混凝土橋梁養護常見病害分析及施工階段預防措施

熊永磊

（中電建路橋集團有限公司，北京 100048）

0 引言

隨著交通事業的不斷發展，橋梁在交通建設領域彰顯出越來越重要的地位，橋梁不僅僅是跨越各種障礙的建筑物，更是代表城市發展的標志性工程[1]。而混凝土橋梁又在其中占據了相當大的比例，混凝土橋梁具有技術成熟，造價低廉，結構形式多樣以及良好的耐久性等特點。但混凝土橋梁長期使用過程中，在養護和檢測也會出現橋面鋪裝開裂等諸多病害問題。橋梁病害產生的原因不僅有后期運營階段存在的自然因素、交通量增加、車輛超載等影響因素，更有建設施工階段導致病害產生的隱形質量缺陷因素[2]，根據病害產生階段又可分為建設施工（包括設計）和后期運營兩個階段。而建設施工過程因具有一次性、不可逆轉性等特點，通過挖掘在建設施工階段產生的病害原因，進行分析并提出預防對策，盡可能避免建設中的“先天”質量缺陷導致橋梁后期病害的產生，對混凝土橋梁在交通建設領域的更高質量發展具有重要意義。

1 上部結構常見病害分析及施工預防

上部結構（承重橋跨結構）常見的病害主要有以下4種類型。

（1）梁體出現蜂窩、麻面。蜂窩的特征為混凝土結構局部出現酥散，無強度狀態；麻面的特征是混凝土局部表面出現缺漿和許多小凹坑、麻點，形成粗糙面，但無鋼筋外露現象。

（2）梁體出現的破損、剝落、露筋銹蝕等表觀缺陷。表觀缺陷典型特征為整體現澆脫模造成的局部破損；預制構件吊裝撞擊造成的破損；混凝土結構及濕接縫澆筑和脫模造成的局部破損或不密實形成的鋼筋外露且銹蝕；混凝土結構銹漲破損。

（3）梁體混凝土出現空洞、空洞。是混凝土澆筑后梁體表面的一種質量缺陷，混凝土結構內有空腔，孔穴深度和長度均超過保護層厚度，局部沒有混凝土。

（4）梁體混凝土裂縫的主要特征為出現網狀裂縫，或主梁出現橫向裂縫（普通鋼筋混凝土梁允許開裂），或順預應力主筋方向出現縱向裂縫，或出現斜裂縫、水平裂縫、豎向裂縫等，縫寬未超限。

造成橋跨結構病害的主要原因如下：①原材料質量缺乏有效控制，如水泥標號較低或存放受潮，骨料質量差。②施工過程中混凝土配合比設計不合理，或僅憑經驗設計。③鋼筋綁扎、立模、澆筑振搗、散熱、養生、預應力張拉等環節管理監督不到位，施工過程中工藝、措施粗放，缺少首件工程驗證分析、抽檢把控等過程措施。④對梁體的存放、運輸、吊裝、安裝質量管理環節疏忽，如T梁的傾倒損傷，“野蠻”吊裝、安裝等。⑤預應力提前張拉，預拱度超設計要求，預應力張拉雙控流于形式，孔道灌漿密實度不達標，預制梁提前吊裝，施工期橋上堆載等因素會導致梁體出現裂縫。

施工預防措施：①針對梁體缺陷應加強原材料質量控制，自檢、監理試驗室、加強型監督抽檢要充分發揮作用。②施工過程中應根據實際情況嚴格進行混凝土配合比設計，并不斷優化改進。③強化鋼筋綁扎、立模、澆筑振搗、散熱、養生、預應力張拉等環節的工藝、措施管理監督，并進行首件工程驗證分析。④預應力張拉一定要采取雙控措施，孔道灌漿要確保漿液飽滿，推廣智能張拉、循環灌漿等工藝。⑤在梁體的存放、運輸、吊裝、安裝方面，技術人員現場盯控確保各環節質量可控，吊運安裝上橋前先檢查預制梁外觀狀況，吊運時嚴禁隨意改變支撐點，并嚴禁施工期間將材料堆積在橋面上。

2 下部結構常見病害分析及施工預防

2.1 橋墩、橋臺

橋墩、橋臺的典型病害特征為墩柱出現網狀裂縫或環向裂縫；橋臺豎向裂縫；墩柱豎直度超標等。病害成因如下。

（1）在墩身泵送混凝土時從中間向四周澆注，造成墩柱表面水泥漿多粗骨料少，易產生裂紋。

（2）混凝土澆筑過快，流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，在澆筑數小時后發生塑性收縮裂縫。

