橋梁缺陷成因及加固修復技術

文 / 泉州市交通工程規劃建設技術中心 邱江杰

引言

當前階段，經濟發展對橋梁工程建設使用耐久性需求越來越大，是緩解當前地區交通運輸系統壓力的重要基礎設施。然而，受人為因素與自然環境因素影響，橋梁工程在投入運營階段往往會出現不同程度的缺陷病害。這不僅會降低橋梁工程運行使用的安全性，還會降低所處道路交通系統的運行效率。為此，工程建設者應對缺陷問題的形成原因進行分析，以為后續加固修復技術的運用奠定基礎，進而更趨功能性、實用性的狀態，保證橋梁建設耐久性，延長使用壽命。

研究橋梁缺陷成因及加固修復技術的現實意義

橋梁，作為所處地區交通運輸系統的重要組成，其能夠起到連接各區域經濟建設的目的。近幾年，隨著交通運輸業的迅猛發展，人們物質與精神生活水平提升，增加了交通系統的荷載與流量。換句話說，交通行車密度與車輛載重增加，這就對橋梁工程的建設使用質量與性能提出了更多要求與挑戰。然而，投入一段時間使用的橋梁，會因設計與施工等不合理問題，而出現缺陷。不僅會對橋梁工程所處道路交通系統運行質量與效率帶來負面影響，還會埋下諸多安全隱患。

為解決此問題。相關建設者應結合實際橋梁工程建設情況，對缺陷問題產生原因進行分析，并采用具有針對性與科學有效性的加固修復技術，來延長橋梁建設使用期限。這是提高橋梁工程建設運行耐久性，以及滿足所處地區經濟發展需求的重要課題，應引起更多重視。

橋梁缺陷的形成原因

對于橋梁工程來說，其缺陷主要集中兩個方面，即混凝土橋梁結構表層與混凝土構件裂縫，以下內容為這兩種缺陷的產生原因：

結構表層缺陷及形成原因

混凝土橋梁工程結構表層出現缺陷的原因主要有兩種，即施工不合理等人為因素和自然因素。前者原因造成的缺陷包含露筋、蜂窩、馬面以及空洞等。

自然因素是指，銹蝕、磨損以及剝落等。其中受人為因素引發的橋梁缺陷形成原因眾多，也十分復雜，如骨料、水泥、脫模劑、模板等材料性能質量、配比等因素；施工過程工藝方法，如混凝土拌制、混凝土運輸、入模以及澆筑施工等，均會因為操作不當，而導致缺陷問題出現。具體施工過程，混凝土灌注振搗作業不到位、分層灌注操作不當，或是在運輸混凝土材料時，沒有做好必要的保護措施，導致泥塊與雜物摻入。這些問題，均導致混凝土離析、模板縫隙不嚴密以及水泥砂漿流失等現象出現。這些現象就會造成混凝土橋梁結構表面出現麻面缺陷。模板縫隙沒有封堵嚴實，支設不牢固以及振搗棒作用于模板，使得模板出現移位。

此外，混凝土配合比不佳、下料不準確，也會導致砂漿少、石子多，混凝土攪拌時間短且拌和均勻度不夠。自然因素所帶來的影響，主要以雨水侵入形式作用，其會使鋼筋銹蝕膨脹，進而引發剝落。如，橋梁工程運行使用環境為嚴寒地區，混凝土結構表面就會處在冰凍、干濕交替的循環狀態下，導致結構表面作用效果失穩。

混凝土構件裂縫缺陷及形成原因

橋梁工程最常出現的混凝土構件裂縫，主要分為幾種：因溫度變化產生裂縫；混凝土收縮引發王莊裂縫、下緣受拉區域產生裂縫；加設預應力導致先、后張法梁梁端錨固部位出現裂縫以及荷載不當引發的裂縫。裂縫問題的出現，如不及時處理，將嚴重影響橋梁工程的建設使用壽命，嚴重的甚至會出現橋塌、車毀以及人亡等安全事故。

上述裂縫缺陷的形成原因，可能是前期勘察不到位、設計不合理、施工方法不適用以及投入運行階段超載問題等諸多因素。從技術層面來看，可將裂縫缺陷形成原因劃分為兩種，即因外荷載引發的裂縫：結構性裂縫。還有一種，則是混凝土自身應力形成的裂縫，即非結構性裂縫。

橋梁缺陷加固修復技術的應用控制

以某高速公路合同段橋梁缺陷修復整改工程為例，其針對梁片砼裂縫、梁板砼缺陷以及橡膠支座缺陷，采取了以下加固修復技術：

梁片砼裂縫(紋)缺陷處理

對于橋梁工程的梁片裂縫缺陷，加固修復技術人員應確認其裂縫深度、作用位置以及實際影響走向，來采取對應的處理技術。

首先，縱向裂縫缺陷。當裂縫寬度不超過0.15mm，應采用封閉膠來處理此類微裂縫。當裂縫寬度超過0.15mm，先用恒壓灌注法進行注膠修復處理。而后，在將300g碳纖維布粘貼在橫向裂縫。

