滬蘆高速公路橋梁鉸縫維修的質量控制

鄭海建

（上海浦江橋隧運營管理有限公司，上海 200023）

0 引言

目前，橋梁鉸縫的損壞在橋梁使用壽命期內普遍存在。橋梁鉸縫可以說是橋梁上部受力構件中的一個薄弱構件，又是一個重要構件。如果鉸縫損壞得不到及時合理的維修，那么在輪跡帶下的板梁就會形成單梁受力，重度下撓，任其發展就會相繼出現梁底裂縫、受拉鋼筋銹蝕，最終梁板斷裂，造成安全事故。所以，橋梁鉸縫損壞一經發現就要及時、合理地進行維修，以恢復其構件結構受力功用。因此維修施工中的質量控制就非常重要，因為維修質量得不到合理控制，不僅會導致人、材、機和經費的浪費，還會掩蓋隱患的存在，拖延病害的解決，最終會釀成更為嚴重的安全事故。本文就鉸縫維修質量控制點結合實例展開敘述與探討。

1 背景概況

上海市屬滬蘆高速公路，K27+500～K69+809，代號 S2，是上海市主城區、浦東新區北片連接中國（上海）自由貿易區臨港新片區及洋山深水港的一條陸上主要高速通道，北接外環與迎賓高速，南接東海大橋。道路北段 2+1 車道，南段 3+1 車道，主線橋梁 53 座，其中三特橋梁（特大大橋、特長大橋、特殊結構橋梁）2 座，小橋 8 座，中橋 35 座，大橋 8 座。自 2004 年建成開通以來，經管養單位長期觀察總結，橋梁鉸縫損壞情況多發生在中小橋，且以非預應力橋梁最為嚴重，例如北一灶港橋、蔣家南界溝橋、西橫河橋和海潮機口橋均發生過多次多條鉸縫嚴重損壞的情況。而對橋梁鉸縫損壞情況進行上行（右幅）與下行（左幅）對比，可以看出以主線上行（上海市區往東海大橋）比下行（東海大橋往市區方向）更為頻繁和嚴重。通過運營數據統計可以得出，上行方向滿載、重載車輛多，且超載車輛比例非常高，重載運輸對橋梁鉸縫使用壽命形成嚴重的威脅。

為了避免鉸縫損壞后，導致板梁單梁受力，且相應梁體重度下撓后板底開裂，在路面雨水下滲的影響下發生梁底受拉鋼筋銹蝕，嚴重威脅板梁的使用壽命和橋梁上部結構安全，故鉸縫損壞一經發現就必須及時進行維修，恢復鉸縫的防水功能、結構受力功能，而鉸縫維修除及時性外，維修的質量就成了重中之重。下面就橋梁鉸縫維修施工過程中的質量控制過程結合滬蘆高速海潮機口引水河橋的鉸縫維修實例進行表述與探討。

2 維修施工過程的質量控制

海潮機口引水河橋橋梁位于 S2 滬蘆高速公路 2+1 車道段，公路里程樁號 K55+238～K55+268，為3 跨鋼筋混凝土簡支梁橋，跨徑組合為 10.0 m+10.0 m +10.0 m=30.0 m。橋梁分為上下行兩幅，橋面全寬24.0 m。上下行兩幅橋梁上部結構均由 12 片鋼筋混凝土空心板梁組成，下部結構為扶壁式橋臺、柱式橋墩。主梁下設置板式橡膠支座。橋面鋪裝為瀝青混凝土鋪裝，1#墩頂設置型鋼伸縮縫，其它墩（臺）頂位置為橋面連續。該橋設計荷載等級：汽車-超 20 級，掛車 -120。下面結合該橋梁第 1 跨第 6#、7# 鉸縫的維修對各工序質量控制點進行分析。

