既有高速公路橋梁維修及病害處治設計的方法

李澤

（遼寧省交通規劃設計院有限責任公司，遼寧沈陽110000）

1 橋梁耐久性病害特點

橋梁作為高速公路中最重要的組成之一，在保障高速公路暢通、安全中起著至關重要的作用。橋梁能否達到設計使用年限，在運營過程中的橋梁維修及病害處治起著至關重要的作用，有效的維修及病害處治可以顯著延長橋梁正常的使用年限，是橋梁養護工作的關鍵。

北方地區冬季降雪量相對較大，為了保證高速公路暢通運行，撒鹽量相較于南方地區要大，且北方高速公路橋梁材質以混凝土結構為主，因此北方地區高速公路橋梁耐久性病害較為顯著[1]。

2 橋梁耐久性病害成因分析

北方地區撒鹽量大，鹽隨著水流動的路徑，與混凝土結構接觸并造成相應影響，最終形成耐久性病害。水蝕（鹽蝕）病害持續發展，對混凝土構件的影響較大，部分地區可能僅一個冬季混凝土結構就會產生較嚴重的破壞。根據水的流動路徑不同，對橋梁上部結構、下部結構均會造成相應影響[2]。

水經由表1 中路徑流至主梁邊梁翼緣、腹板及底板，墩臺蓋梁及對應墩柱位置，對混凝土結構造成腐蝕破壞。

表1 水的流動路徑及影響位置

3 橋梁耐久性病害處治措施

耐久性問題的維修處治措施，主要從兩個角度進行，即對水的流動進行控制和對已發生耐久性病害的混凝土構件進行處治維修。所做的處治維修措施僅針對橋梁表觀病害進行耐久性維修，阻止病害進一步發展對構件造成損傷。耐久性維修及病害處治，正常情況下不對橋梁結構或構件承載能力進行提高，也不考慮對橋梁結構或構件進行加固[3]。

3.1 控制水流動的維修

3.1.1 泄水管維修

優先采用泄水管進行接長，較短泄水管進行接長，與防撞墻及原泄水管搭接面應涂膏狀防水膠以防漏水。對于原泄水管偏短或破損嚴重，無法進行接長的，進行更換處理。

3.1.2 防撞墻滲水的維修

瀝青混凝土鋪裝施工前，應對水泥混凝土鋪裝頂面采取精銑刨處理，精銑刨厚度為0.5cm，處理后橋面板的構造深度為0.4～0.8mm。清洗干凈及干燥后，再進行防水層的施工。鑿除防撞墻根部20cm 瀝青鋪裝，10cm 混凝土鋪裝，在防撞墻底與主梁頂板頂面采用橡膠瀝青封層作為防水層，在水流方向靠近防撞墻10cm 范圍內路面表面層下部設置粒徑為1～2cm的碎石盲溝，靠近防撞墻角部先設置三角形的防水砂漿抹斜，再放置φ25mm 螺旋裹絲排水管，以匯集層間水，將水排入橋梁縱向集水管，φ25mm 螺旋裹絲排水管與集水管密封連接[4]。攤鋪細粒式瀝青混凝土鋪裝。部分橋梁可能為橋面鋪裝破損滲水，需重新鋪筑橋面鋪裝，方能根治滲水病害（見圖1）。

圖1 瀝青混凝土鋪裝處治大樣圖

3.1.3 滴水檐

在橋梁各孔邊梁翼緣距外側邊緣3～10cm 位置底部設置直角3～5cm 見方的鋁合金條或橡膠條，采用結構加固用膠或用錨固的方式固定。使得橋面上的水不沿主梁流下，阻止流水作用于主梁的翼緣、腹板及底板等位置。

3.1.4 伸縮縫止水帶

對老化斷裂甚至破損等情況的伸縮縫橡膠條止水帶，應及時進行整體更換。以保證止水帶功能正常，防止橋面水通過伸縮縫下滲至梁端和橋墩臺上方。

3.1.5 集水排水裝置

集中排水裝置布置于橋梁伸縮縫處的邊梁外側，用固定在翼緣上的V 形接水槽，將伸縮縫止水帶處流出的水導入到雨水斗中，雨水斗連接排水管，將水集中排到橋下蒸發池或指定處，避免水接觸到墩臺蓋梁混凝土。集水裝置盡量靠近邊梁翼緣根部（見圖2）。