（3）混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土結合面出現裂縫。

（4）養護措施不到位，造成混凝土表面暴露，濕度不均勻墩身表面開裂嚴。拆模過早會造成混凝土強度不足產生裂紋，拆模過晚會造成混凝土表面失水產生裂紋。

（5）棄土偏壓影響，隨意棄土造成墩身周圍偏壓。

施工預防措施：①加強原材料控制，在施工中必需采用合格材料，對于不合格的材料堅決不予使用。砂子、碎石、水泥應該控制好各項控制指標，尤其是出場未超過3d的水泥禁止用于澆注墩身。②澆筑墩身混凝土時應從四周向中間澆筑，保證墩身表面有足夠的粗骨料，防止表面浮漿過得多造成裂紋。③拆模時間應該根據試驗室提供實驗數據確定，拆模不應過早或過晚。墩身拆除模板后立即包裹養生，使墩身表面處于濕潤狀態。④施工中棄土不能隨意堆棄在橋墩臺附近，避免產生偏壓影響。

2.2 樁基基礎

樁基基礎的典型病害特征為樁基沖刷，樁基被水沖刷后出現樁身凹槽、混凝土破損、露筋銹蝕、微生物侵害等病害。病害程度可分為外觀破損、保護層剝落破損、主鋼筋內核心區混凝土破損等，核心混凝土破損伴隨有加泥、空洞，影響樁基承載能力，應及時進行加固處理。病害成因如下。

（1）修建橋梁導致過水斷面變窄，水流湍急，掏空墩臺基礎。

（2）運營中上、下游挖砂，加大了河床比降，流速增大，沖刷加劇。

（3）樁基結構表面的水生物、松散的混凝土、撞擊等引起的混凝土脫落、鋼筋露筋。

（4）施工階段墩樁結合部含泥夾石，樁頭清理不徹底；或樁基護壁嵌入樁徑內，受洪水沖刷后混凝土脫落顯現。

施工預防措施：①增加橋墩周圍河床防沖能力。例如，在橋墩周圍河床鋪設粗粒材料防護層或拋石，可以提高橋墩防沖刷能力。②減小水流沖刷的能量，局部沖刷嚴重的位置，可考慮設置橋墩防沖刷導流裝置。③施工中應加強護壁及清孔的管理，由技術人員進行現場盯控。

3 支座系統常見病害分析及施工預防

支座系統典型病害特征為支座脫空或剪切超限破壞、支座滑動失效等。這些病害會支座系統喪失部分或全部功能，進而改變了橋梁的整體受力情況，嚴重時對橋梁質量以及車輛的安全性帶來極大的隱患。病害成因如下。

（1）支座本身質量不合格，有摻入再生膠的支座，或支座內鋼板缺失等情況，在支座質量檢驗、抽檢上存在漏洞；支座墊石因養護不到位出現裂縫影響支撐處的受力。

（2）梁板安裝后未及時整體化，位于曲線上的獨柱式連續梁，可能會出現扭轉變形造成支座脫空。

（3）梁體安裝導致支座剪切超限，如施工落梁時不夠平穩，支座存在較大的初始剪切變形。

（4）熱脹冷縮引起橋梁伸縮，帶動支座剪切變形，橋梁合龍時溫度偏離平均值過大，導致支座在溫度變化下，剪切變形過大。

（5）建筑垃圾影響支座的使用功能，重型車輛作用下導致支座出現損傷。

施工預防措施：①加強支座質量檢驗、抽檢工作，不合格產品嚴禁流入。支座墊石施工時，位置尺寸，表面平整度和四角高差，墊石出現嚴重裂縫時必須鑿除重新澆筑。②加強關聯工序質量管理，提高梁板預制質量、架梁時加強對梁的保護，安裝環節確保安裝精度。③施工期運料灑落要及時清理，防止建筑垃圾影響支座功能造成支座損傷。

4 附屬設施常見病害分析及施工預防

4.1 橋面鋪裝

混凝土橋梁橋面鋪裝典型病害為橋面鋪裝層開裂、橋面出現坑槽車轍以及表面破損等。造成橋面鋪裝病害的主要原因如下。

（1）梁板預制、安裝質量不高，橫坡錯梁布置誤差超標，梁體線形標高控制有誤，導致橋面鋪裝厚薄不均勻。

（2）橋面鋪裝鋼筋安裝質量差，鋼筋位置未達到設計要求，臨時施工車輛碾壓。橋面鋪裝混凝土早期破壞，導致瀝青混凝土鋪裝破壞，橋梁結構結構性病害反映至橋面。

（3）重載交通形成荷載作用，造成橋梁鋪裝產生的累積永久變形。

施工預防措施：①橋面鋪裝施工前，應加強梁體尺寸、安裝標高控制，連續剛構合攏后標高線形的控制。禁止預制梁錯梁調整橫坡，改進梁體預制工藝，努力實現在梁板預制時梁體橫坡的坡比可調。②精細化安裝橋面鋪裝鋼筋，鋼筋位置符合設計要求，禁止施工臨時車輛碾壓。確保橋面鋪裝與梁體的結合緊密，橋面鋪裝混凝土厚度和強度符合要求。

