高速公路橋梁工程驗(yàn)收環(huán)節(jié)試驗(yàn)檢測技術(shù) 及成果應(yīng)用

賴盛君

(寧德沈海復(fù)線高速公路有限責(zé)任公司，寧德 352100)

1 引言

近幾年，福建省加大了對高速公路工程建設(shè)的投資，極大促進(jìn)了高速公路項(xiàng)目的發(fā)展。 高速公路橋梁工程是一項(xiàng)施工周期長，投入高的工程，對于質(zhì)量的要求較高。如不慎出現(xiàn)質(zhì)量問題，將給社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。福建省質(zhì)監(jiān)局對于橋梁工程的竣(交)工驗(yàn)收格外重視，對于質(zhì)量缺陷問題慎之又慎。 因此在整個橋梁工程的建設(shè)周期內(nèi)，試驗(yàn)檢測充當(dāng)著一個重要的角色。

試驗(yàn)檢測工作作為橋梁工程施工質(zhì)量的評定和竣(交)工驗(yàn)收的依據(jù)，通過試驗(yàn)檢測，可以：(1)合理地選擇原材料，優(yōu)化原材料的組合，提高工程質(zhì)量，降低建設(shè)成本，節(jié)約工程造價；(2)確定新材料的使用品質(zhì)，為提升新材料的質(zhì)量提供技術(shù)支撐，為發(fā)展新技術(shù)做出貢獻(xiàn)；(3)不斷改進(jìn)施工工藝，優(yōu)化施工流程，保障施工質(zhì)量；(4)確定工程內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)、消除工程質(zhì)量隱患；(5)為分析工程質(zhì)量事故的原因提供佐證， 為實(shí)事求是地處理工程事故提供科學(xué)依據(jù)[1]。

2 驗(yàn)收環(huán)節(jié)試驗(yàn)檢測技術(shù)綜述

高速公路橋梁工程竣(交)工驗(yàn)收檢測的主要內(nèi)容包括外觀損傷、內(nèi)部缺陷、材質(zhì)狀況參數(shù)檢測及力學(xué)性能綜合試驗(yàn)等。

2.1 外觀損傷

由于荷載作用、施工缺陷、材料特性、環(huán)境因素、通車運(yùn)營等影響，混凝土橋梁不可避免會產(chǎn)生開裂、蜂窩、麻面、水蝕、保護(hù)層脫落等病害。特別是結(jié)構(gòu)裂縫，成為了混凝土橋梁的主要病害特征。 《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11-2004) 對混凝土橋梁使用階段不同部位裂縫最大寬度有嚴(yán)格限制， 其寬度和分布特征對評價橋梁結(jié)構(gòu)安全性能有重要作用[2]。 因此，裂縫一直是混凝土橋梁外觀檢測的重要內(nèi)容。

目前外觀損傷需要借助檢測支架或者檢測車等設(shè)備接近結(jié)構(gòu)表面，以人工目測為主，工作量大、效率低，對檢測人員的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)要求較高。 檢測周期長、 強(qiáng)度大、費(fèi)用高，大量的檢測記錄還需人工進(jìn)行整理和匯總。現(xiàn)場外觀損傷檢測如圖1 所示。

圖1 外觀損傷檢測照片

2.2 內(nèi)部缺陷

混凝土橋梁在施工澆筑階段， 由于施工人員操作不當(dāng)、職業(yè)素質(zhì)不高，引起漏振、離析、石子架空等，易形成空洞、夾層、蜂窩等質(zhì)量缺陷，造成混凝土強(qiáng)度降低。對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁而言，除了結(jié)構(gòu)混凝土澆筑質(zhì)量，預(yù)應(yīng)力孔道施工狀況和壓漿密實(shí)度均對鋼束的安全性和耐久性有較大影響。 常用的內(nèi)部缺陷無損檢測方法有： 超聲法、沖擊回波法、雷達(dá)法等[3]。沖擊回波法檢測內(nèi)部缺陷現(xiàn)場測試如圖2。

