公路橋梁工程的常見病害及治理研究

文 / 商河縣公路事業發展中心 俎金勇

公路橋梁施工及運營期間，受自然環境、上部行車荷載作用、材料等多方面因素影響，常出現橋面鋪裝層與蓋梁開裂、地基沉降、鋼筋銹蝕等質量病害，影響橋梁結構性能與使用壽命，嚴重時還會威脅交通安全。為此，必須加強對質量病害問題的防治處理，明確其內部的安全隱患，應用相應的施工處理技術以保證道橋結構更為完整。

公路橋梁工程常見的質量病害

裂縫

裂縫是施工中常見的一類病害，也是危害較大的病害問題。裂縫的形狀具有多樣化，常見的有縱狀、橫狀以及不規則狀態，嚴重時會導致公路橋梁結構大面積破損，從而威脅公路橋梁結構安全，同時還會給交通帶來嚴重的影響。常見的裂縫包括溫度裂縫、收縮裂縫、沉降裂縫。造成溫度裂縫的因素較多，混凝土入模溫度過高、溫度養護不到位、混凝土內表溫差過大，在溫度作用下形成超過混凝土極限抗拉強度的溫度拉應力，最終形成溫度裂縫。收縮裂縫一般多在混凝土澆注后，還處于塑性狀態時，由于天氣炎熱、蒸發量大、大風或混凝土本身水化熱高等原因，而產生的裂縫，這類裂縫常見于混凝土梁等部位。

沉降裂縫是因橋梁基礎結構或地基出現不均勻沉降現象，且局部沉降量較大時引發的裂縫，橋梁構件內應力超過極限強度，從而在構件薄弱部位形成裂縫，裂縫程度會隨著不均勻沉降量的增加而持續增大，在施工期間發現，這類裂縫常見于墩身、承臺等部位，如在軟土層固結時導致樁基受負摩阻力影響而出現樁基不均勻沉降問題，造成橋梁墩臺、承臺斷裂。

路面沉陷

路面沉陷具有面積大、涉及的結構層次深等特征，這類病害主要出現在挖方段和填挖交界處。其產生的主要原因是：1.土質路塹排水不暢，路床下部路基過濕潤而產生不均勻沉降，引起路面局部下沉。2.路面強度不能適應日益增長的交通量，易發生疲勞破壞。3.路基或基層強度不足或填挖路基強度不一致，在車輛荷載作用下，路基或基層結構遭破壞而引起沉陷。4.橋頭路面沉降不均勻而引起沉陷并與橋面發生錯位對于路基來說主要是水浸泡后很難壓實，使路基不穩定。

鋼筋銹蝕

鋼筋銹蝕問題十分普遍，對工程結構的影響較大，引起鋼筋銹蝕的因素較多，常見的如鋼筋位置、鋼筋直徑、水泥品種、混凝土密實度、保護層厚度及完好性、外部環境變化等都會導致鋼筋出現銹蝕問題。其中，樁基礎、橋墩、柱墩蓋梁等部位是鋼筋銹蝕病害的高發區域，當鋼筋所屬構件的混凝土出現開裂、麻面現象時，會嚴重削弱構件的防水性能，內置鋼筋直接與空氣、水接觸，與氧氣發生還原反應，從而出現鋼筋銹蝕問題，還會引發混凝土剝落、體積膨脹等一系列問題出現，加劇鋼筋銹蝕程度。

公路橋梁工程質量病害的施工處理技術

裂縫修復技術

1.表面修補

表面修補法適用于細而淺的裂縫、不漏水的裂縫、不伸縮的裂縫以及不再運動的裂縫。處理時，清理裂縫表面的灰塵雜質，待表面恢復干燥狀態后，均勻涂刷水泥漿或環氧樹脂漿液，可多次涂刷，將單次涂刷時間控制在4min左右，涂層厚度控制在1mm左右。在裂縫表面覆蓋瀝青、油漆等具備良好防腐性能的材料，再粘貼覆蓋玻璃纖維布即可，以此來避免裂縫延伸問題出現。

2.填充封堵

填充封堵法適用于處理小面積、縫寬在0.3mm內的裂縫，清理裂縫表面，沿裂縫方向開鑿V型槽，清理槽內松散顆粒，在槽內填充膨脹水泥漿、樹脂或水泥砂漿等膠結物。也可在槽內填充防水材料，如丁基橡膠，直至填充完全，即可完成裂縫修補作業。另外，根據施工要求，操作時必須嚴格按照粗集料級配范圍，從源頭上減少裂縫病害的產生

3.混凝土置換

混凝土置換是常見的病害修補方法，適用于蜂窩、孔洞、夾渣、疏松等病害位置，或是混凝土強度偏低的區域，可以通過優質的混凝土將存在病害位置的混凝土替換掉。在置換過程中要注意應在卸荷狀態下操作，首先將存在問題的混凝土徹底剔除干凈，對于外觀質量完好的低強混凝土，除特殊情況外，一般僅置換受壓區混凝土。但為恢復或提高結構應有的耐久性，可用高強度樹脂砂漿對其余部分進行抹面封閉處理。

鋼筋銹蝕處理技術

處理鋼筋銹蝕問題，可先鑿除鋼筋銹蝕部位的破損混凝土，根據鋼筋銹蝕情況采取相應處理方法，當生銹程度較輕時，可使用除銹劑反復刷洗鋼筋表面銹跡，生銹程度嚴重時，應利用電動鋼絲刷等工具對銹蝕鋼筋進行打磨、噴砂、拋丸，去除殘留銹跡后在表面均勻涂刷防銹漆層，并在混凝土表面先后涂刷覆蓋層、封閉層和砂漿層，直至構件恢復原狀。同時，為預防鋼筋銹蝕問題，應保證混凝土配合比方案的準確性，可在混凝土攪拌期間摻入適量煤灰粉和礦渣來改善混凝土滲透性。另外，要規范鋼筋預處理操作，嚴格按照施工流程，要注意的是，在鋼筋綁扎、埋設前，采取人工除銹、機械除銹或是化學除銹方法去除鋼筋表面殘留銹跡。

