉陷主要原因包括以下方面：

（1）施工質量因素，許多施工單位在施工過程中大多憑借主觀經驗來進行施工，前期對施工場地周圍的地質勘察工作不到位，導致設計結果不符合要求，盲目施工，最終使工程質量降低，導致地基不均勻沉陷等現象。

（2）在施工方面，存在技術與管理雙重問題，造成地基使用過程中出現沉陷現象。

（3）隨著我國經濟的快速發展，工程周圍的建筑以及環境都在發生著巨大的改變，土地使用增加和人口的增長都會對地基產生影響，而工程在設計之初并未考慮到這些問題最終產生地基沉陷現象。

（4）違規施工現象嚴重，許多道路橋梁工程為了趕時間和控制成本，所采用施工材料的質量嚴重不符合標準，有些還存在著偷工減料的現象，也是造成地基沉陷的主要因素之一

1.3橋面鋪裝層病害

橋梁橋面鋪裝是厚度為15-20cm的復合結構層，病害是多種因素共同作用的結果，鋪裝層直接承受高速行車的沖擊、剪切與磨耗，并直接受風霜雨雪及氣溫變化的作用，同時又受主梁的約束，因此其受力狀況十分復雜。造成橋面鋪裝破壞的原因主要有以下幾個方面：

（1）高程控制不準或梁體拱度控制不準導致鋪裝層厚度不足或厚薄不均勻，混凝土鋪裝層內鋼筋網保護層厚薄不均使其在荷載作用下厚度不足部分首先破碎。

（2）鋪裝層施工前梁體頂面浮層處理不徹底，導致混凝土鋪裝層與梁體混凝土結合不密貼，在車輛沖擊作用下出現滑動破壞。

（3）防水層施工不精細出現漏水或滲水現象，雨水、化冰鹽和含有空氣中多種有害化學物質的水滲入混凝土鋪裝層內引起鋼筋銹蝕，導致混凝土開裂、破碎。

（4）泄水管、伸縮縫、施工縫等薄弱環節處理不當，造成先局部破損，然后擴展成大面積破碎。

1.4伸縮縫損壞

橋梁在外部荷載和自然環境的作用下，橋面板會有一定的位移量產生，伸縮縫的作用就是調整這部分位移變化，使梁體適應其變化，從而更好的改善橋梁的整體受力情況。依據長期的養護維修，可以發現大部分橋梁在運營5年之后便出現不同程度的伸縮縫病害，主要表現形式有橡膠條老化脫落、錨固混凝土破損、型鋼伸縮縫變形、鋼制構件銹蝕、雜物堵塞伸縮縫。如不及時治理，隨著伸縮縫病害程度的加劇蔓延至兩側的橋面鋪裝處，進而出現大面積的龜裂或坑槽，最終將會嚴重影響橋梁的正常通車。造成伸縮縫破損的原因主要有以下幾個方面：

（1）橋梁伸縮縫設計不周。設計時梁端部未能慎重考慮，在反復荷載作用下，梁端破損引起伸縮裝置失靈。另外，有時變形量計算不恰當，采用了過大的伸縮間距，導致伸縮裝置破損。

（2）伸縮縫裝置自身存在問題。伸縮裝置本身構造剛度不足錨固的構件強度不足，在營運過程中產生不同程度的破壞。

（3）伸縮裝置的后澆壓填材料選擇不當。對伸縮裝置的后澆壓填材料沒有認真對待、精心選擇，致使伸縮裝置營運質量下降，產生不同程度的病害。

（4）施工不科學合理。施工過程中，梁端伸縮縫間距沒有按設計要求完成，人為地放大和縮小，定位角鋼位置不正確，致使伸縮裝置不能正常工作。這樣會出現下列情況：由于縫距太小，橡膠伸縮縫因超限擠壓凸起而產生跳車；由于縫距過大，荷載作用下的剪切力以及車輛行駛的慣性，會將松動的伸縮縫橡膠帶出定位角鋼，產生了另一類型的跳車。施工時伸縮裝置的錨固鋼筋焊接的不夠牢固，或產生遺漏預埋錨固鋼筋的現象，給伸縮縫本身造成隱患；施工時伸縮裝置安裝的不好，橋面鋪裝后伸縮縫澆筑的不好，使用過程中，在反復荷載作用下致使伸縮縫損壞。

（5）連續縫設置不夠完善。為了減少伸縮縫，大量采用連續梁或連續橋面。橋面連續就需設置連續縫，連續縫的設置不夠完善，致使連續縫破損，而產生橋面跳車。橋面連續縫處，變形假縫的寬度和深度設置得不夠規范，不夠統一，這也不同程度地影響著連續縫的正常工作。

