橋梁預防性養護在高速公路養護中的應用

周志峰、鄭園園

（江西贛粵高速公路股份有限公司九江管理中心都昌養護所，江西九江 332500）

1 橋梁預防性養護概述

公路橋梁是我國重大交通運輸和城市發展的基礎性工程，因受到車流量、氣候、環境等因素的影響，質量呈逐年退化趨勢，很多橋梁出現了破壞和病害，需要進行有效的養護。因此，防止或延遲橋梁的損壞成為公路養護領域重點關注的問題。

高速公路橋梁養護工作對保證橋梁正常通行非常必要。橋梁養護主要包括糾正養護和預防養護兩類。糾正養護指的是對橋面損壞部分進行修復或針對一些特殊缺陷的維修工作。這種方法適用于已出現部分結構被破壞，但尚未影響到整體的橋梁。然而，這種方法是一種事后被動養護，治標不治本[1]。如果局部損傷不及時處理，會累積成整體結構損傷，最終需要進行造價高昂的大修。為解決這一問題，美國在20 世紀90 年代初期提出“預防性養護”的理念。預防性養護是一種基于成本和收益的有計劃的養護措施，可在橋梁正常狀態下實施。該方法可延緩橋梁損傷速度，保持或改善其通行狀態。

2 橋梁預防性養護的重要性

2.1 混凝土橋梁常見病害類型

混凝土橋梁的裂縫可以分為兩種類型：非載荷裂縫和載荷裂縫。非載荷裂縫是由于材料自損、劣化而產生的，如混凝土收縮裂縫、鋼筋銹蝕以及集料擴張造成的裂縫等。載荷裂縫則是外力、軸線變形或支承移位造成的裂縫。雖然在橋梁使用中，裂縫被認為是一種正常的現象，但橋梁的破壞甚至坍塌往往是裂縫擴展造成的。并且隨著時間的推移，裂縫會逐漸擴大，降低橋梁的使用安全性。因此，裂縫問題其本質是一個安全性問題，必須得到足夠的重視[2]。

混凝土橋梁病害有多種原因，包括混凝土和鋼筋腐蝕、施工過程中留下的缺陷（如蜂窩、麻面、空洞、施工接縫等），支架缺陷（如老化開裂、剪切、脫空、變形等），梁的下撓、墩臺的下陷，以及輔助設備損壞（如伸縮縫損壞、路面裂縫等）。橋面裂縫如圖1 所示。

圖1 橋面裂縫

2.2 橋梁預防性養護的作用

預防性養護是指一種周期性的強制性養護和維修措施。在橋梁尚未出現嚴重病害時進行養護，從而阻止或延緩病害的發展，提高橋梁的耐久性能，延長其使用年限。開展預防性養護的關鍵在于選擇合適的時機、采取適合的技術措施，運用在合適的位置，即主動、有計劃、合理地進行橋梁養護[3]。

在橋梁的預防性養護過程中，可以發現和快速有效地彌補橋梁及其設施的先天缺陷和使用問題，從而提高使用年限、推遲大修時間、降低運行管理費用，并避免因維修不當而給使用者帶來的意外傷害。相關文獻表明，一條高品質的高架橋在75% 的使用年限內，其工作能力將退化40%（此為“預防”期）。如果未能得到有效的養護，在接下來的12%的使用年限內，其工作能力將再次退化40%（此為“矯正”期），導致維修費用大幅提高[4]。可見，預防性養護對橋梁的長期穩定運行至關重要，采取適當的預防性養護措施可以保障橋梁的安全、高效運行，且能有效降低養護費用。

3 高速公路橋梁預防性養護的關鍵技術

3.1 微表處封層技術

瀝青路面是公路橋梁常用的一種鋪裝構造，采用微表處封層技術進行瀝青路面養護，可大幅提高瀝青混凝土的抗滑性、耐久性和承載能力，對提高公路橋梁的服役年限和通行效能有重要意義。

在實施過程中，應注意三個方面的工作：

首先，根據有關標準，科學設置封層材料的配合，以更好地發揮該技術的養護作用。

其次，強化對高等級公路橋梁的實地考察，關注路基、橋面的楔形、坑槽、刮痕等細節問題，確保攤鋪施工的科學性和合理性。

最后，要嚴格控制瀝青用量和攤鋪厚度，并在養護工作中進行有目的的養護，保證養護操作的標準化。

3.2 霧封層技術

霧封層技術是一種常見的高等級公路橋梁預防維修方法，對輕度、中度松散裂縫的治理十分有效。采用霧封層技術的過程中，需要將高滲透率的改性乳化瀝青均勻噴射在公路橋梁表面，以堵住公路橋梁表面的孔洞，防止雨滴下滲對公路橋梁的影響。

3.3 路面微表處養護技術

路面微表處養護技術能夠提高橋梁瀝青路面的防水性、防滑性等，可以極大地提升高速公路橋梁的維護效果，且能降低養護成本[5]。

應用路面微表處養護技術時，需要按照比例配置乳化瀝青、瀝青集料和水等混合料，并將混合料均勻攤鋪在需要修復的橋梁瀝青路面，以達到有效的處理效果。此外，這種方法還能有效地防止橋梁瀝青路面松散現象，并能在一定程度上延緩路面老化。因此，該方法被廣泛用于橋梁瀝青路面淺層縱橫裂縫的修復和預防。

