高速公路橋梁中的常見病害及解決方案

徐宗程

（京臺高速公路廊坊管理中心，河北 廊坊 065000）

一、工程概況

某高速公路板梁橋上跨主線，路線中心線與主線交角為79°，通車孔凈高不小于5m，全橋位于A=125m、R=260m 的曲線上，中心樁號AK0+647.642，橋長237m，橋梁總寬17.5m。除5#橋墩按斜交11°布置外，其余墩臺均按徑向布置，上部結構為空心板梁。在定期檢測中發現橋梁底板和腹板出現大量裂縫，被評定為三類橋，需要加固。

二、高速公路橋梁養護和加固的重要性

高速公路橋梁普遍具有跨河流、跨峽谷的特點，其運營環境錯綜復雜，行車荷載產生的影響也在逐步加劇，及時發現并處理問題是維持公路橋梁運營水平的關鍵。做好養護維修加固工作有利于營造安全的車輛通行環境，降低安全事故發生率，創造顯著的經濟效益和社會效益[1]。

（一）及時處理質量缺陷

高速公路橋梁的運營環境較為惡劣，除承受車輛的應力和荷載外，還會受到雨水、風、日曬等自然因素的干擾，若缺乏有效的養護措施，隨著使用時間的延長將出現不同程度的裂縫、坑槽等問題，且具有持續發展的趨勢，導致其承載能力大幅下降。在橋梁出現病害后，將明顯增加車輛通行期間面臨的安全隱患，若未及時發現問題并處理，則容易引發橋梁坍塌等工程事故，造成不可估量的損失[2]。

鑒于此，必須對各類質量缺陷問題形成準確的認識，視實際情況采取合適的養護與維修加固方法，從根本上解決橋梁的質量缺陷，提高公路橋梁的承載能力，保證車輛安全通行。

（二）提高橋梁的耐久性

在明確高速公路橋梁的實際運營狀況后，采取相適應的養護與維修加固措施，可有效改善橋梁的工程性能并提高耐久性。高速公路的建設難度較大，造價相對較高，經養護和加固后可延長使用壽命，在有限資源的條件下創造豐厚的經濟效益，從而彌補建造成本過高的局限性，幫助相關單位創造豐厚的經濟效益。并且，由于高速公路使用壽命的延長，新建橋梁數量減少，進一步降低了成本投入，對于企業的長遠發展大有裨益。

三、高速公路橋梁典型病害及原因分析

（一）板（梁）裂縫

裂縫的形式主要分為梁（板）底縱向裂縫、梁（板）底橫向裂縫和腹板豎向裂縫，主要形成原因并不相同。

從分布的角度來看，部分與預應力鋼束呈平行的關系，梁（板）底縱向裂縫產生的原因包含但不限于預應力鋼束的布置、張拉和壓漿。以張拉環節為例，若混凝土的強度偏低或未精準控制張拉力（超標），容易引發裂縫。空心板施工中方法不當也容易導致縱向裂縫，例如該處的配筋偏縱向，而橫向僅存在少量的構造鋼筋，易導致局部缺乏足夠的穩定性，在相對薄弱的條件下受外力作用顯現出裂縫。

梁（板）底橫向裂縫和腹板豎向裂縫屬于正常的開裂現象。該裂縫的高發部位為鋼筋混凝土結構，且以上部構件位置最為明顯，因其存在預應力作用不足的特點，在部分情況下允許帶裂縫工作。此外，預應力構件的腹板位置也可能存在部分裂縫，雖然施工期間會在重點部位設置混凝土保護層，但因其厚度不足，豎向鋼筋會顯現出較為明顯的銹蝕和膨脹現象，加速豎向裂縫的形成，但該類裂縫的發展能力有限，通常不會貫穿至板底，因此暫時未發現具有受力裂縫特征。

（二）板（梁）底滲水、泛白

梁體空心中存水是導致板(梁）底滲水、泛白的最主要原因，需要具體考慮梁體排水孔位置和橋面排水效率兩方面因素。

梁體排水孔位置設置不合理，且在整個梁體中處在最低的位置，會降低實際的排水量和排水效果，雨水在進入該位置后很難被高效排出，且水泥混凝土本身有一定的透水性，留存在梁體內部的水只能通過水泥混凝土這個單一通道向外滲透，由此顯現泛白情況。部分橋涵采用的是普通鋼筋混凝土結構，水經底板的細微橫向裂縫滲出，隨之泛白[3]。

橋面排水效率較低，同時防水混凝土結構有一定程度的破損現象，水逐步從缺陷部位下滲。如遇冬季降雪天氣使用融雪劑，混合雪水下滲后將會腐蝕結構。

（三）剝落、露筋

混凝土受到環境因素的影響，例如降雨、日曬、風吹，且隨使用時間的延長該類作用對結構的影響逐步加劇，導致混凝土結構表面風化受損，鋼筋相繼裸露至外界，在與潮濕空氣等外部環境接觸后發生剝落現象。

（四）板底刮痕

該問題的主要成因分為兩方面。一方面，對過往車輛的控制不到位，例如相繼有超高車輛于該處通行，由于車輛的實際高度超過設計允許高度而出現板底刮痕。另一方面，部分道路有大量裝載砂石料的貨車通行，通運行期間貨車的部分砂石散落至道路上，而道路的日常養護清理工作未落實到位，長此以往，道路表面因灑落材料的堆積出現高度增加的情況，車輛行駛時易碰撞橋梁。