2.1 維修施工前的準備工作

2.1.1 鉸縫維修方案的編制

海潮機口引水河橋鉸縫的損壞情況，經現場觀察，發現上行橋面 2 號車道第一跨左輪跡帶存在縱向開裂（見圖 1），鉸縫滲水嚴重，水漬面積覆蓋梁 底（見圖2），6# 板梁下撓幅度較大（3～5 cm），判定橋梁 1 跨 6#、7# 鉸縫損壞嚴重。管養單位決定立即編制專項維修方案，采用鑿除損壞的鉸縫混凝土，植入加固鉸縫鋼筋的施工方案。

圖1 橋面縱向開裂

圖2 鉸縫滲水

鉸縫維修施工是橋梁日常養護工作中一項常規的維修工作，也是一項關系橋梁結構安全的重要維修施工作業。為了確保維修質量達到維修目的、符合 JTGH 11－2004《公路橋涵養護技術規范》等規范的要求，維修施工方案是重要的事前規劃與事中控制依據，因此必須認真、仔細、科學、嚴謹地編制鉸縫維修施工方案。方案編制完成后須按照流程進行審核和審批，通過審批后才能落實于施工過程中，施工時必須嚴格按照施工方案的工藝、方法和流程進行施工。

編制鉸縫維修方案前，須根據現場觀察情況，判斷鉸縫的損壞程度，從而制定合理的維修施工工藝與方法。板梁底鉸縫滲水是判定鉸縫損壞的主要依據，再結合橋面的面層縱向裂縫、龜裂、坑塘和重車經過板梁的下撓幅度等病害，基本可以判定鉸縫的損壞嚴重程度。判定損壞程度后，根據橋梁設計、規范等文件再編制合理的施工方案，選擇合理的、經濟可行的施工工藝與方法。

2.1.2 施工隊伍的選擇

編制完成維修施工方案后，就應考察、選擇和安排合適的專業隊伍進行維修施工。

一個經驗豐富、專業的施工隊伍是保質保量完成維修任務的重要保證。合格的施工隊伍不僅能夠更好地把握現場施工狀況，還可以根據現場病害情況結合自身的施工經驗提出更為合理的維修施工工法和工藝。另外，還要向施工班組做好維修施工的技術交底和安全技術交底工作，這些都是能夠確保維修質量達標的重要保證。

2.2 鉸縫維修材料的質量控制

選擇好施工工藝、施工方法，施工方案經審批和確定施工隊伍后，維修使用的材料就是質量控制的一個關鍵點。本次橋梁鉸縫維修材料主要涉及鉸縫植筋用的鋼筋、鉸縫修補用的高強混凝土、鋪裝層混凝土和鋼筋網片、防水材料、瀝青面層等。

2.2.1 植筋鋼筋和植筋膠

本次鉸縫維修新增植筋采用鉸縫鋼筋HRB 400 φ10@150 mm，使用 A 級植筋膠，以滿足強度與穩定性要求。

根據面層打開情況判斷，若原板梁鉸縫鋼筋有銹蝕、斷裂等情況的，須植入新的鋼筋，以加強鉸縫鋼筋與鋪裝混凝土的粘結力。新植入的鋼筋要求主要包括選用的鋼筋規格符合設計規范要求、經過有資質的檢測單位檢測合格且有合格報告、有齊全的出廠證明文件且在有效期內、鋼筋經過現場監理或管理人員目視檢查合格、植筋下料長度符合要求。

植筋膠須符合規范要求、在質保有效期內、相關證明文件齊全有效、有足夠的粘度和固化后的強度、有操作說明和環保處理說明。

2.2.2 鉸縫及鋪裝層混凝土

本次鉸縫與鋪裝層混凝土為減少施工難度和保證施工質量，均采用早強快速 C50 鋼纖維混凝土，混凝土內摻 50 kg/m3銑削式鋼纖維和早強劑，骨料粒徑應≤20mm，抗滲等級 P8 級。

鋪裝層混凝土一般采用商品混凝土，但是在高速公路養護維修中要考慮到時效性，多使用快硬早強混凝土澆筑以達到盡早開放交通的要求。快硬早強水泥除了一般混凝土的要求外，還要求早強劑等添加材料符合要求，并采用細骨料，以免粒徑過大減弱鋪裝 層（厚 8 cm）的強度。