4 橋梁預防性養護的主要技術應用

4.1 橋梁裂縫的修補和養護

在橋梁上經常會出現裂縫，即使裂縫很小，若不加以治理也會逐漸擴大，影響橋梁的使用安全性，所以應對裂縫進行及時的修復與養護。當橋梁裂縫在0.1mm 以下時，應使用環氧樹脂漿對其進行涂層和封閉，以防止水分通過縫隙進入到下層，對其他內部構造產生影響；當橋梁的裂縫超過0.1mm 時，應使用TK 膠進行灌縫處理，封縫后應進行質量檢測，以保證修復效果。

4.2 橋梁加固養護措施

橋墩的承載性至關重要，對于橋墩底部的橫縫和縱縫，要用碳纖維布進行修復，此方法既可以達到良好的養護效果，又可以提升其承載性[6]。

具體的施工工藝流程：先對施工位置進行放樣—對施工基面進行處理—對施工位置涂刷底膠—對底膠處找平（刮膩子）—涂刷樹脂膠然后粘貼碳纖維布—在碳纖維布上涂刷封閉樹脂膠—再對施工區域進行養護—根據周邊的環節以及橋梁的整體對施工區域進行裝飾，如涂刷涂料（見圖2）。

圖2 橋梁碳纖維加固養護

4.3 鋼筋銹蝕預防性養護

鋼筋銹蝕的主要原因是鋼筋與水、氧氣發生了化學反應，因此在鋼筋銹蝕預防性養護過程中，要采取有效的隔斷方式，防止鋼筋與水、氧氣接觸，從根本上解決鋼筋銹蝕問題。

具體來說，鋼筋銹蝕預防性養護步驟如下：首先，將破壞的混凝土結構鑿開，并注意清理銹蝕鋼筋；其次，在鋼筋表面涂刷黏結劑，以確保鋼筋和混凝土結合緊密；最后，使用高強度混凝土填充，完成修復工作后，在混凝土表面涂刷一層混凝土或砂漿。

4.4 橋面鋪裝破損的處理

局部處理：將破壞部位的箱梁頂板、水泥混凝土橋面鋪裝成規律的形狀，懸吊模具，對頂板混凝土及原水泥混凝土橋面鋪裝進行重筑，在澆筑完畢、固化之后，用麻袋或土工布進行覆蓋，并用水進行養護，同時要保證其表面時刻保持潮濕[7]。橋面破損處理如圖3 所示。

圖3 橋面破損處理

整體處理：將橋面清理干凈后，再對其進行新的一層水泥混凝土橋面鋪裝，鋪裝完成后，需進行養護，使用麻袋或土工布進行覆蓋，并對其進行噴灑水養護，同時保持表面潮濕。

4.5 裂縫預防養護

根據裂縫寬度的不同，可將橋梁路面裂縫問題分為非超限裂縫和超限裂縫。

對于非超限裂縫的修復，技術應用比較簡單。首先，利用鋼絲將混凝土表面的塵土、雜物等清理干凈；其次，在裂縫兩側涂刷一層丙酮；最后，在丙酮上涂刷一層水玻璃，保證裂縫能夠很好地閉合。

超限裂縫處理：首先，需利用鋼絲將裂縫周邊的灰塵和雜物進行清理；其次，利用丙酮涂刷裂縫兩側并對雜物進行處理，以免雜物堵塞裂縫影響封堵效果；最后，需要向裂縫中灌入環氧樹脂，確保裂縫徹底封閉，從而有效防止病害問題進一步擴大[8-10]。

4.6 石砌橋臺前墻裂縫的處理

石砌橋臺前墻裂縫主要分為三種，一種是在斜橋上；一種是在前壁；另一種是在側壁，且由上而下。如果橋梁的垂直度大，則一般出現在橋墩正面的中部。這種裂縫的主要成因是橋梁地基在垂直方向上存在差異，使得橋梁地基上的額外內力超過了橋梁的承載力。處理辦法是注漿封閉，阻止地下水向下滲透，以免對基礎造成進一步破壞。

4.7 伸縮縫周邊破損的處理

伸縮縫周邊破損的主要原因是膨脹縫周圍的雜質沒有清除干凈，混凝土振搗不夠緊密，或者是平時養護中，未將膨脹縫里的雜質清除干凈。處理方法是對周邊破損松散的部位進行重新澆筑。

4.8 附屬設備損壞的處理

橋臺搭板是橋梁結構中常見的輔助設施，但其常出現斷裂和沉陷病害。可采用鉆孔注漿的方式，在每個行車路線上進行一次注漿，在每個位置預留4 個孔，孔深到搭板底部，從兩邊進行注漿。灌漿作業過程中應加強施工質量控制，以免出現漏漿現象。

5 結語

總之，在高速公路橋梁營運期，預防性養護工作是十分關鍵的一項工作。養護部門和技術人員要定期對高速公路橋梁進行勘察和監測，在最好的時機進行預防性養護，提高高速公路橋梁的穩定性，讓其能夠更長久地發揮作用。