市政道路橋梁工程質量通病及控制措施探究

王司琪

（北京新航城開發建設有限公司，北京 102600）

0 引言

在城市交通設施建設過程中，市政工程對道路橋梁建設的要求和標準不斷提高，考慮到市政路橋建設的特殊性，要從現狀出發，客觀分析市政路橋建設中可能出現的一般質量問題，結合產生的原因，制定有針對性的方法和解決方案，進而建設優質市政建設工程道路和橋梁。

由北京新航承建、筆者參與管理的知禮街（田營西溝橋）市政道路項目，是進出北京大興國際機場綜合保稅區（一期）北京部分1#卡口中的主要道路，對工藝質量要求標準之高不言而喻。

橋梁設計采用2×30m跨的預制小箱梁跨越田營西溝。橋梁橫斷面滿足道路功能要求，橫斷面布置為：4.5m（欄桿及人行道）+3.5m（非機動車道）+2.5m（機非隔離帶）+8m（機動車道）+3m（中央隔離帶）+8m（機動車道）+2.5m（機非隔離帶）+3.5m（非機動車道）+4.5m（欄桿及人行道）＝40m。機動車道橫坡為1.5%，為雙面坡；非機動車道橫坡為1.5%，外高內低；橋梁橫坡人行道橫坡為1%，外高內低。

橋梁上部結構：橋梁平面布置與道路平面設計相同，道路定測線與河道夾角為90°。預制小箱梁跨徑為2×30m，主梁預制高度為1.5m。橋梁全寬40m，分兩幅布置：0.12m（欄桿掛板）+19.87m（左幅）+0.02m（分縫）+19.87m（右幅）+0.12m（欄桿掛板）=40m。橫斷面布置12片梁，預制梁寬2.5m，梁中距3.254m，濕接縫0.754m，邊梁外懸臂后澆段0.55m。中墩處設置橋面連續結構，橋臺處設置80型模數式伸縮縫。

橋梁、支座、墊石、抗震設施：本橋采用GBZY500×90板式橡膠支座。支座采用環氧砂漿粘牢于下墊石之上，并保證支座側面無環氧砂漿，安裝時需注意支座方向。支座上、下墊石平面尺寸應根據相應結構圖中尺寸施工，對于未給出高度的支座下墊石，其中心厚度以相應支座底標高與墩柱頂標高的差值為準。預制小箱梁支座上墊石采用與主梁相同強度等級的混凝土澆筑，下墊石采用與蓋梁（橋臺）相同強度等級的混凝土澆筑。上、下墊石內均須設置鋼筋網片，高度大于10cm須設置雙層鋼筋網片。橋梁抗震措施設計設置錨拴、鋼構件等抗震設施，防止縱向及橫向落梁，并起到限制豎向位移作用。結構及構造措施滿足《城市橋梁抗震設計規范》（CJJ 166—2011）要求。具體位置詳見中墩外形圖、橋臺外形圖及小箱梁抗震設施構造圖。主梁間及主梁與橋臺間加裝橡膠塊，以緩和沖擊作用和限制梁的位移。

橋梁下部結構：1#中墩采用雙柱預應力變截面鋼筋混凝土蓋梁，蓋梁梁高1.6m，寬2m，兩墩間距10m，墩柱直徑1.5m，承臺下接樁直徑1.2m的鉆孔灌注樁。0#、2#橋臺采用樁柱埋置式橋臺。帽梁厚度1.6m，耳墻尾端與道路放坡相接。樁基直徑1.5m。樁基按摩擦樁進行設計。

1 橋梁裂縫問題的成因與控制措施

1.1 橋梁裂縫問題成因

橋梁裂縫問題是市政道路橋梁建設中非常普遍的質量問題。混凝土橋梁是裂縫的主要來源，可以說，造成裂縫的主要原因是混凝土裂縫，市政道路和橋梁結構的裂縫是非常有害的，特別是對橋梁的質量和安全，會立即縮短橋梁的使用壽命，嚴重時甚至會倒塌。市政路橋施工中出現裂縫，最常見的原因是施工技術不成熟、建筑原材料劣質、混凝土質量差，此外，一些外力也會引起橋梁裂縫，如有效預應力不足、溫荷載不足和混凝土振動不足等。如果混凝土的振動程度不夠，就會出現受力不均的問題，從而導致混凝土開裂；如果溫度荷載不可接受，混凝土內外就會出現較大的溫差，從而導致開裂，導致混凝土膨脹，然后開裂。一般來說，橋梁裂縫產生的原因可以從3個方面來解釋，即自然原因、人為因素和徑向預緊力的突然變化。①自然原因：混凝土水泥極易開裂的主要原因是溫度變化。②人為因素：在建設市政道路和橋梁時，人為疏忽將混凝土澆入腹板中，不可避免地導致混凝土振動不足，由于預應力管集中在墻內，經常會出現振動不足的問題。③徑向預應力突變：預應力管道發生徑向預應力突變的主要原因是管道局部微管段彎曲或圓度不足。