（五）鉸縫滲水堿蝕、勾縫砂漿脫落

該問題的主要成因分為3種。

勾縫砂漿與梁體未形成緊密結合的關系，兩者間缺乏足夠的穩定性，在車輛通過時存在較為明顯的震動感，久而久之勾縫砂漿會因震動出現脫落問題。

車輛因荷載不同產生的不同剪力可通過梁板結構傳遞，在整個傳遞過程中，鉸縫需要承受彎剪組合的作用。由于該處勾縫砂數量有限、厚度不足，鉸縫會遭到一定程度的破壞，嚴重時可能引發安全事故。

橋面排水效果不佳時，積水經鉸縫開裂處逐步向內部結構滲透，期間產生堿蝕作用。

（六）支座脫空

支座墊石開裂松散或者墩臺頂面缺乏平整性時，均容易出現支座脫空的情況。

（七）預應力橫向裂縫

預應力橫向裂縫的產生原因具有多樣性，比如超載等原因導致的梁底橫向裂縫或徐變上拱現象導致的上翼緣橫向裂縫，徐變上拱現象越嚴重，上翼緣裂縫的縫隙就會越大。

四、高速公路橋梁典型病害養護加固對策

（一）梁體裂縫

以縫寬為依據采取針對性的方法。縫寬W＜0.15mm時，清理表面雜物再刷涂環氧樹脂漿液；縫寬W≥0.15mm時，較為適宜的是化學灌漿法，在外部壓力作用下將漿液灌入。針對受力裂縫，可將鋼板或碳纖維布粘貼在板底處，并處理好板底位置的排水問題，才能在最大程度上保證排水孔的排水暢通[4]。

（二）剝落、露筋

根據具體的原因采取針對性的處理措施。若因車輛剮蹭而出現剝落及露筋現象時，需確定破損部位并對該處采取修補措施，設置醒目的限高標志，以免后續再次出現同類事故。若因堿骨料反應而出現剝落、露筋現象，只需針對病害部位利用環氧砂漿修補即可；若鋼筋有銹蝕現象則在處理前先將銹跡清理干凈，待其呈光潔狀態后刷涂鋼筋保護劑，并在此基礎上利用環氧砂漿修復。若因鋼筋銹脹而出現混凝土剝落現象，首先應全面清理鋼筋表面因銹蝕累積的殘渣和物質，清理完畢后再為其刷涂上專門的鋼筋保護劑，最后使用環氧砂漿全面修復[5]。

（三）滲水堿蝕殘留物質

處理板（梁）底的滲水堿蝕殘留物質時，需提前詳細檢查該位置的排水孔，并判斷其是否通暢，若阻塞則需重新鉆孔，高效排出積水。

（四）板底刮痕

針對交道路級別較低的通道、涵洞，如果梁體受損程度輕微，可以考慮使用環氧混凝土修補，或向受損部位粘貼鋼板、碳纖維布及其他具有可行性的材料，并配套限高門架和限高標志牌，提前告知過往駕駛人員。對于受損較為嚴重的梁體，在維修加固工作中宜采取更換措施，并且下挖被交道路、加大凈高，從源頭上避免問題。對于凈高不足但現階段尚未遭撞擊的橋梁，也應當合理調整橋梁的凈高，以免后續再次出現同類問題。

（五）鉸縫滲水堿蝕、勾縫砂漿脫落

針對出現的鉸縫滲水堿蝕問題，需要重點考慮橋面本身和伸縮縫位置的防水作業，做好防水工作有利于抑制病害出現和后期蔓延；針對勾縫砂漿脫落問題，需及時采取對應的修補措施，最好使用高標號的水泥砂漿作為修補材料。

（六）支座脫空

選擇液壓扁形千斤頂并將其置于蓋梁的頂部，利用高壓電動油泵對千斤頂供油。調節梁體的起頂高度時，需要自動監測系統與平衡分流閥相互配合。當梁體的高度支座保持相同時，為了維持其高度需要利用千斤頂持荷。利用鋼管搭建成的雙排腳手架作為施工架，利用安全網將施工場地圍起來。先頂升1mm，當蓋梁、梁板和扁形千斤頂之間均勻受力，同時詳細觀察梁板、橋面自身的受力情況，主要包括變化及均衡狀態，如果符合要求便開始頂升2mm，同樣進行上述觀測，此時還需要移動支座，如果利用專門工具不能產生移動效果，還需要頂升2mm，同樣進行上述觀測。在頂升過程中要使泵油速率保持一致，同時保證千斤頂的行程相等。為了增強施工的安全性，需安排專門的人員觀察橋面板的頂升情況。當支座距離橋面板3mm～10mm時，可以考慮不再頂升。完成頂升之后將調平膠涂抹在梁板底支座處，之后放入鋼板或者替換支座。

（七）體外預應力加固

運用體外預應力加固的方式，結合工程的結構形式、病害狀況并綜合考慮施工空間等因素，合理布置體外預應力形式。就該工程而言，底板及腹板裂縫適合采用體外預應力加固，因而這一部分的布置形式選用腹板體外索。在布置錨固塊體時，應盡可能將其黏結到腹板上，最大限度減輕預應力在傳遞過程中的損失。此外，該工程病害范圍比較集中，可采取局部加固的方式進行體外預應力加固。

五、結語

橋梁是高速公路建設領域的重頭戲，但由于橋梁運營環境復雜，且隨使用時間的延長，在行車荷載、自然環境等因素的共同作用下容易導致橋梁出現不同程度的病害。為創造安全的車輛通行環境，管理人員等相關工作者需要準確認識到橋梁養護和加固工作的重要性，圍繞橋梁結構展開全面的檢查，分析具體情況，做好養護和加固工作，解決橋梁病害，提高橋梁的通行服務水平。