1.5支座損壞

支座作為橋梁上、下部結構之間的重要傳力構件，發揮著至關重要的作用。橋梁的支座自安裝之日起，由于缺乏日常的養護維修，無法保證其長期處于良好的工作狀態。常見的支座病害主要有橡膠支座的老化、脫落、裂痕、支座脫空、變形嚴重等。造成橋梁支座損壞的主要原因大致為：

（1）支座自身存在問題。支座本身質量不合格，強度低，承載力不足。

（2）設計方面存在問題。橋梁支座選擇形式、布置方式不合理，支座邊緣預留寬度不夠，支座墊石混凝土強度等級偏低或支座墊石加強鋼筋不足，固定用的螺栓、螺母強度不夠等。

（3）施工方面存在問題。在安裝支座時支座墊石、梁底面不平整或墊石頂面不水平，砂漿填充不密實，墊石內預埋鋼板不牢固，與支座連接不牢，鋼支座防腐、防銹處理質量不高。

（4）養護維修方面存在問題?；瑒用?、滾動面不清潔，塵土等異物得不到及時清理，固定件松動加固不及時，因防水裝置缺陷使支座或連接面積水腐蝕，加速老化過程等。再是由于橋墩、橋臺產生不均勻沉降，傾斜與上部結構水平移位，上部結構的振動變位等直接影響橋梁支座的正常使用。

1.6混凝土碳化與鋼筋銹蝕

由于空氣中二氧化碳的作用，混凝土中的氫氧化鈣會逐漸轉變成碳酸鈣，這個過程被稱為混凝土的碳化。隨著混凝土的碳化，它的PH值會逐漸降低，而混凝土中的鋼筋一般是不做表面處理的，這樣一來混凝土不但不會對鋼筋起到保護作用，反而會對鋼筋造成腐蝕。所以在實際情況中，混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕往往是同時出現的。包裹鋼筋的混凝土脫落或出現裂縫也是造成鋼筋銹蝕的重要原因。鋼筋銹蝕后的體積會增大到銹蝕前的四至五倍，導致包裹鋼筋的混凝土沿鋼筋開裂，裂縫的產生又加快了混凝土的碳化和鋼筋銹蝕的速度，造成惡性循環，這不僅降低了橋梁的使用壽命，同時也產生了許多安全隱患。

1.7路面發生剝蝕

剝蝕是道路橋梁工程中最容易發生和最不可控的問題，主要表現為：路橋表面發生物理性變化，表層不像以前那樣光滑平整而是變得起皮、蜂窩以及腐蝕。這些問題主要是由環境所引起的，最常見的原因有：外部溫差變化較大、風化現象以及水體侵蝕問題。路面剝蝕現象一般不是在特定區域而是在較大范圍內發生的，因此必須加強對此類問題的重視程度。

2公路橋梁工程常見病害的防治措施

2.1裂縫防治措施

混凝土結構裂縫的形成和開展是一個比較復雜的問題，影響裂縫產生和發展的因素很多。為改善梁（板）的裂縫，應從設計、施工和材料等方面綜合考慮。設計時梁內鋼筋可采用小直徑、分散布置，這樣鋼筋與混凝土間的粘結力較好，可使裂縫間距和寬度減小。螺紋鋼筋的粘結力比光面鋼筋大得多，采用螺紋鋼筋是改善裂縫的有效措施。構造上應盡量避免結構外形有劇烈的突變，以減小應力的集中程度，適當地布置構造鋼筋。當梁高超過lm時，為控制梁腹板收縮裂縫，在腹板兩側沿梁高應布置一定數量的縱向水平鋼筋。

提高施工質量是改善裂縫的重要措施。應正確地選擇砂石級配使其孔隙率達到最小?；炷恋拿軐嵍葘α芽p的影響也很大，施工中應嚴格控制水灰比，保持骨料潔凈，震搗密實。嚴格控制混凝土的配合比，不應為了提高混凝土的強度（或早期強度）而加大水泥用量，這樣不僅造成材料的浪費，而且增加了混凝土的收縮量，更易產生收縮裂縫。為減少收縮裂縫，混凝土的養護工作極為重要。另外，施工時應正確控制保護層厚度。

橋梁開裂的處理方法通常有以下幾種：

（1）表面處理法：包括表面涂抹和表面貼補法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。表面貼寂（木工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

（2）填充法：用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫（0.3mm），作業簡單，費用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采用開V型槽，然后作填充處理。

