從水吼大橋維修淺談橋梁預防養護的必要性

吳鵬來

（安慶市公路管理服務中心，安徽 安慶 246000）

一、背景簡述

隨著我國經濟的持續快速發展，交通運量，特別是公路鐵路交通流量顯著增加。不斷增大的交通量和承載量給橋梁帶來極大考驗，由于頻繁荷載、超負荷運營、交通事故及自然侵襲等原因，導致橋梁在運營中的自身損耗，橋梁損傷及病害越來越多，影響了現役橋梁的運行能力，因此對橋梁本身的質量提出了更高要求。為了延長橋梁使用壽命，提高橋梁結構耐久性，改善現役橋梁的養管水平顯得尤為重要。雙曲拱橋這種橋型設計產生在現代建橋技術相對初期的階段，目前已被各種新的橋梁設計形式所取代。在役的雙曲拱橋大多是20世紀六七十年代建造的，正逐漸老化，已經無法滿足現代交通量增加及路網荷載等級提高的要求，面臨修復、加固、提級的需要。運用現代材料，通過預防養護措施可提升這類橋梁的結構健康程度；建于八十年代初期的水吼大橋預防養護維修就是基于這種認知實施的。

一、橋梁簡介

（一）橋梁概況

水吼大橋（橋梁編號：X096340824L0010）位于安徽省安慶市潛山市鄉道096線店水路上，跨越潛河。中心樁號為k0+200，上部結構為4m×35m（凈跨徑）雙曲拱橋，矢跨比1/6，4拱3波，實體墩臺，橋面全寬8.4m，凈寬7.6m，全長180.5m，設計荷載為汽-15，于1981年建成通車，2008年更換為鋼筋混凝土橋面。橋梁經多年運營，多處發生病害，存在較大的安全隱患，為保證行車安全，對該橋實施了預防性維修養護。

圖1 養護前的水吼大橋

（二）檢測評定及病害分析

水吼大橋主拱拱肋共計63處鋼筋銹脹，7個拱肋底面整跨范圍滲水污染，1個拱肋背面出現長度1.6m的縱向裂縫，6個主拱拱波背面存在縱向開裂，累計長度10.8m；28個腹拱圈在拱頂位置存在橫向貫通開裂，11個拱上橫梁存在鋼筋銹脹累計107處，兩個拱上立柱鋼筋銹脹，兩個腹拱圈受火燒有煙熏痕跡，導致混凝土輕微松散，存在表面混凝土剝落現象，8個拱上側墻實腹段滲水。

該橋各構件技術等級評定包括上部結構主拱圈評定為3類，拱上結構評定為5類，下部結構評定為2類，橋面系評定為2類。綜合評定水吼大橋為4類橋。具體病害如下：

橋面系：橋面鋪裝開裂；原橋護欄表面油漆脫落；橋面泄水孔過短、部分堵塞；伸縮縫堵塞。

上部結構：主拱肋局部混凝土破損、碳化、鋼筋外露，拱波接縫處滲水；腹拱拱圈開裂、火燒煙熏痕跡；拱上立柱破損、碳化、鋼筋外露；拱上蓋梁混凝土破損、鋼筋外露。

下部結構：橋墩表面受輕度風化；橋墩基礎沖刷。

圖2 腹拱開裂

圖3 拱上立柱破損、鋼筋外露

病害主要成因：

施工質量控制：該橋建造年代久遠，質量控制水平有限，主拱及其他構件局部鋼筋保護層厚度不足。

環境影響：多年有害物質侵蝕，混凝土碳化明顯，導致混凝土孔隙水中氫氧化鈣濃度及PH值降低，鋼筋脫鈍、銹蝕鼓脹引起保護層混凝土開裂、脫落。

設計缺失：該橋腹拱跨中未設置變形縫，致使腹拱拱圈開裂。

養護管理：橋梁伸縮縫及泄水管疏于清理，常年沉積的雜物將其堵塞，失去設計功能。

運營荷載：長期恒載和活載產生的拉彎應力及環境因素導致橋面鋪裝出現裂縫。

二、預防養護實施

（一）預防養護概念

公路橋梁預防養護的概念誕生于20世紀八十年代，其核心要求及操作上均有別于傳統養護，是延長公路橋梁壽命一種經濟有效的手段。公路橋梁預防養護是通過周期性地對橋梁構件開展預防性處理，從而保持橋梁良好狀態，延緩未來病害的發展惡化，延長橋梁大、中修時間周期，避免橋梁因養護不到位而需要重大修復或更換。預防養護以經濟指標作為考量因素，采用最佳成本效益的養護措施，強調計劃性的養護管理。