圖2 沖擊回波法檢測內(nèi)部缺陷照片

2.3 材質(zhì)狀況參數(shù)檢測

在混凝土橋梁竣(交)工驗(yàn)收過程中，混凝土作為主要的原材料之一，是檢測的主要對象。 主要檢測內(nèi)容包括：混凝土強(qiáng)度和碳化深度、結(jié)構(gòu)尺寸、鋼筋保護(hù)層厚度以及墩臺的豎直度。 根據(jù)交通部《公路工程竣(交)工驗(yàn)收辦法實(shí)施細(xì)則》(交公路發(fā)[2010]65 號)、《福建省公路工程竣(交)工驗(yàn)收質(zhì)量檢測辦法》(閩交建[2016]188 號)等，按照表1 的規(guī)定對橋梁工程項(xiàng)目進(jìn)行抽樣檢查。

2.4 力學(xué)性能綜合試驗(yàn)

橋梁力學(xué)性能綜合試驗(yàn)又稱荷載試驗(yàn)， 最基本的目的是了解橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)， 檢驗(yàn)橋梁結(jié)構(gòu)整體的施工質(zhì)量與受力性能，對橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用性能、強(qiáng)度、剛度、裂縫等各項(xiàng)指標(biāo)做出全面的評價，并對橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力做出科學(xué)的評估，為橋梁竣(交)工驗(yàn)收提供重要的科學(xué)依據(jù)以及為橋梁的管養(yǎng)維護(hù)提供合理的建議。

荷載試驗(yàn)主要包含橋梁的靜、動載荷試驗(yàn)。新建的大中型橋梁或者具有特殊設(shè)計的橋梁， 為保證橋梁建設(shè)質(zhì)量，竣(交)工時一般對影響橋梁結(jié)構(gòu)安全及耐久性等方面要求進(jìn)行評估、檢測評定，必要時應(yīng)按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》(JTG/TJ21-2011)進(jìn)行橋梁荷載試驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為評定橋梁工程質(zhì)量優(yōu)劣的主要技術(shù)資料和依據(jù)[4]。

橋梁靜載試驗(yàn)主要包括測試橋梁控制截面的應(yīng)變、應(yīng)力、 位移和裂縫等在等效設(shè)計荷載的靜力荷載作用下的反應(yīng)； 橋梁動載試驗(yàn)主要包括測試橋跨整體結(jié)構(gòu)的動力特性參數(shù)和沖擊系數(shù)。

3 檢測成果應(yīng)用

管理部門可以合理利用檢測結(jié)果， 在指導(dǎo)后期維修加固施工以及運(yùn)營養(yǎng)護(hù)方面進(jìn)行有效運(yùn)用。 橋梁力學(xué)性能綜合試驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)技術(shù)狀況及承載能力評定和日后養(yǎng)護(hù)、維修、加固的決策提供科學(xué)依據(jù)和支持。

4 工程案例

寧德沈海復(fù)線柘榮至福安段高速公路是國家高速公路沈陽至海口縱線擴(kuò)容工程、海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)“三縱八橫三環(huán)三十三聯(lián)”高速公路網(wǎng)布局中“二縱”的重要組成部分，是溝通“海峽西岸”和“長三角”兩大經(jīng)濟(jì)區(qū)的快速通道， 也是省、 市 “十二五” 縣縣通高速項(xiàng)目， 路線全長52.82km。 項(xiàng)目概算批復(fù)43.65 億元，工程建設(shè)期共3 年。于2015 年9 月通車運(yùn)營，運(yùn)營兩年后開展竣工驗(yàn)收前質(zhì)量檢測。 本次檢查6 個標(biāo)段(A5-A10 標(biāo)段)橋梁工程，主線橋合計27 座橋。 根據(jù)實(shí)施細(xì)則的要求，項(xiàng)目建設(shè)單位委托具有交通部頒發(fā)的具有有效的公路工程試驗(yàn)檢測綜合甲級資質(zhì)的第三方檢測單位現(xiàn)場對橋梁工程進(jìn)行竣工驗(yàn)收前質(zhì)量檢測。

