高速公路橋梁典型病害及養護維修技術研究

楊江

摘要 高速公路橋梁是交通網絡發展的重要環節和連接樞紐。文章通過對高速公路橋梁典型病害及養護維修技術的討論，總結了病害處理的基本原則，并結合某高速公路橋梁病害的養護維修實際案例進行了探討。通過采取預防為主、防養結合的原則可以減少病害的出現；針對已經出現的不同部位的病害類型，需要結合其產生原因及發展情況，制定針對性的養護維修方案進行全面處理。

關鍵詞 高速公路；橋梁；病害；養護維修

中圖分類號 U445.7文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）16-0108-03

0 引言

高速公路是交通運輸網絡的重要路線，橋梁作為高速公路連接的重要環節之一，對于經濟社會的發展具有極為重要的促進作用。隨著經濟建設和社會的不斷發展進步，前期建設的高速公路由于修建時間相對較早，近年來車流量以及車輛的載重不斷加大，高速公路橋梁在承擔目前車流量的過程中面臨了較大的壓力，長期的載荷作用導致高速公路的橋梁逐漸出現了較多的病害問題[1]。基于高速公路橋梁的檢測結果和相關的調查情況，其病害類型從性質上一般可以劃分為結構性病害和耐久性病害。從病害出現的部位分析，可以將病害劃分為橋梁上部結構病害、下部結構病害、附屬設施病害等不同的類型[2]。因此，研究和分析高速公路橋梁出現病害的原因及部位對于橋梁針對性養護維修方案的制定至關重要，也是改善其使用情況的重要基礎前提。

結合高速公路橋梁病害產生的部位及原因、類型，該文給出了具體的病害檢測和判定流程，并針對性地提出了養護維修的相關措施和方法，為研究人員提供了更多的參考和借鑒，有利于高速公路橋梁病害處理及防治技術的提升和改善。進一步結合貴州某地高速公路橋梁病害的檢測及養護維修的具體案例進行了分析和討論，給出了病害判定的方法和流程，為此類問題的解決提供了更多的實際案例支撐，豐富了高速公路橋梁病害處理過程中更多的養護維修措施。

1 高速公路橋梁常見病害類型

1.1 橋梁上部結構病害

日常通行過程中，與車輛接觸最多的部位是高速公路橋梁的上部結構，該部分結構的耐久性和安全性直接關系到橋梁整體的使用壽命以及結構的安全性。因此，該部位的日常安全檢查及養護維修十分重要，屬于病害管理及排查的重點區域。檢查不及時或者未能按照要求處理相關部位的病害，直接影響到高速公路通行車輛的安全性以及橋梁的使用壽命，為交通運輸及經濟的快速發展帶來嚴重的制約[3]。對于橋梁上部結構而言，由于橋梁混凝土發生收縮或者受到撓曲等情況，導致其主梁經常會出現開裂的現象，這也成為橋梁病害中常見的一種類型。此類病害的出現會導致高速公路橋梁發生不同程度的安全隱患，在混凝土剪力過大的情況下，支座兩側還會出現一定程度的裂縫，進一步引發高速公路橋梁的結構安全風險。因此，需要重點針對梁體裂縫的形成和發展進行及早地發現、處理，避免安全隱患的出現。

1.2 橋梁下部結構病害

作為高速公路橋梁重要的支撐構件，蓋梁構件的性能是高速公路橋梁發揮作用的重要基礎。受力相對較為簡單是蓋梁結構的特征，主要是受到重力的影響，尤其是剪力和軸力的影響作用[4]。對于橋梁下部結構而言，常見的病害是裂縫以及氧化腐蝕，此類病害的長期影響將導致橋梁的重大安全隱患。此外，在下部結構中，墩臺是將橋梁結構荷載傳遞給地基的重要構件，但同時也是容易出現病害的構件之一。受到天氣變化的影響，同時由于環境溫度的作用，墩臺部位也會出現不同程度的腐蝕或者損壞等常見的病害，同樣也是威脅高速公路橋梁安全及使用壽命的病害之一。