鉸縫混凝土一般使用高強商品混凝土（C 50），要求使用的混凝土拌和材料符合強度、配合比、最大最小粒徑和級配等要求。對于鉸縫維修使用的少量混凝土也可以采用自拌的方式，自拌過程要注意配合比、水灰比、粒料與級配的控制。

2.2.3 鋼筋網片

海潮機口引水河橋，經打開結構層后發現，鉸縫鋼筋已經嚴重銹蝕，部分鉸縫鋼筋已經斷裂。需要新植加強筋，選用鉸縫鋼筋 HRB 400φ10@100 mm，每根下料55cm 長。鋼筋網片使用 HRB400Φ16@100 mm×100 mm 鋼筋網的縱向鋼筋。鋼筋進場前均驗證了相關證明資料，并提前隨機送樣檢測合格。

鋼筋網片使用的鋼筋符合規范要求，并經有資質檢測單位檢測合格，出廠證明文件齊全有效，使用時經現場檢視合格。有銹跡的鋼筋需除銹合格，且除銹后的鋼筋橫截面不小于規范要求。對植筋用的鋼筋，下料長度是重要的質量控制點，過短的下料長度會影響植筋深度以及鋼筋與混凝土粘結力。

2.2.4 防水材料

此次使用的防水材料為道橋用纖維增強型聚合物改性瀝青防水涂料，符合 JC/T 975－2005《道橋用防水涂料》和 CJJ 139－2010《城市橋梁橋面防水工程技術規程》，并同時滿足下列技術指標（見表 1）。

防水材料可以采用膜材料或者卷材，材料同樣須符合規范要求，并且有相應的齊全有效的證明文件。防水層材料需有較好的防水、粘結、密貼能力和足夠的有效壽命期，且應與橋面瀝青面層相匹配，能滿足承受橋梁動荷載時的抗壓、抗拉、抗裂等要求。在環境條件 -15 ～ 80 ℃ 范圍內，仍能滿足以上要求。同時，在經受瀝青混凝土層攤鋪高溫后，不影響其長期耐久使用性能。

表1 纖維增加型聚合物改性瀝青防水涂料技術指標

2.2.5 面層瀝青材料和粘層油

此次橋面瀝青面層為一層式 6 cm 改性 SMA-13 混合料，該混合料技術指標要求如表 2 所示。

表2 改性 SMA-13 混合料技術指標

粘層油采用 PCR 改性乳化瀝青，用量為0.3～0.6 L/m2，其技術指標要求如表 3 所示。

面層瀝青材料與原路面瀝青材料相同或相近、有合理的級配和配合比、進場時材料溫度符合攤鋪要求、送貨材料齊全有效、經現場目檢合格方可使用。瀝青混合料可以采用廠拌瀝青，在拌和、運輸、攤鋪及碾壓溫度時需嚴格按照規范要求控制。拌制好的瀝青混合料應色澤一致，無成塊油團。對明顯花白、粗細粒料分離、結塊成團、枯焦干散，以及出廠溫度超過范圍或送到工地時溫度低于規定的混合料，均不得使用。

2.3 鉸縫維修現場施工質量控制

現場施工過程中，各施工工序、施工方法須得當，且符合規范文件要求，才能保證維修的質量和使用的耐久性。下面就各施工工序分項表述各質量控制過程。

2.3.1 面層和鋪裝層開挖、鑿除和清理

此次維修的鉸縫為相鄰鉸縫，兩條鉸縫間和外側50 cm 的面層與鋪裝層及鉸縫混凝土全部鑿除，瀝青面層外緣比鋪裝層外擴 15 cm。

原有橋面鋪裝損壞的地方需要切割面層、破碎、鑿除和清理，為了減少鑿除橋面鋪裝層混凝土對板梁的損傷，建議盡量采用人工鑿除的方法施工，配合以空壓機進行清除，以保證原有橋面鋪裝混凝土清除干凈。