4.1 外觀損傷檢測結(jié)果

外觀損傷檢測發(fā)現(xiàn)主要存在預(yù)制T 梁混凝土掉塊露筋以及翼緣板縱向裂縫、 現(xiàn)澆箱梁縱向裂縫以及混凝土空洞露筋、支座剪切變形等缺損狀況。檢測結(jié)果匯總?cè)缦卤?。 應(yīng)及時組織竣(交)工修復(fù)單位對缺損情況進(jìn)行修復(fù)。其中對于混凝土超限寬裂縫，應(yīng)組織專家對其是否為受力裂縫及是否影響結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行分析論證。

表2 交工驗(yàn)收前橋梁工程質(zhì)量檢測結(jié)果匯總表

4.2 內(nèi)部缺陷檢測結(jié)果

預(yù)制T 梁以及現(xiàn)澆箱梁因現(xiàn)場鋼筋間距控制不到位，澆筑混凝土?xí)r振搗不充分，存在多處混凝土空洞露筋露波紋管的缺陷情況。 建設(shè)部門根據(jù)存在的質(zhì)量缺陷情況，抽取若干橋梁開展靜動載試驗(yàn)，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果探明內(nèi)部缺陷對橋梁整體受力的影響程度。

4.3 材質(zhì)狀況參數(shù)檢測結(jié)果

材質(zhì)狀況參數(shù)的抽樣檢測， 本項(xiàng)目橋梁工程檢測結(jié)果表明：①混凝土強(qiáng)度檢測的合格率較高，基本能夠滿足設(shè)計強(qiáng)度要求，合格率達(dá)到95%以上；②鋼筋保護(hù)層厚度檢測的合格率差異性較大， 梁底的鋼筋保護(hù)層厚度合格率在75%～85%之間，腹板的鋼筋保護(hù)層合格率能夠達(dá)到90%，主要原因在于施工過程中梁底鋼筋的保護(hù)層墊塊控制不到位、灌注混凝土?xí)r鋼筋網(wǎng)存在偏離或者上浮的情況； ③混凝土尺寸的合格率基本能夠達(dá)到95%以上；④墩柱垂直度合格率能夠達(dá)到90%。

4.4 力學(xué)性能綜合試驗(yàn)結(jié)果

全路段抽取5 座大橋開展荷載試驗(yàn)檢測項(xiàng)目，通過對靜載試驗(yàn)的應(yīng)變、撓度、裂縫和動載試驗(yàn)的頻率、沖擊系數(shù)等試驗(yàn)結(jié)果的分析， 表明橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力能夠滿足設(shè)計荷載等級的要求。 局部內(nèi)部缺陷的存在，對橋梁結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度有影響，但對橋梁結(jié)構(gòu)的整體受力影響較小，建議按照規(guī)范進(jìn)行修復(fù)，保證結(jié)構(gòu)使用的耐久性。

5 結(jié)語

(1)高速公路橋梁工程試驗(yàn)檢測技術(shù)能夠有效地提升橋梁建設(shè)質(zhì)量，保障結(jié)構(gòu)運(yùn)營安全和人民交通出行安全；

(2)橋梁工程的高質(zhì)量和高穩(wěn)定性是其為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的根本保證，必須重視橋梁試驗(yàn)檢測技術(shù)，用好檢測成果，為交通事業(yè)服務(wù)[5]；

(3)利用好檢測結(jié)論，針對性地處理工程中遇到的難題，可以有效節(jié)約施工成本，把握施工質(zhì)量和減少不必要的施工資源、工期的浪費(fèi)；

(4)高速公路橋梁工程試驗(yàn)檢測結(jié)果可以較好地為今后項(xiàng)目改進(jìn)施工方法、提升施工技術(shù)和工藝提供服務(wù)；

(5)通過竣(交)工試驗(yàn)檢測，可以確定工程的可靠性，為橋梁順利投入運(yùn)營提供可靠依據(jù)， 同時為橋梁的長期養(yǎng)護(hù)提供完整的初始狀態(tài)數(shù)據(jù)， 為今后同類型橋梁設(shè)計與施工積累實(shí)際資料。