4.2 伸縮縫

橋梁伸縮縫常見的養護病害主要有以下幾種類型：伸縮縫堵塞、錨固區混凝土開裂破損、止水帶破損、梳齒板伸縮縫螺栓松動，以及梁體伸縮對臺帽產生推力導致臺帽受力開裂等。造成伸縮縫病害的主要原因如下。

（1）梁板安裝質量差，伸縮縫寬度不均勻。梁板安裝就位后，對梁端保護措施不到位，施工車輛通行時梁板端頭損壞嚴重，影響了伸縮縫連接效果。

（2）錨固筋施工措施不到位，未達到錨固效果。

（3）錨固混凝土養生時間不足，導致強度不足，施工車輛提前通行。

（4）建筑垃圾影響，造成伸縮縫無法正常發揮功能。

施工預防措施：①提高梁板預制質量、架梁時加強對梁的保護，確保安裝精度。②加強錨固筋安裝及錨固區混凝土的澆筑質量，養生期未到禁止開放交通。③施工工期計劃要合理安排，避免因搶工期，養生期不足而影響質量。④加強過程監督檢查，施工期運料灑落要及時清理，避免建筑垃圾堵塞伸縮縫造成伸縮受限。⑤根據跨徑、聯長的使用條件，推廣中小跨徑無縫伸縮縫，使用易安裝型鋼伸縮縫。無縫伸縮縫為柔性填充式伸縮裝置，對原來梁體端頭結構要求不高、不需要焊接預留鋼筋、不需要植筋，匹配各類梁體形式的特點，不僅有效解決了中小跨徑橋梁傳統伸縮縫在施工、養護上存在質量通病，而且在環保、減振、維修方面優勢明顯[3-4]。

4.3 橋頭搭板

橋頭搭板的常見病害特征為橋頭搭板損壞，搭板接頭出現沉陷、坑槽、開裂，造成橋頭跳車現象，橋頭跳車造成通行車輛產生顛簸、跳躍，不僅會降低通行車輛的舒適性，而且對通行車輛以及車上人員安全產生威脅。造成橋頭跳車的病害成因如下。

（1）搭板施工措施、搭板與道路相接處處理措施不到位。

（2）臺背填料多為滲透性材料因具有多孔隙的特性，且邊角部位不易碾壓，臺后回填施工控制不嚴格造成壓實度不能夠滿足要求。

（3）橋頭泄水孔排水不暢，臺背填料遇水侵蝕后，影響路基的穩定性，進而造成搭板處出現沉陷。

施工預防措施：①首先要對搭板施工現場進行基底清理，碾壓夯實，必要時進行基底加固，以確保搭板與道路相接處能夠結合牢固密實。②臺后回填采用合格填料并嚴格按照分層回填厚度要求進行分層回填碾壓，壓路機碾壓不到的局部部位應采用小型機具進行夯實，做好過程中的質量監督和檢測，以確保壓實度達到設計要求。③保證橋頭排水的通暢，只有排水系統設計滿足要求，才能較少雨水對橋頭搭板的影響。④泡沫輕質混合土因加入了輕質材料，具有自重輕、可壓縮性低、流動性高、施工便利等特點，能過有效控制橋頭差異沉降，選用泡沫輕質混合土作為填料對解決橋頭跳車應用效果良好[5]。

5 結語

中大型橋梁的設計使用年限普遍在一百年，運營維護期占據了橋梁設計使用年限的絕大部分，雖然橋梁的經濟效益需要后期養護來實現[6]，但“先天的身體好壞”對后期養護費用的節約起到決定作用，因此重視橋梁建設施工階段的管理至關重要。通過對混凝土橋梁養護期常見病害梳理并進行分析，提出其施工階段預防控制措施，不僅具有服務于已建成混凝土橋梁的現實意義，而且對于指導待建橋梁進行設計施工管理具有重要作用。橋梁建設是一個有機的系統工程，工匠精神的施工單位是建設項目管理的根本，盡職盡責的監理單位是建設項目管理的保證，數據準確的試驗檢測單位是建設項目管理的守護，運籌帷幄的項目業主是建設項目管理的核心。項目各參建方明確職責，通力配合，群策群力，方能造就“百年橋梁”。