1.2 橋梁裂縫問題的控制措施

一旦發生橋梁裂縫，施工階段的有效預防是有效降低發生風險的最佳控制措施。高度重視預防的主要原因是當橋梁出現裂縫時，即使采用先進的技術進行修復，也會出現一定的質量問題，導致了橋面承重能力不足，但仍面臨著一些工程隱患和安全風險。所以，在工程建設階段開展良好的預防性維修工作十分關鍵，它是降低或消除橋裂紋問題出現機會的最有效舉措。在處理橋裂紋問題時，還必須解決具體問題，在有效預應力不夠的狀況下，施工人員在施工過程中還需要認真反復計算。同時必須確保有效預應力符合工程設計要求，并保證供給了適當的有效預應力。在混凝土振動能力不足的狀況下，為減少水化熱，減少內水化熱，必須及時地根據工程設計要求，以改善振動能力水泥混凝土的品質，同時做好了工程質量管理，以減少水化熱和內外水化熱的溫差。在檢測橋梁裂紋時，必須著重注意下列3個方面：①由于混凝土橋梁產生的裂紋和水料比有關，因此施工人員應該對水泥表面的頂層材料做好抹壓光處理。在水泥表面上的干混凝土灑水。這么做的主要原因就是在水泥中暴露于較干燥的水分環境時，破裂的危險性就會大幅上升。②在施工混凝土時，工作人員還應該嚴格按照有關規定的規范，對模板面進行全面清洗，以防止水污染模板面。此外，在涂刷脫模劑時，工作人員還應該嚴防漏刷問題，以確保涂刷表面平整，另外，施工者在混凝土施工過程中還應該格外小心防止振動漏水，因為由于氣泡的產生不可避免地就會出現裂紋問題。③鑒于極端高溫會提高水泥橋梁破裂的危險性，施工人員在澆筑過程中也應該注意溫度。在施工混凝土時，施工者應該盡可能地在較低溫時澆注混凝土，而盡量避免在環境溫度較高的時澆注混凝土。在城市道路橋面施工中，開裂既是一種普遍存在的工程質量問題，同時也是一種重大問題。雖然裂紋對市政路橋的整體外形有很大影響，但同時也會引起許多工程質量問題，影響市政路橋的正常通行與使用，在某些特定情形下，開裂還會造成道路塌陷等嚴重事故。這種問題的解決受許多因素的影響，主要涉及混凝土材料的結構功能、外力因素和澆筑技術等，在規劃一個特定的工作時期就有必要全面了解橋梁開裂的因素，主要原因為混凝土振動能力不足、有效預應力不足和內部溫度荷載不足，而熱應力的產生又和混凝土材料內部與外界間存在溫度相關。一旦內部出現了溫度差異，混凝土表面就會形成了相應的熱拉應力，如果有效預應力不夠，內部受力不均，就會產生預應力突變的問題，進而導致開裂[1]。

2 銹蝕問題的成因與控制措施

2.1 鋼筋銹蝕問題的成因

鋼筋銹蝕對市政路橋質量的影響很大，會產生一系列的質量問題，因此一直是市政路橋質量控制的重點。通常，在鋼筋銹蝕問題開始時，鋼筋只發生輕微銹蝕，隨著時間的推移，銹蝕滲透到鋼筋中，最終導致鋼筋整體銹蝕，承載力大大降低。尤其是鋼筋銹蝕后，鋼筋周圍的混凝土會發生膨脹或開裂，影響混凝土的內外質量。對于鋼筋銹蝕質量問題，主要原因是施工條件、原材料質量和施工工藝，同時，鹵離子的腐蝕使混凝土骨料發生堿性反應，進而產生鋼筋銹蝕問題。鑒于市政道路和橋梁鋼筋銹蝕情況復雜，實際處理難度較大，要盡量避免鋼筋銹蝕質量問題的發生，這就要求施工人員在施工階段避免鋼筋銹蝕，分析和防范危險因素，制定全面、有針對性的預防措施。在原材料方面，與之接觸的鋼筋和混凝土容易出現質量問題，如果鋼筋或混凝土有質量問題，原材料也有防腐作用，或者施工人員已經起到了防腐作用——施工過程中的腐蝕處理不能有效防止鋼筋銹蝕[2]。