面層切割要求形成矩形，切割整齊、直線、直角，切割深度一般為 4 cm。切割面層時，注意每邊比下層外擴 15 cm，以便后續鋪裝時形成臺階狀搭接區域。

破碎、鑿除混凝土過程中，注意保護原有的鋼筋，切割、鑿除板梁及兩側鉸縫上方的混凝土鋪裝層，將鉸縫內損壞的混凝土鑿除，并將空心板梁頂及鉸縫部位的雜物清除，用高壓水槍清洗。混凝土鋪裝層的切割范圍為鉸縫兩側各 50 cm，切割深度為 1.5 cm，保證不傷及原鋪裝鋼筋，須將鋼筋上粘結的混凝土清除干凈。然后將坑槽內的垃圾清掃干凈，合適的條件下可以用空壓機吹除干凈。

鑿除邊梁鉸縫混凝土前應做好相應的邊梁防傾覆措施。

表3 改性乳化瀝青技術指標

2.3.2 空心板側面鉸縫處及頂面鑿毛處理

此次維修須將鉸縫處混凝土鑿除干凈，澆筑時可以用吊底板的方式解決混凝土下漏的問題。

鉸縫處新老混凝土結合面處理對保證新老混凝土整體受力、共同工作具有重要作用。老混凝土結合面鑿毛，形成 2～5 mm 自然凹凸粗糙面或用機械刻槽形成粗糙面，并徹底清除干凈。施工時不能損壞板梁結構，不應有局部光滑面。

2.3.3 設置橋面鋪裝鋼筋及植入筋

此次鋪裝層的單層鋼筋網片使用的鋼筋應事先切割下料，再運至現場進行焊接接長，并一次性鋪設到位，間距 10 cm 的網格，每個交叉點用鐵絲綁扎牢固，相鄰綁扎點形成“八”字。

本次能夠利用的原鉸縫鋼筋須保留使用，銹蝕嚴重或斷裂的需割斷清除干凈。保留的鋼筋長度≥30 cm長搭接連接或≥15 cm 長單面焊接連接。鉆孔深度＞15 cm，鉆孔直徑大于植筋 3～5 mm。將孔內殘渣吹凈后，灌入植筋膠，灌滿灌實，然后插入植筋（見圖 3），待膠水凝固后再做下一道工序。

圖3 鉸縫植筋維修示意圖（單位：mm）

原則保留原有鉸縫鋼筋的同時，需在板梁鉸縫處重新植入鋼筋，以提高鉸縫處的受力性能。植筋鋼筋規格須符合規定，植筋深度滿足方案要求，使得橋面鋪裝混凝土與鉸縫內的混凝土能夠共同受力，以提高鉸縫抗剪能力，保證板梁的橫向受力體系能夠正常發揮作用。新老鉸縫鋼筋必須彎折在上層橋面鋪裝鋼筋上面，有條件的應與橋面鋪裝橫向鋼筋焊接。若植入鉸縫鋼筋時遇到原有板梁鋼筋無法植入，適當調整植入鋼筋的位置。植入鋼筋的植入位置應在腹板中，不得打穿頂板至空心部位。孔內注膠前應清孔，確保孔干燥無塵。植入鋼筋后植筋膠應適當溢出表面，以保證鋼筋牢固不松動，植筋 24 h 后且達到植筋膠固化后方可進行下道工序。

2.3.4 澆筑鉸縫及橋面鋪裝混凝土

鋼筋網片和植筋完成后，澆筑混凝土。本次鉸縫與鋪裝層均使用早強快硬混凝土澆筑，待混凝土澆筑完成3 h后，檢測混凝土硬化強度，達到標準值 80 % 后進入下一道工序。