其次，處理梁底橫向、腹板豎向以及翼緣板豎向裂縫過程，因其對橋梁工程結構危害影響較大。加固修復技術人員應結合裂縫實際作用性質與缺陷成因，采用以下兩種方法進行加固修復控制。一方面，當裂縫寬度不超過0.15mm時，應采用封閉膠封閉，并粘貼一層300g碳纖維布。當裂縫寬度超過0.15mm時，先利用恒壓灌注法完成注膠修復處理，而后，再按照先縱向后橫向、縱向的順序，加貼3層300g碳纖維布。

最后，對于出現了對橋梁結構造成較大影響的缺陷，應通過上報監理與業主部門，來確定專項修復方案，以提高梁片混凝土裂縫的處理效果。

梁板砼缺陷處理

首先，梁板混凝土的開裂與敲擊空鼓聲缺陷，應將存在空洞部分鑿除，并借助結構膠來修補。當長邊長度超過1m，還應沿著主筋按照先縱向后橫向的順序，加設2層300g碳纖維布。

其次，梁板砼掉塊、空洞露筋、蜂窩露筋缺陷。當單掉塊面積低于0.1m2，表明其無法對混凝土橋梁結構的整體性造成影響。只需通過露筋除銹處理，清潔創口，并借助結構膠修補即可。如單掉塊面積大于0.1m2，除了露筋除銹、清潔創口以及結構膠填補，還在主筋方向加設一層300g碳纖維布。

最后，梁板砼松散、空洞露波紋管缺陷。先要進行松散混凝土清除作業，如內部無空洞、蜂窩問題，應先進行露筋除銹、清潔創口以及結構膠填補，而后，按照要求加貼碳纖維布即可。如松散混凝土清除完畢后，內部仍存在空洞與蜂窩缺陷，除了露筋除銹與清潔創口處理措施，還要對注漿孔的灌注結構進行預留，以為后續結構膠封閉做準備。在進行完加設碳纖維布修補工作后，還要注意內部混凝土修復操作的結構安全問題。最后，在粘貼碳纖維布的過程中，應按照缺陷寬度來確定操作內容。

當松散混凝土清除完畢后，缺陷寬度小于等于0.5m，加固修補技術人員應沿著波紋管方向進行一層300g碳纖維布的加設。如，缺陷寬度大于0.5m，或是缺陷邊緣0.5m范圍存在類似缺陷，則要沿著波紋管方向進行三層300g碳纖維布的加設。

橡膠支座缺陷

為解決支座密貼不夠問題影響，技術人員應針對缺陷部位進行處理控制。當密貼不夠位置是梁底鋼板與固結墩蓋梁頂鋼板，應結合周邊施工圖紙對其進行焊接封閉處理后，借助結構膠來強化支座的密貼作用效果。如支座密貼不夠缺陷作用于橡膠支座與梁底鋼板，則應將梁體稍微頂升。此時，在運用結構膠來封閉處理。如密貼度不夠出現在支座與鋼板、與墊石以及支座下鋼板與墊石部位，在稍微頂升梁體后，應填塞不銹鋼片與涂刷結構膠來進行調整。

對于橋梁工程橡膠支座存在剪切變形，且橫橋方向剪切角超過10°時，可采用稍微頂起梁片方式，使支座呈放松狀態恢復原位；對于順著橋梁的縱向剪切角低于10°，且橫向、縱向組合剪切角也低于10°時，不可進行處理。但當縱、橫向剪切角，或是組合剪切角超出35°，應直接采用更換方式處理。安裝支座設施過程，應保證其上下鋼板安裝位置的水平效果。如支座采用四氯氟板滑動橡膠，且沒有做好填充硅脂油操作，應重新進行注滿處理。橡膠支座的破損、裂紋以及開裂缺陷，應直接更換處理。

當采用板式橡膠支座，其橫向偏位不銹鋼板懸出、長短邊錯位以及橡膠底安裝存在偏歪，處理工作，應稍微頂升梁體，并按照設計規范要求進行重新安裝作業。當支座的鋼板出現變形缺陷，可在增加焊接封閉效果的同事，將結構膠作用于周邊環境處理。對于鋼板變形嚴重的問題，除了要技術更換，還要使支座上下鋼板安裝位置達到水平控制效果。

結語

綜上所述，橋梁工程的缺陷多發生在結構表層與混凝土構件上。對其控制，應結合施工過程是否存在混凝土灌注振搗作業不到位、分層灌注操作不當，或是在運輸混凝土材料時，沒有做好必要的保護措施。

此外，還要對缺陷問題影響程度、作用部位進行分析，以提高加固修復技術的運用效率。裂縫寬度不超過0.15mm，應采用封閉膠來處理此類微裂縫；裂縫寬度超過0.15mm，即先用恒壓灌注法進行注膠修復處理。而后，將300g碳纖維布粘貼在橫向裂縫。不同缺陷部位、影響程度，采用的加固修復技術不同，應在做好缺陷類型分析、裂縫大小以及作用部位的情況下，強化加固修復處理質量，保證使其發揮出事半功倍的效果。