沿海地區公路橋梁病害檢測及技術狀況評定研究

陳華濤

（廣東交粵工程檢測有限公司,廣東 廣州 510520）

0 引言

經歷七十余年的發展，我國交通事業迅猛發展，截至目前我國已建成公路橋梁85萬余座，極大地滿足了行人出行與貨物運輸的需求。橋梁的建設階段與使用階段往往會受到車輛超限荷載、外界環境等方面的影響，使得現階段我國已建橋梁或多或少出現一些橋梁病害。尤其在沿海地區，環境對橋梁使用壽命的影響更大，橋梁耐久性降低的情況普遍發生[1]。因此，對已建橋梁開展病害檢測與技術狀況評定研究刻不容緩。通過開展已建橋梁檢測研究與耐久性研究，能了解橋梁的使用壽命，挖掘現有橋梁的潛力，節約國家建設資金[2]。

沿海地區橋梁病害形式與內陸城市不盡相同，尤其是在耐久性方面，沿海地區橋梁出現病害的時間總是比內陸城市早[3]。受環境以及超限荷載等因素的影響，沿海地區的已建橋梁陸續出現了不同程度的病害問題，如鋼筋嚴重銹蝕、梁體裂縫等，這些病害也成了公路安全運營的嚴重隱患[4]。該文以某沿海地區兩座公路橋梁為研究對象，對已建病害橋梁提出養護加固建議。研究結果可為沿海地區既有公路橋梁檢測與加固決策提供參考。

1 沿海地區常見橋梁病害

1.1 橋梁上部結構常見病害

混凝土梁橋的一些主要病害包括：蜂窩麻面、漏筋、構件變形、接縫不平、混凝土剝落、鋼筋銹蝕以及表面裂縫。蜂窩麻面產生的原因主要有：施工技術不合理，澆筑混凝土過程中未按規定振搗；運輸過程混凝土產生離析現象。橋梁出現漏筋病害的主要原因是[5]：施工操作不當致使振搗混凝土時混凝土墊塊發生位移，鋼筋緊貼模板；保護層混凝土漏振或振搗不實等。構件變形與接縫不平現象出現的原因為：施工不當，致使構件變形；過量的荷載造成構件發生變形；橋臺填土或基礎不均勻沉降等。混凝土剝落產生的原因主要有：施工造成拌和物中細顆粒離析或構件混凝土表層質量差；鋼筋銹蝕膨脹導致表層混凝土脫落。產生鋼筋銹蝕病害的因素包括：混凝土保護層厚度不足；構件出現裂縫導致雨水侵入；侵蝕性離子的化學侵蝕作用等。

除上述病害外，橋梁上部結構還常見表面裂縫病害。裂縫是混凝土橋梁危害最大的病害之一，結構內細微裂縫對受力影響不大，但是在沿海地區空氣高濕度高含鹽量等因素的作用下逐漸導致鋼筋被銹蝕，混凝土性能衰減且結構強度降低，進一步致使混凝土裂縫增大，直至橋梁完全成為危橋。因此，在眾多橋梁病害中表面裂縫值得從業人員格外關注。根據裂縫發生的部位，可將橋梁病害分為以下幾類：梁板受拉區的彎曲裂縫、梁腹板上的豎向裂縫、梁腹板的剪切裂縫、梁板主筋部位的水平縱向裂縫、網狀裂縫、局部承壓處的裂縫。絕大部分裂縫都與混凝土承受的荷載有關，研究分析這些裂縫時應當分析相應部位混凝土的受力情況。

1.2 橋梁下部結構常見病害

橋梁下部結構病害按照產生的部位以及結構形式可分為樁基礎病害、墩臺病害等類型。

樁基礎病害主要包括樁基礎不均勻沉降、樁基礎滑移傾斜、斷樁等。樁基礎不均勻沉降產生的主要原因為：施工中樁底沉渣未清理干凈，導致樁基不均勻下沉；設計不當，下部結構在設計時未考慮不同地基土的壓縮性不同；地基勘察的原始資料有誤等。樁基礎產生滑移傾斜的原因包括：橋梁基礎位于軟弱地基上，當橋臺填土為高填方路基時，臺背主動土壓力過大，造成基礎滑移。發生斷樁的主要原因為：鉆孔灌注樁注漿過程中鉆渣沉積物或泥漿進入灌注的混凝土內，致使樁身被隔開形成兩段；橋梁運營過程中地基變形過大導致樁身受力異常從而發生斷樁。

墩臺病害主要為各種類型的混凝土開裂，包括斜裂縫、墩臺蓋梁豎向裂縫、橋臺側墻開裂等。墩臺產生斜裂縫是由于墩臺承受剪力過大、斜筋配筋不足導致的。墩臺蓋梁豎向裂縫產生的原因主要是基礎發生不均勻沉陷。橋臺側墻開裂主要是由于地基承載力不足導致橋臺外傾或下沉，從而導致側墻混凝土開裂。

