既有高速公路橋梁維修及病害處治設(shè)計(jì)的方法

李澤

（遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000）

1 橋梁耐久性病害特點(diǎn)

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(guān)重要的作用。橋梁能否達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限，在運(yùn)營過程中的橋梁維修及病害處治起著至關(guān)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(yǎng)護(hù)工作的關(guān)鍵。

北方地區(qū)冬季降雪量相對較大，為了保證高速公路暢通運(yùn)行，撒鹽量相較于南方地區(qū)要大，且北方高速公路橋梁材質(zhì)以混凝土結(jié)構(gòu)為主，因此北方地區(qū)高速公路橋梁耐久性病害較為顯著。

2 橋梁耐久性病害成因分析

北方地區(qū)撒鹽量大，鹽隨著水流動的路徑，與混凝土結(jié)構(gòu)接觸并造成相應(yīng)影響，最終形成耐久性病害。水蝕（鹽蝕）病害持續(xù)發(fā)展，對混凝土構(gòu)件的影響較大，部分地區(qū)可能僅一個冬季混凝土結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生較嚴(yán)重的破壞。根據(jù)水的流動路徑不同，對橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)均會造成相應(yīng)影響。

水經(jīng)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(yīng)墩柱位置，對混凝土結(jié)構(gòu)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(jìn)行，即對水的流動進(jìn)行控制和對已發(fā)生耐久性病害的混凝土構(gòu)件進(jìn)行處治維修。所做的處治維修措施僅針對橋梁表觀病害進(jìn)行耐久性維修，阻止病害進(jìn)一步發(fā)展對構(gòu)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(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力進(jìn)行提高，也不考慮對橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行加固。

3.1 控制水流動的維修

3.1.1 泄水管維修

優(yōu)先采用泄水管進(jìn)行接長，較短泄水管進(jìn)行接長，與防撞墻及原泄水管搭接面應(yīng)涂膏狀防水膠以防漏水。對于原泄水管偏短或破損嚴(yán)重，無法進(jìn)行接長的，進(jìn)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(yīng)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(gòu)造深度為0.4～0.8mm。清洗干凈及干燥后，再進(jìn)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(nèi)路面表面層下部設(shè)置粒徑為1～2cm的碎石盲溝，靠近防撞墻角部先設(shè)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。攤鋪細(xì)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(cè)邊緣3～10cm位置底部設(shè)置直角3～5cm見方的鋁合金條或橡膠條，采用結(jié)構(gòu)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(yīng)及時進(jìn)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(cè)，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(dǎo)入到雨水斗中，雨水斗連接排水管，將水集中排到橋下蒸發(fā)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(gòu)造圖

3.2 已有耐久性病害的橋梁構(gòu)件維修方法

根據(jù)耐久性病害程度，采用不同材料進(jìn)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(yīng)進(jìn)行徹底除銹，保證新舊界面的結(jié)合。維修處治后，宜涂刷防腐涂裝，對混凝土表面進(jìn)行保護(hù)（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(shí)混凝土

C40自密實(shí)混凝土主要用于上部結(jié)構(gòu)混凝土局部維修及墩臺蓋梁、墩柱外包混凝土維修，自密實(shí)混凝土拌和料除應(yīng)滿足普通混凝土拌和物對黏聚性、凝結(jié)時間和保水性等要求外，還應(yīng)滿足自密實(shí)性能要求，具體參見《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T283—2012）標(biāo)準(zhǔn)。

表3 C40自密實(shí)混凝土拌和物的自密實(shí)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(jìn)行改性，對混凝土構(gòu)件的結(jié)合力相較于普通砂漿強(qiáng)很多，可以用于混凝土構(gòu)件的平立面以及頂面上。硬化后強(qiáng)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(biāo)必須滿足規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)加固用聚合物砂漿》（JG/T289—2010）要求，選取Ⅱ級聚合物砂漿。

4.3 環(huán)氧樹脂砂漿

用于混凝土修復(fù)的環(huán)氧樹脂砂漿的性能指標(biāo)應(yīng)滿足《環(huán)氧樹脂砂漿技術(shù)規(guī)程》（DL/T5193—2004）要求，其固化后的力學(xué)性能應(yīng)滿足表4的規(guī)定。

表4 固化后環(huán)氧砂漿力學(xué)性能

4.4 玻璃纖維網(wǎng)格布

玻璃纖維網(wǎng)格布主要用于混凝土表面腐蝕抹壓聚合物砂漿維修時進(jìn)行局部加強(qiáng)處理，采用經(jīng)緯紗密度為6根/25mm，幅寬為100cm，單位面積質(zhì)量為180g/m的玻璃纖維網(wǎng)格布[ARNP6×6～100L（180）]，其理化性能、經(jīng)緯密度、拉伸斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率等性能指標(biāo)應(yīng)滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《耐堿玻璃纖維網(wǎng)布》（JC/T841—2007）的要求。

4.5 銹轉(zhuǎn)化劑

銹轉(zhuǎn)化劑是一種酸性高分子復(fù)合物，能夠?qū)㈣F或鐵基合金腐蝕產(chǎn)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(zhuǎn)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(hù)性屏障的化合物或化合物的混合物，使鋼鐵基體與介質(zhì)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/m，碎石采用9.5～13.2mm單粒徑石灰?guī)r，撒布量為12～14kg/m，覆蓋率應(yīng)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(yīng)具有良好的附著性、耐堿性以及耐腐蝕性。底涂層宜采用環(huán)氧封閉底漆，中間涂層宜采用柔性環(huán)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(guān)技術(shù)要求。涂裝系統(tǒng)由底涂層、中間涂層和面涂層組成。底涂層應(yīng)具有滲透性能，面涂層應(yīng)具有抗老化性能。配套涂層體系的技術(shù)要求見表5。

表5 配套涂層體系的技術(shù)要求

5 結(jié)語

針對北方地區(qū)高速公路橋梁混凝土構(gòu)件耐久性病害，分析病害原因，結(jié)合水蝕病害的特點(diǎn)，提出了維修及病害處治設(shè)計(jì)的方法和材料選擇方向，以期提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性能，達(dá)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(yīng)參考工程實(shí)際。針對各種病害的維修方法材料選擇，在做設(shè)計(jì)施工圖時均可作為參考。在橋梁養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)允許的前提下，可以對橋梁重要孔聯(lián)采用混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面用防腐涂料進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可預(yù)防橋梁部分病害的發(fā)生和發(fā)展的速度。