2.2 鋼筋銹蝕問題的控制措施

對于市政道路和橋梁建設中鋼筋的腐蝕，可在實際控制下采取基本防腐措施和附加防腐措施。為了有效防止鋼筋銹蝕，在施工過程中主要有兩種主要的防腐措施：①增加混凝土的密度。②增加混凝土的厚度。混凝土保護層以最大限度地提高混凝土結構的耐久性。施工人員必須特別檢查三個技術點：①根據實際情況增加混凝土保護層，不僅能減緩碳化對鋼棒的腐蝕，還能減緩氧的擴散，有效控制鋼的腐蝕，此外，它在減緩氯離子滲入混凝土中起著重要作用。②隨著混凝土密度的增加，攪拌時間和混凝土的抗震性可以相應增加，隨著混凝土密度的增加，混凝土的孔隙率降低，碳化速度也減慢。③施工人員必須有效控制混凝土中的最大水灰比和最小水泥用量，可以考慮加入適量的水，用于混凝土的還原劑，降低混凝土的含水量。附加防腐措施是在鋼筋附加防腐措施的情況下，施工人員可以集中精力做好5個方面的工作：①添加鋼筋防銹劑，這是一款可以為鋼筋結構進行長期腐蝕防護的混凝土添加劑，在鋼筋或砂漿中添加了鋼筋抗氧化劑，能夠有效增強對鋼筋結構的防護特性，同時鋼筋表層的鈍化涂層也能夠更飽滿緊密，但還是應格外小心使用大鋼筋直徑烤架，并且應用于滲透率較低的水泥，以減少防銹層流失。②還可以采用環氧鍍層鋼棒，例如環氧涂層和鍍鋅鋼棒，作為環氧樹脂鍍層的一種例子，它能夠很有效地防止了鋼棒和腐蝕性介質間的碰撞。③良好的陰極保護作用，該措施能夠有效避免了鋼直徑在混凝土中的侵蝕，但是所需要的陰極保護也可以克服其本身的缺陷，否則會產生負面影響，加速鋼筋的腐蝕。④使用高強混凝土。使用高強混凝土可以降低氯離子對混凝土的滲透率，增加混凝土的電阻率，對減緩鋼筋銹蝕有重要作用。⑤為有效防止雨水進入混凝土內部，施工人員必須采用各種方法對此進行防治，確保混凝土外表面與混凝土內部隔絕，避免鋼腐蝕的危險。鋼筋銹蝕在市政道路和橋梁建設中也很常見，鋼筋材料本身的腐蝕會導致混凝土開裂、保護層脫落等各種問題，對整個混凝土結構影響較大，也會對結構造成嚴重破壞。要注意的是，鋼筋銹蝕對結構的耐久性和安全性構成很大的威脅，如果影響到路橋的使用壽命，可能會導致板的倒塌或斷裂。造成鋼材腐蝕問題的因素有很多，建筑材料質量問題、施工過程問題、環境問題，都會引起這個問題。鋼筋的腐蝕機理是一項相對復雜的系統工作，需要多方面的措施支持。至于材料的成分，主要包括混凝土材料的質量和鋼筋的質量，鋼棒的致密性對耐腐蝕性能也有很大影響。為提高鋼筋銹蝕處理效果，在具體市政路橋施工工程設計中，為避免鋼筋浸入主梁混凝土中造成鋼筋銹蝕，需要考慮的方面有很多。不同橋梁的含義不同，因此需要能夠將等級保護的概念應用于橋梁。鋼筋材料腐蝕后，會對支撐結構的承載力產生較大的影響，施工人員應根據具體情況，分層次提前做好預防、防護措施，制定符合自身實際需要和標準的防護方法，在市政主要道路和橋梁上，必須設置多重安全護欄，以確保現場安全施工。