2 沿海地區橋梁病害技術狀況評定方法

2.1 檢測內容

為保證橋梁能夠正常運營，根據橋梁結構和受力特點，該文對某沿海地區兩座公路橋梁進行病害檢測，主要內容包括：外觀檢查、結構實體檢測、水下樁基檢測等，通過此類檢測項目對沿海地區橋梁病害技術狀況評定方法進行研究。

2.1.1 外觀檢查

橋梁外觀檢查主要采用鋼卷尺與裂縫觀測儀等設備，對橋梁各個構件進行缺損狀況檢查，判斷缺損原因，翔實記錄各部件缺損狀況。

2.1.2 結構實體檢測

結構實體檢測包括混凝土強度檢測與碳化深度檢測兩部分內容?；炷翉姸炔捎没貜椃ㄟM行檢測；回彈測試時，測區尺寸宜為200 mm×200 mm，并應保持回彈儀的軸線垂直于混凝土測試面。待混凝土強度檢測完畢后，在具有代表性的測區上進行碳化深度檢測，測點數不少于構件測區數的30%。

2.1.3 水下樁基檢測

通過對橋梁下部結構的水下構件進行詳細摸查，全面了解病害的位置、范圍和程度，評價水下構件的技術狀況。水下樁基檢測的主要內容包括：①有無出現滑移、傾斜；②有無出現開裂、剝落、漏筋、鋼筋銹蝕等。

2.2 評定方法

根據《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）要求，先對橋梁各部件進行評定，再對橋面系、上部結構和下部結構分別進行評定，最后進行橋梁總體技術狀況的評定。橋梁狀況等級共分為5類，橋梁狀況分類界限表見表1，橋梁總體的技術狀況評分方法是[6]：

表1 橋梁狀況分類表

式中，Dr——橋梁總體技術狀況評分；

BDCI、SPCI、SBCI——分別為橋面系、上部結構和下部結構的技術狀況評分；

WD、WSP、WSB——分別為橋面系、上部結構和下部結構的在全橋中的權重。

3 橋梁病害問題技術狀況評定

3.1 1#大橋

3.1.1 工程概況

1#大橋位于廣東省某沿海地區，橋梁全長506.0 m，橋梁跨徑組合為25×20.0=500.0 m，橋面全寬12.0 m，橋面凈寬10.0 m。上部結構為空心板梁；下部結構為重力式橋臺、雙柱式橋墩，樁基礎；橋面鋪裝層為水泥混凝土鋪裝層。

3.1.2 病害檢測

（1）外觀檢查。對該橋梁的上部結構、下部結構以及橋面系進行外觀檢查，可知橋梁上部結構中局部出現銹蝕剝落（圖1），累計出現0.9 m2的蜂窩麻面現象，且支座墊板均出現一定程度的銹蝕；下部結構中墩身出現破損、剝落現象，累積面積達0.48 m2；橋面系中橋面鋪裝、人行道、護欄等部位均出現破損現象，伸縮縫裝置錨固區有所缺陷，小范圍內出現雜物堵塞。

圖1 梁腹板混凝土剝落鋼筋銹蝕

（2）結構實體檢測。此次橋梁混凝土強度檢測采用回彈法，對橋梁主要構件進行檢測，并進行碳化深度測量。各片橋梁梁腹板的強度推定均值約為51 MPa，碳化深度約為2.5 mm；梁底強度推定均值約為46 MPa。碳化深度約為3 mm；墩身的強度推定均值約為33 MPa，碳化深度約為5.5 mm。可見，橋梁結構的強度并未明顯降低。

（3）水下樁基檢測。該文對1#大橋34根水下樁基進行了探摸檢測。根據該次檢測結果，該橋5根基樁存在局部混凝土剝落或露筋現象（病害部位位于鋼護筒缺失區域），個別樁身鋼護筒末端嵌入河床，表面嚴重銹蝕；未發現滑移、下沉、傾斜等異變現象；河床未見明顯沖刷或淤積現象；未見其他異常情況，水下樁基檢測情況見圖2。

圖2 樁基水下混凝土剝落、漏筋

3.1.3 技術狀況評定

按照《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）對1#大橋評定為2類橋，橋梁結構有輕微缺損，但對使用功能無影響。根據檢測結果可對該橋在后續的運營、養護過程提出一些建議：