1.3 橋梁支座及附屬結構病害

支座系統及附屬結構如錐坡等破損等也是高速公路橋梁典型病害問題。其中，橋梁支座常見病害有材料老化、變形、裂痕、破損、脫落甚至斷裂等，均屬于高速公路橋梁附屬結構的主要病害類型。由于缺乏及時的養護維修，長期的外部氣象因素的影響均是導致橋梁出現不同程度損壞的主要原因，加上長期的過載車輛的通行，使得支座處于一種超負荷的承壓狀態。此外，雜草、棄土等在橋梁錐坡附近沉積容易導致周邊的土質出現疏松，進而出現開裂或沉降等病害，進而進一步發展可能會引起土層塌陷。

1.4 橋梁混凝土質量問題

高速公路橋梁外露混凝土也會成為病害出現的常見部位，引起該部位病害的主要原因一方面是外部對混凝土結構的侵蝕作用，另一方面是受到其他外部物體的撞擊導致的損害。外部環境中各種酸性、堿性離子、鹽離子等均會導致混凝土內部結構的不穩定，長期浸水的影響會加速混凝土遭受化學侵蝕的過程，均會對混凝土的質量造成嚴重影響[5]。

2 高速公路橋梁病害養護維修及應用

2.1 高速公路橋梁病害養護維修技術

高速公路橋梁是高速公路的重要組成，如果橋梁出現病害或者其他損壞，對于交通網絡而言，輕則限速減載；嚴重時甚至危害車輛的行車安全。橋梁構件養護維修對于保障高速公路的暢通以及延長使用壽命等至關重要，同時對交通網絡的提升以及經濟發展具有重要意義。因此，需要重點關注高速公路橋梁病害的排查以及養護維修工作。如圖1所示，給出了高速公路橋梁病害檢查及處理的基本流程。

2.1.1 分類型維修養護

高速公路橋梁出現的病害類型較多，需要結合病害的具體原因和發展情況制定針對性的養護維修措施。其中，對于梁板結構裂縫而言，為了提高橋梁結構的抗彎承載能力，可以采用纖維補強材料處理，還可以采用結構體系轉化法對出現損壞的橋梁進行加固維修。其次，如果梁板出現了非結構性的裂縫，環氧樹脂或注膠封閉的方法可以實現較好的修復效果，應注意在預留進漿口及排氣孔的情況下做好裂縫的封閉。然后，對于橋梁上部表面出現的鋪裝破損情況，如果面積相對較小，可以采取局部修補的措施進行維修；如果損壞面積過大時，需要將橋梁的損壞部位所在的整垮鋪裝層鑿除之后進行重新鋪筑施工。若出現由于橋面鋪裝浸水造成脫落、擁包等情況，則需要在改善排水措施之后，確保浸水已經排出的情況下進行面層的修補。此外，橡膠支座病害檢查的原則要求加強日常對橡膠支座的病害排查。對其可能出現的病害堅持做到早發現、早處理，抓住橡膠支座病害維修的最佳時機；同時需要強化橡膠支座的養護，采取涂油等保養措施進一步減緩橡膠老化以及鋼板銹蝕的作用過程；對于已經出現的較為嚴重的支座病害而言，必要時需要采取更換支座的措施。

2.1.2 強化預防性養護維修

高速公路橋梁的預防性養護維修指的是針對可能出現的早期病害進行預防性的維修處理，最大限度地避免病害的進一步惡化。其中，常見的處理措施是微表處施工技術。該技術按照一定的配比將礦料物質以及高分子改性乳化瀝青等進行調試，調試之后的混合物質鋪設在橋面，該混合物能夠實現與原橋面的快速黏合，加快養護維修的施工速度，同時還可以實現修補部位防水性及抗滑性的改善，維修效果明顯。但微表處技術也受限于只能針對微小裂縫進行處理的制約，無法針對大面積的裂縫進行大范圍的病害處理。