澆筑混凝土的順序為先澆筑鉸縫混凝土，振搗密實后，再澆筑鋪裝層的混凝土。澆筑橋面及鉸縫混凝土時，須做到在無車輛通行的條件下進行澆筑，以確保混凝土的澆筑質量。鉸縫混凝土一般混凝土鋪裝層厚度與原鋪裝層厚度相同，去除混凝土表面浮漿，使混凝土表面粗糙度為 0.5～1.0 mm。混凝土強度不小于 80 %后，清干凈其表面，可以進行防水層作業。

2.3.5 防水層施工

此次防水層使用纖維增強型聚合物改性瀝青防水涂料，涂布時均勻、滿涂無空白，涂刷 3 遍以上，厚度≥ 2 mm。

對混凝土表面先進行鑿毛，或對新建混凝土事前表面拉毛處理，徹底清除混凝土表面浮漿、暴露細微龜裂紋并均勻增加基面粗糙度，顯著提升鋪裝層上下層間粘結及抗剪強度。先清干凈混凝土表面，找到表面縮裂、麻布、不平等缺陷，根據缺陷的實際情況可選用專用的混凝土修復材料，采用灌注、壓注、找平等方法進行修復處理，消除隱患。有局部裂縫的，用防水砂漿灌縫。后續施工應在混凝土表面處理后盡快進行，以免處理后的表面被再次污染。采用專業防水涂料噴涂車輛噴灑纖維增強防水涂料，確保霧化程度高，噴涂面須均勻。防水層應噴涂 3 遍以上，厚度達到防水要求，噴涂時要避免被污染，防撞墻與橋面連接處向上噴涂 5 cm 以上，形成“凵”型的防水區域。噴涂過程中注意及時補涂不均勻處或被破壞處，沒有鼓包或夾層現象。

2.3.6 瀝青面層攤鋪

本次面層施工為 6 cm 一層式改性 SMA-13 瀝青，人工攤鋪，滾筒式碾壓機碾壓成型，面層碾壓完成后，待溫度冷卻至 50℃ 以下，開放交通前，使用寬式路面貼縫帶將面層接縫貼嚴、貼滿、貼實。

SMA 瀝青攤鋪時，各工序溫度控制需滿足：不得在氣溫低于 10 ℃，以及雨天、路面潮濕的情況下施工；拌和瀝青混合料時溫度控制在 190～220 ℃、運輸時溫度在 170～185 ℃，超過 190 ℃ 的要廢棄；攤鋪、碾壓及終壓時瀝青溫度分別不少于 165、150、90 ℃，開放交通時的路表溫度不高于 50 ℃。因鉸縫維修時瀝青攤鋪面積較小，要選擇合理的壓路機組合方式及初壓、復壓、終壓的碾壓步驟，若采用人工手推式碾壓機械，要增加壓實遍數，以達到最佳壓實效果。壓路機碾壓須慢而均勻，行車路線及碾壓方向不突變、不推移瀝青料。未碾壓成型的路段不允許壓路機進行停留、調頭、轉向或加水等操作。施工質量控制指標主要有：平整度指數 IRI≤2.0 m/km（合格率 100 %），SMA-13 馬氏密度壓實度≥ 98 %，瀝青路面滲水系數 SMA-13 要求≤50 ml/min（合格率 90 %），橫向力系數 SFC≥50，構造深度 TD≥0.8。

3 結語

隨著近年交通運輸的發展，重載車輛越來越多，橋梁使用安全與使用壽命隨之承受越來越多的壓力。橋梁鉸縫損壞是橋梁中的常見病害、多發病害，如果處理不及時或者處理不規范，不但不能達到維修修復的目的，還會對橋梁結構埋下較大的安全隱患，所以在橋梁日常養護工作中必須重視鉸縫的檢查與維修質量的控制，以確保橋梁的結構安全與交通運輸安全。海潮機口引水河橋鉸縫經維修后，滲水情況得到很好的解決，梁體橫向聯結重構完成，單梁受力下撓得到緩解，梁底裂縫在鉸縫修復后進行了封閉，達到了本次鉸縫維修的目的。