（3）灌漿法：此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

（4）結構補強法：因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成裂縫等影響結構強度可采取結構補強法、錨固補強法、預應力法等。

2.2地基沉陷病害的防治措施

從客觀上來講，公路橋梁地基沉陷問題基本上是施工問題所導致的，所以在施工時就應當加強重視，采取強有力的措施，以避免在后續使用過程中出現問題。針對道路橋梁地基沉陷問題的具體防治措施包括以下方面：

（1）對施工地段進行仔細的勘察，得到真實有效的數據并對其進行分析，根據分析結果再確立工程的整體結構及布局，并且要在一些特殊地段設置專門的沉降縫。

（2）施工過程中加強對特殊地段的管理和監督，并且要對道路橋梁地基所使用的混凝土等工程材料進行嚴格把關，保證材料的質量能夠符合施工要求。

2.3橋面鋪裝病害的防治措施

橋面鋪裝過早破壞主要是施工階段的問題，因此要求我們在橋面鋪裝施工時控制好如下幾個環節：

（1）梁體施工階段，采取有效措施將預制（現澆）梁的拱度控制在誤差允許的范圍內，梁體安裝要確保橋面鋪裝的最小厚度；同時控制鋼筋網的保護層，偏大或偏小都將影響鋪裝層的使用壽命。

（2）施工中處理好泄水管、伸縮縫、施工縫等細小環節。

（3）積極引進新材料、新工藝，比如使用鋼纖維混凝土代替普通高標號混凝土、用冷軋帶肋鋼筋代替普通鋼筋都是很好的嘗試。

2.4伸縮縫病害的防治措施

對于伸縮縫病害的防治重點在以下幾個方面：

（1）加強對伸縮縫施工工藝的重視程度，保證混凝土的強度和密實度。

（2）在焊接錨固鋼筋時要避免燒傷已澆混凝土，并采用經國家認證的有質量保障的材料。

（3）應根據不同地區的冬夏溫度差異，采用符合本地實際情況伸縮縫結構型式。

（4）對于已經建成的伸縮縫，要加強日常的養護工作，及時清理阻塞伸縮縫的雜物和車輛掉落的堅硬物。

針對伸縮縫的傳統修補方法為：對于伸縮縫兩側的水泥混凝土破損病害，主要修補方法為鑿去破損的部分，對破損面進行鑿毛處理，清洗干凈，重新澆筑同等標號的混凝土，正常養護即可。

2.5支座病害的防治措施

針對橋梁支座的常見病害，最主要的防治重點應在于梁體底部的防水處理，避免由于漏水引起支座的橡膠老化或銹蝕；其次在架設梁體的過程中要嚴格把控落梁精度，如果存在落梁偏差，必須抬升，重新架設；如果支座破壞嚴重，須頂升置換全新的支座。

2.6混凝土碳化與鋼筋銹蝕的防治措施

因為混凝土碳化的根本原因在于混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳發生反映，所以防止混凝土碳化的方法之一就是在混凝土表面刷涂料以隔絕空氣。但這種方法成本較高且不易操作，所以應用范圍不廣。目前比較成熟的方法是在配置混凝土的過程中加入適量的緩蝕劑，經過一系列的實驗和改良，緩蝕劑的緩蝕率目前可以達到99%以上，只要掌握正確的添加量和品種，幾乎可以完全避免混凝土的碳化。

2.7路面剝蝕的防治措施

橋梁中路面剝蝕大多是由外界因素所引起的，除此之外還有一部分是由于工程規劃不合理以及材料使用不科學所造成的。因此，施工時應控制好工程材料的使用情況，加強前期基層壓實工作，當達到預期標準之后要進行人工修整，進而保障道路橋梁工程的整體質量以及其結構的穩固。另外，保證基層平整，同時要做好后期的檢查維修工作。

三、結束語

總之，橋梁的病害防治是一項系統工程，首先要進行病害調查，弄清混凝土病害的真正狀況，在對病害產生的原因進行正確診斷分析的基礎上，配合科學合理的設計和維修材料的選擇及正確使用，嚴格按照施工程序控制施工質量，可大大延長維修周期，提高混凝土的耐久性，延長橋梁的使用壽命。

參考文獻：

[1]朱華.公路橋梁常見病害原因分析及防治[J].科技視界，2016（20）.

[2]王大慶.公路橋梁工程常見病害及防治措施[J].交通標準化，2013（12）.期

[3]黃萬鋒.公路橋梁常見病害及防治措施探析[J].中國水運（下半月），2013（06）.