2.1.3 建立日常保養維修機制

針對高速公路橋梁可能出現或者已經出現的典型病害而言，在處理過程中需要堅持預防為主，防養結合的養護維修機制，在強化日常養護維修的同時，針對可能出現病害的重點部位進行全面的排查和檢測，確保對于引起病害的前期隱患能夠及時發現、快速維修。對于已經出現的輕微病害，需要按照相關的養護維修預案及時進行針對性的處理，避免病害的持續惡化。如果橋梁已經出現較為嚴重的結構性病害，首先要在做好交通流量管理的情況下，以保證結構安全為前提，第一時間進行加固處理，需要分析病害出現的原因，判斷繼續發展的可能性，避免簡單機械地僅針對病害發生部位進行處理。

2.2 典型病害的養護維修應用

2.2.1 工程概況

基于上述高速公路橋梁典型病害出現的原因及養護維修技術的分析，結合貴州某高速公路橋梁出現的問題進行了研究。該橋系連接主線和收費所的上跨橋梁，其全長356.4 m。分析其結構可知，橋梁上部構造采用的是預應力混凝土空心板，下部為三柱式橋臺、樁基礎。橋墩為三柱式墩、樁基礎。橋梁第9～11跨位于匝道半徑曲線內，容易發生超限超載貨車傾覆及重物滑落等情況，對橋梁造成損壞。

2.2.2 存在病害及養護維修措施

通過對該橋進行荷載對比試驗可以發現，其病害的類型有輕微裂縫（對各板的橫向受力影響較小）、支座橡膠出現老化現象（個別支座橡膠需要更換處理），對橋梁的整體結構安全性影響較小，需要針對相關病害進行養護維修處理。因此，此次采取的主要措施是在維持現有結構的情況下維修加固。其中，維修加固主要使用裂縫補強及封閉材料、NC聚合物修補材料、碳纖維加固材料等相關基礎材料。如表1所示，給出了NC聚合物修補材料的基本性能參數情況。結合蓋梁的病害情況以及材料的性能，采用該材料針對蓋梁構件的病害部位進行修復處理。

NC聚合物快速修補材料是經復合聚合形成的微膨脹粉粒狀黏結材料，主要以硅酸鹽水泥為主，同時摻有其他有機和無機材料，遇水后出現水化、水解等化學反應，形成耐久性好、黏結度高、滲透性強的新型膠凝體，具有較好的耐磨和抗沖擊等性能。如圖2所示，給出了該材料的基本力學性能情況。

此外，針對裂縫的處理主要是結合裂縫區情況，采取了碳纖維布黏貼加固處理的措施，防止裂縫受外力的繼續作用而出現持續的發展和惡化。如圖3所示，給出了裂縫區加固方案中碳纖維布的黏貼示意圖。對于垂直裂縫方向，采用跨縫黏貼的方式，黏貼單向300 g/m2的碳纖維布進行處理，裂縫雙側的錨固長度需要保證大于250 mm；具體加固的長度確定時，需要確保其長度大于裂縫兩端終止的位置，向外延展不低于300 mm，以保障裂縫能夠被完全覆蓋。

3 結語

該文通過分析高速公路橋梁典型病害的類型及產生原因，針對性地總結了常見病害的養護維修措施，并結合實際工程討論了病害的處理養護維修技術。得出結論如下：

（1）高速公路橋梁典型病害的處理過程要堅持預防為主、防養結合的方案，針對已經出現的病害需要總結分析其出現的具體原因，并結合病害發展情況制定針對性的養護維修策略，避免僅對局部病害進行簡單機械的處理。

（2）對于輕微裂縫的處理，維修加固可以采用裂縫補強及封閉材料、NC聚合物修補材料、碳纖維加固材料等進行處理。采取黏貼碳纖維布的措施進行加固處理，為保障施工質量，黏貼施工時需要保障兩側錨固長度不低于250 mm，裂縫兩端延展長度不低于300 mm。

參考文獻

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