（二）預防養護要求

橋梁管理單位需重視橋梁預防養護，對重點橋梁加強檢測頻率，分析監測橋梁病害發展，為判斷橋梁預防養護的最佳時機提供依據。設置橋梁預防養護專項資金、專款專用，為預防養護的實行提供硬性條件。預養單位需要對預防養護的新材料、新工藝、新技術積極探索，形成成熟工法，積累經驗，逐步形成系統的預養工藝。

（三）水吼大橋預防養護措施

1.病害處理

①橋面鋪裝裂縫處理：雨水會經由橋面鋪裝裂縫侵入鋪裝層，長期作用會導致橋面病害加劇，必須及時修復橋面鋪裝裂縫。

②主拱及拱上構件混凝土裂縫處理

a、對于主拱及拱上構件小于0.15mm的混凝土裂縫，涂刷裂縫封閉膠封閉。首先清除混凝土裂縫表面的粉塵、油污，清水清洗濕潤混凝土表面。現場配置封閉膠，分層十字交叉涂刷3～4道膠液封閉。

b、對于主拱及拱上構件大于等于0.15mm的混凝土裂縫，壓力灌膠封閉處置。首先用電動工具騎縫打磨，打磨范圍超出裂縫四周各50mm～100mm，露出堅實平整的混凝土表面后清理。清理包括：清除表面浮塵、油垢和污脂等，并用吹風機或空壓機清除裂縫內的灰塵等雜物。表面清理完成后安裝注漿嘴，注漿嘴以外的裂縫外口和貫通裂縫的對面外口用密封膠封閉。養護后使用專用注射器自動低壓持續注射專用低黏度裂縫補強膠修復裂縫。

③主拱拱波、腹拱圈注漿：對于主拱拱波、腹拱圈的開裂用壓力注漿修復。步驟如下：檢查開裂部位，清理干凈開裂周邊，鉆孔埋設注漿嘴，封閉所有裂縫，嵌縫和堵漏。經壓水和壓氣試驗實施壓力注漿，完成封堵后對表面清理修復。

2.缺陷修復

更換泄水管：橋梁原泄水孔部分堵塞，泄水管過短。橋面的雨水經原過短泄水管排下，雨水易沖刷橋臺、蓋梁等部位混凝土，實施泄水管更換，通過集中排水布管設計，集流引排。

3.結構補強

主拱拱肋黏貼碳纖維布：水吼大橋主拱肋局部混凝土破損、碳化、鋼筋外露，拱波接縫處滲水，病害較為嚴重，待主拱及拱上結構缺陷修復完成后，為保證橋梁的承重要求，對主拱肋中心18m范圍即1/4L～3/4L內黏貼兩層碳纖維布，提高橋梁承載力。

4.功能提升

防撞墻護欄處理：使用聚合物砂漿修復防撞護欄表面缺陷，露筋部位涂刷銹轉化劑實施除銹阻銹，薄型砂漿整體批刮后，涂刷強抗堿封閉材料和防水防鹽高耐污罩面材料，提高防撞護欄耐久性。

主拱拱波及腹拱圈等部位缺陷處理及耐久性防護：主拱拱波、腹拱圈的開裂部位注漿完成后，修復橋梁表面混凝土破損、銹脹露筋、剝落掉塊等缺陷。為提高混凝土耐久性，使用水泥基滲透結晶漿料在主拱拱波及腹拱圈噴涂兩遍，橫向聯系、拱上立柱、橫梁、蓋梁等部位使用聚合物砂漿分層包覆并噴涂防腐抗滲材料，提高混凝土防腐、抗滲、防水等綜合性能，延長結構使用壽命。

表1 水吼大橋養護措施表

三、預防養護的必要性

圖4 養護后的水吼大橋

通過針對性病害處理，同時施加各種預防性養護措施，水吼大橋各構件的技術等級相應提高，行車安全和舒適性得到極大改善，進而使這座具有歷史時代特色的雙曲拱橋從結構質量到外觀都煥發了青春，得以正常使用。這座大橋不僅實施了維修養護作業，還實施了補強防護、耐久性處治等預防性養護措施，通過有限投入，使橋梁健康周期得以有效延長。

通過這一案例可以看出，橋梁建成使用后不可避免的會逐漸出現裂縫、破損、鋼筋銹蝕等病害，不僅影響橋梁安全使用，還會持續增加維修成本，而通過傳統維修養護和預防性養護相結合，可有效延長橋梁健康時段，增加橋梁使用壽命。

四、結語

橋梁是公路的重要組成部分，保證橋梁安全使用是保證公路安全暢通的基本要求。橋梁預防性養護在延緩公路橋梁病害惡化速率、延長橋梁使用壽命和節約橋梁養護維修費用等方面效果明顯。開展橋梁預防性養護，就是針對可能出現的橋梁病害、缺陷的類型和損壞程度，實施正確、合理的預防養護措施。通過預防性養護措施提高橋梁使用年限、節約養護費用、提高公路橋梁養管實效，是十分必要且具有重要意義的舉措。