3 鋼筋混凝土內部堿蝕問題的成因與控制措施

3.1 鋼筋混凝土內部堿蝕問題成因

堿腐蝕是鋼筋混凝土內部發生的問題，主要原因是在修建市政道路和橋梁時，當鋼筋混凝土中形成鹵離子時，鋼筋混凝土與堿性骨料發生反應，造成嚴重的內腐蝕。鋼筋混凝土的內部堿性腐蝕將對市政道路橋梁的整體質量產生重大影響。例如，橋梁的構件出現裂縫，構件失去原有性能，橋梁的使用壽命立即縮短，這也增加了運營風險。

3.2 鋼筋混凝土內部堿蝕問題的控制措施

當市政道路和橋梁鋼筋混凝土發生內部堿腐蝕時，早期防護是降低堿腐蝕風險的最有效措施。尤其是水，是引發堿性腐蝕的最重要因素。因此，在采取防護措施的初期，施工人員必須對原材料的防水性和密實度進行全面細致的檢查，防止雨水進入混凝土，這可以非常有效地防止堿性腐蝕問題。但是，市政道路和橋梁建設所使用的原材料也受一些因素的影響，尤其是環境因素的影響，因此一些堿性腐蝕破壞是無法有效避免的。此外，橋梁工程底部的堿蝕主要是由于頂部漏水造成的。因此，施工人員可以考慮安裝回流保護裝置，避免雨水回流時，也可考慮設置下水道或天渠等。當橋梁在澆筑完畢后仍有堿跡時，一般可以通過以下3個方式加以解決：①施工者可以用干刷子刷掉。②高壓水槍沖洗。③如果有堿的痕跡時，該物質一般不溶于水中，也可嘗試用稀弱酸性水沖洗。為了有效避免堿漬，施工時應該先在將堿漬完全去除后，再進行防水卷材。而堿性侵蝕問題既是市政路橋施工中的主要問題又會影響施工的總體品質，因此必須受到充分的關注。堿侵蝕問題的形成是由于在城市道路建設和橋面施工過程中，堿漬骨材在與水泥施工過程中產生化學反應，并且通過產生金屬鹵離子而產生的腐蝕問題，從而造成了鋼筋材料的嚴重銹蝕。這個問題不僅會導致鋼筋銹蝕，還會導致市政道路和橋梁的工程結構出現裂縫，從而導致橋梁構件的故障率增加。質量管理必須在每個施工階段加強材料控制，確保材料質量符合相關標準，同時對水密性和密實性進行適當控制，確保材料質量可靠[3]。

4 提升施工人員的綜合素質

結合了上述市政公路施工中經常出現的工程質量問題及原因，本章還指出了以下3個主要控制措施：①施工人員的技術綜合素養亟待提升，由于施工人員是影響所有市政公路項目施工質量的關鍵因素，其技術與綜合素養將在一定程度上對鹿僑施工質量產生決定性的影響。為了有效改善路橋工程建設服務質量，相關主管部門必須提升工作人員的綜合素養。②在招募施工人員時，有關專業技術主管部門可通過考察申請人的專業素養和技術技能等綜合因素進行廣泛的選擇，并最終聘用綜合素養更多的施工人員參加企業的路橋施工。③要在工作空閑時期對施工人員進行技術培訓，以增強施工能力和綜合素養，并增強對施工的安全意識，同時建筑行業施工技能和設備也要更多[4]。

5 控制施工過程

要嚴格控制整個施工流程。為了保證市政道路大橋的施工質量，工程責任主體和施工人員都應當嚴密把控整個施工流程，對各種結構按照要求實施科學的工程質量監測與管理。在實際的施工階段做好流程管理。該階段遵循建筑行業法律和政府有關規章制度的要求，準確確定施工階段存在的施工問題，并及時提供了合理的解決辦法。在選用建筑材料時，需要有嚴密的品質管理，保證建筑施工過程中的產品質量。為此可以對路橋施工實施全面有效的品質管理；在開展建筑施工作業時，施工人員必須嚴格根據當前情況，制定適合當地建筑環境的施工方案，并在施工過程中貫徹落實[5]。

6 結語

在城市道路建設和大橋施工過程中出現的諸多質量問題，在較大程度上直接影響著整個工程的施工品質，在施工流程管理和施工質量工作中需要注意對適當技術手段的科學運用。而橋面開裂、鋼材腐蝕、鋼筋混凝土的堿蝕等質量問題也往往是市政公路大橋施工中的主要質量問題，因此實際監測管理中要強調針對性和有效性，并提出科學可行的預防和管控舉措，尤其是抓好對施工過程的管控，努力減少市政公路大橋工程質量問題，以維護和提升市政公路大橋施工的總體品質。