圖2 集中排水裝置構造圖

3.2 已有耐久性病害的橋梁構件維修方法

根據耐久性病害程度，采用不同材料進行維修處治。為保證維修處治效果，對耐久性病害需鑿除混凝土腐蝕層至新鮮界面，如鋼筋銹蝕應進行徹底除銹，保證新舊界面的結合。維修處治后，宜涂刷防腐涂裝，對混凝土表面進行保護（見表2）。

表2 病害處治位置及方法

4 橋梁耐久性病害處治材料選擇

4.1 C40 自密實混凝土

C40 自密實混凝土主要用于上部結構混凝土局部維修及墩臺蓋梁、墩柱外包混凝土維修，自密實混凝土拌和料除應滿足普通混凝土拌和物對黏聚性、凝結時間和保水性等要求外，還應滿足自密實性能要求，具體參見《自密實混凝土應用技術規程》（JGJ/T 283—2012）標準[5]。

表3 C40 自密實混凝土拌和物的自密實性能及要求

4.2 聚合物砂漿

聚合物砂漿適用于厚度小于30mm 的病害或缺損維修，聚合物砂漿是通過高分子聚合物對砂漿進行改性，對混凝土構件的結合力相較于普通砂漿強很多，可以用于混凝土構件的平立面以及頂面上。硬化后強度高、不開裂、不收縮，以防止外界因素對鋼筋的腐蝕，其性能指標必須滿足規范《混凝土結構加固用聚合物砂漿》（JG/T 289—2010）要求，選取Ⅱ級聚合物砂漿[6]。

4.3 環氧樹脂砂漿

用于混凝土修復的環氧樹脂砂漿的性能指標應滿足《環氧樹脂砂漿技術規程》（DL/T 5193—2004）要求，其固化后的力學性能應滿足表4 的規定。

表4 固化后環氧砂漿力學性能

4.4 玻璃纖維網格布

玻璃纖維網格布主要用于混凝土表面腐蝕抹壓聚合物砂漿維修時進行局部加強處理，采用經緯紗密度為6 根/25mm，幅寬為100cm，單位面積質量為180g / m2的玻璃纖維網格布[ARNP6 × 6～100L（180）]，其理化性能、經緯密度、拉伸斷裂強度和斷裂伸長率等性能指標應滿足行業標準《耐堿玻璃纖維網布》（JC/T 841—2007）的要求。

4.5 銹轉化劑

銹轉化劑是一種酸性高分子復合物，能夠將鐵或鐵基合金腐蝕產生的易碎的、作為鐵銹基本成分的鐵氧化物和特別是氫氧化鐵轉化為更有抗性特別是抗氧化的化合物，并形成針對侵蝕源的保護性屏障的化合物或化合物的混合物，使鋼鐵基體與介質分隔不再受到侵蝕。

4.6 橡膠瀝青碎石封層

在橡膠瀝青碎石封層中，橡膠瀝青的撒布量為2.2～2.4kg/m2，碎石采用9.5～13.2mm 單粒徑石灰巖，撒布量為12～14kg/m2，覆蓋率應不低于70%。

4.7 防腐防滲涂裝

混凝土采用的防腐防滲涂裝應具有良好的附著性、耐堿性以及耐腐蝕性。底涂層宜采用環氧封閉底漆，中間涂層宜采用柔性環氧中間漆，面涂層宜采用柔性聚氨酯面漆；三層涂裝均須滿足所采用材料的相關技術要求。涂裝系統由底涂層、中間涂層和面涂層組成。底涂層應具有滲透性能，面涂層應具有抗老化性能。配套涂層體系的技術要求見表5。

表5 配套涂層體系的技術要求

5 結語

針對北方地區高速公路橋梁混凝土構件耐久性病害，分析病害原因，結合水蝕病害的特點，提出了維修及病害處治設計的方法和材料選擇方向，以期提高橋梁結構的耐久性能，達到延長使用年限的目的。橋梁具體的維修方法、處治措施均應參考工程實際。針對各種病害的維修方法材料選擇，在做設計施工圖時均可作為參考。在橋梁養護經費允許的前提下，可以對橋梁重要孔聯采用混凝土橋梁結構表面用防腐涂料進行預防性養護，可預防橋梁部分病害的發生和發展的速度。