橋梁結構加固技術

一方面，根據現場情況采取相應的軟基處理措施，在施工期間觀測各部位地基沉降量，在沉降量超限時及時采取處理措施。另一方面，針對已出現的地基沉降問題，考慮到對橋梁結構造成明顯影響，需要采取結構加固增強技術，以恢復橋梁結構性能、維持結構穩定狀態為首要處理目的，不同橋梁部位適用的加固增強技術存在差異，具體操作如下：

1.基礎加固

常見的加固增強技術包括基礎擴大法、增設樁基法和人工地基加固法。其中，基礎擴大法是對橋梁基礎底面積擴大處理，提前驗算地基強度來確定底面積擴大值，在新老基礎結構結合面設置錨固鋼筋，依次開展施工準備、基礎開挖、表面處理、鉆孔植筋、立模澆筑和基坑回填作業。增設樁基法是在橋梁基礎結構周邊區域內設置一定數量的鋼筋混凝土預制樁或鉆孔灌注樁，將新設樁基納入橋梁基礎承臺體系，起到控制基礎沉降量的效果。該方法適用于墩臺沉降、樁基外力、采取樁基礎作為墩臺、基底下方分布軟弱下臥層的公路橋梁工程。人工地基加固法是對橋梁基礎結構下方的天然地基進行注漿加固、砂樁加固或水泥土攪拌處理，從而強化天然地基承載力，使其有效承受上方基礎結構向下傳遞的荷載作用。

2.蓋梁加固

橋梁蓋梁部位加固常用的加強技術包括粘貼鋼板加固、增設支撐法和預應力拉筋法。其中，粘貼鋼板加固多用于處理蓋梁柱頂上緣負彎矩部位開裂問題，在蓋梁側面上緣部位均勻粘貼鋼板條，提前清理表面灰塵污漬和涂刷膠粘劑，使鋼板條與蓋梁組成全新結構，起到強化蓋梁承載性能、抗彎剪性能與限制裂縫發展的作用。增設支撐法是在立柱、蓋梁部位額外設置支撐，通過增加蓋梁支承點的方式來控制墩頂蓋梁負彎矩值，預防負彎矩部位蓋梁裂縫問題的出現。而預應力拉筋法是在蓋梁側面錨固預應力束，或是在蓋梁內部打孔錨固安裝體外預應力束，根據預應力鋼索布置位置，分為體外/體內預應力束加固法，此項方法多用于蓋梁部位空間有限的公路橋梁工程，可以顯著強化蓋梁抗裂性能。

3.橋墩加固

橋墩加固增強技術包括套箍加固與纖維增強塑料包裹加固。其中，套箍加固是在墩臺身的上部、中部和下部分別加設一道帶箍，保持相鄰帶箍間距和橋墩側面寬度值一致，根據墩臺開裂破損情況來確定各道帶箍寬度值。一般情況下將帶箍寬度設定為墩臺身高度的10%即可，將厚度保持在10～20cm內，如果墩臺破損嚴重，或出現風化、剝落等其他質量病害時，則圍繞整個墩身布置鋼筋混凝土護套。纖維增強塑料包裹加固也被稱為FRP包裹加固法，沿著橋墩豎向或是橫向包括纖維增強塑料材料，在豎向包裹時起到改善橋墩抗彎能力的效果，在橫向包裹時起到約束核心混凝土、全面提升延性與抗剪強度的效果，此項方法具有材料輕質高強、操作簡單的優勢，應用范圍較廣。

4.橋臺加固

橋臺部位常用的加固增強技術包括減輕荷載法、輔助擋土墻加固法、鋼筋混凝土圈梁法和預應力筋加固法。其中，減輕荷載法多用于處理因臺背填土積水、軟土塑性流動而引起的橋臺滑移問題，使用EPS聚苯乙烯泡沫混凝土作為輕質材料對臺背填土部位進行回填處理，這類材料具有側向推擠作用小、吸水性小、整體性強的性能優勢，可以有效控制橋臺滑移力、路橋部位沉降差和解決橋臺推擠嚴重問題。輔助擋土墻加固法是在橋臺后側施作擋土墻，由擋土墻負責抵御全部或是一部分臺后填土壓力，起到減少橋臺承受水平滑移力、避免橋臺向一側滑移的作用。鋼筋混凝土圈梁法是通過在橋臺空腔、側墻、前墻等部位加設鋼筋混凝土圈梁，并在橋臺設置倒角，起到減小橋臺側墻橫橋向位移量、調整前側墻交匯處最大主應力的作用。預應力筋加固法適用于寬度、臺身高度較大的橋臺，提前在橋臺內部設置若干預應力拉筋，起到減少側墻尾端變形、承擔部分側墻土壓力、預防橋臺開裂的作用。

結語

綜上所述，為建設高質量的公路橋梁工程，有效解決施工期間常見的各類病害，保障橋梁結構穩定與交通安全，在施工期間，技術人員需嚴格化、規范化操作，認真觀察和檢驗施工成果，總結常見的病害原因及特征，掌握其客觀發展規律，對于公路橋梁施工中常見的病害及時做出處置，積極解決病害，防止其呈現出擴大發展趨勢，保證公路橋梁結構性能，從而為交通行車創造安全穩定的環境。