（1）上部結構：對混凝土蜂窩、麻面及時修補；對鋼筋銹蝕建議清除鋼筋的銹漬。

（2）下部結構：對橋墩墩身混凝土剝落、破損等病害應先鑿除表層松散混凝土，再用高強度等級混凝土、水泥砂漿或其他材料進行修補。

（3）橋面系：對橋面鋪裝出現局部出現磨光、脫皮、露骨，及時進行修復；對橋面橫向裂縫及時填封。

3.2 2#大橋

3.2.1 工程概況

2#大橋與1#大橋位于同一個區域，橋梁全長381.5 m，橋梁跨徑組合為25×15.1=377.5 m，橋面全寬8.6 m，橋面凈寬6.6 m。上部結構為整體現澆板；下部結構為重力式橋臺、雙柱式橋墩，樁基礎；橋面鋪裝層為水泥混凝土鋪裝層。

3.2.2 病害檢查

（1）外觀檢查。對該橋梁的上部結構、下部結構以及橋面系進行外觀檢查，可知橋梁上部結構出現較為嚴重的裂縫（圖3），其中網狀裂縫面積達：72.7 m2，橫向裂縫累積達325條，最大縫寬0.7 mm，斜向裂縫共計2條，最大縫寬0.3 mm；除此之外上部結構還有蜂窩麻面與鋼筋銹蝕導致的混凝土剝落等病害（圖4），累積面積分別為：1.75 m2和1.28 m2。下部結構中蓋梁出現自上而下的垂直裂縫，縫長0.8 m，同時蓋梁與墩身均出現蜂窩麻面與剝落漏筋病害。橋面系中橋面鋪裝中出現嚴重的裂縫，其中橫向裂縫累積長度34.1 m，最大縫寬10 mm，縱向縫累計長度15 m，最大縫寬8 mm，破碎板累計數量25塊；除此以外人行道、護欄以及排水系統均出現了一定的破損現象。

圖3 梁底橫向裂縫

圖4 梁底鋼筋銹蝕、混凝土剝落

（2）結構實體檢測。該文對2#橋梁主要構件進行混凝土強度檢測與碳化深度檢測。各片橋梁梁腹板的強度推定均值約為34 MPa，碳化深度約為4 mm；梁底強度推定均值約為41 MPa。碳化深度約為2.5 mm；墩身的強度推定均值約為27 MPa，碳化深度約為6 mm。與1#大橋相比，2#大橋的結構強度相對較低，需要采取有效的防護措施。

（3）水下樁基檢測。該文對2#大橋40根水中樁進行探摸檢測，根據該次檢測結果，未發現滑移、下沉、傾斜等異變現象。該橋水下構件基本完好，未見明顯混凝土剝落露筋等病害情況，水中樁基運營狀態良好。

3.2.3 技術狀況評定

按照《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）對2#大橋評定為3類橋，該橋有中等缺損，尚能維持正常使用功能，需要進行中修。根據檢測結果可對該橋在后續的運營維修過程提出一些建議：

（1）上部結構：對縫寬小于0.15 mm的裂縫，建議采用樹脂封閉膠進行處理；當縫寬介于0.15～0.4 mm時，建議采用樹脂灌縫處理；當裂縫大于0.4 mm時，應將裂縫鑿開，立模填補環氧砂漿或高強度水泥砂漿。

（2）下部結構：對橋墩墩身、蓋梁、系梁的蜂窩、麻面及時修補；對蓋梁系梁的剝落露筋、空洞孔洞及時進行修補；對裂縫及時封閉處理；對破損的擋塊及時修補。

（3）橋面系：對橋面鋪裝出現局部出現磨光、脫皮、露骨、坑洞、剝落、接縫料損壞，及時進行修復；對橋面鋪裝上縱、橫向裂縫及時填封。

2#大橋與1#大橋相比病害更為嚴重，1#大橋中尚未出現明顯的裂縫，而2#大橋中已出現多道較為嚴重的裂縫，因此兩座大橋的技術狀況評定結果不一致，維修保養手段同樣不一樣，2#大橋須進行中修，以延長其使用壽命。

4 結語

該文總結了沿海地區橋梁的常見病害，并以廣州某項目1#大橋、2#大橋病害為工程依托分析了橋梁技術狀況評定方法，主要得到了以下結論：

（1）裂縫是混凝土橋梁危害最大的病害之一，細微裂縫可能對結構受力影響不大，若在外界環境影響下裂縫逐漸增大，可能使橋梁破損更加嚴重，直至成為危橋。

（2）橋梁病害檢測包括外觀檢查、結構實體檢測以及水下樁基等內容。通過病害檢測與技術狀況評定可知1#大橋僅有輕微破損，做好養護工作即可，而2#大橋則需進行中修。

（3）2#大橋出現了較為嚴重的裂縫，這一現象極大地影響了該橋的使用性能，使結構強度降低，因此對該橋應當做灌漿等方面的處理，并在后續運營中加強養護。