某橋梁病害處治及預防性養護與效果分析

王路文

（山東沂蒙交通發展集團有限公司，山東 臨沂 276000）

0 引言

我國公路橋梁建設事業迅猛發展的同時，公路橋梁的病害處治和養護管理任務越來越繁重。特別是20世紀80年代前修建的公路橋梁，由于受當時經濟、技術條件的限制，荷載等級均在汽車-20級以下。隨著我國經濟的持續快速發展，重載交通迅猛增加，尤其是隨著設計壽命的臨近，一些橋梁使用的技術性能迅速下降，難以滿足實際交通需求，亟需采取措施進行加固和改造。同時，也需要進一步加強公路橋梁的養護管理工作。

1 工程概況

某大橋所在道路為一級公路，設計速度80km/h。橋梁中心樁號K601+956，橋梁全長732.5m，橋面寬度：凈15m+2×0.5m（防撞護欄道），上部結構采用（24×30）m預制小箱梁，下部樁柱接蓋梁，橋梁與路線正交。橋梁整體布置圖見圖1。該橋原設計荷載公路—Ⅰ級，地震動加速度0.20g，地震基本烈度為Ⅷ度，該橋技術狀況評定等級為三類。本次預防養護的目的是在不改變橋梁原設計的各項指標的基礎上開展工作，確保公路等級、設計速度、路基寬度、路面寬度、橋面寬度、橋面凈寬、橋梁設計車輛荷載、橋梁設計洪水頻率等符合相關規定。

圖1 橋梁整體布置圖

橋梁技術狀況評定主要依據《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21-2011）規定的方法進行評定。該橋按分層綜合評定法評定（見表1所示），全橋技術狀況評分為79.37 分，橋梁技術狀況等級為3類。

表1 橋梁技術狀況評分表

2 大橋病害原因分析及處治

2.1 存在的主要病害

橋梁存在的主要病害實景照片見圖2～圖11所示。

圖2 橋面鋪裝車轍擁包

圖3 伸縮縫橡膠止水帶破損

圖4 護欄破損露筋

圖5 排水管缺失

圖6 箱梁腹板縱向裂縫

圖7 箱梁混凝土破損露筋

圖8 濕接縫蜂窩不密實

圖9 橡膠支座老化開裂

圖10 蓋梁斜向裂縫

圖11 擋塊擠死破損

（1）橋面鋪裝存在24處車轍擁包，1處破損，1道縱向裂縫，1處沉陷；伸縮縫存在7處止水帶破損，7處錨固區開裂，存在1處錨固區空洞、露筋；護欄存在1處混凝土破損、露筋，1處剝落、剮蹭；泄水孔存在多處堵塞。

（2）主梁存在23道橫向裂縫，10道縱向裂縫，存在38處破損、漏筋，2處空洞，1處麻面，存在多處銹脹、蜂窩、露筋；濕接縫存在16處破損、漏筋，多處空洞、露筋，存在多道縱向裂縫，滲水泛白；支座存在22個輕微外鼓，54個老化開裂。

（3）蓋梁存在多道斜裂縫，6道豎向裂縫；擋塊存在4處破損、卡死，多處破損、露筋，13處蜂窩、露筋；立柱存在多處麻面；橋臺存在多處混凝土破損。

2.2 病害產生原因分析

（1）伸縮縫：伸縮裝置主要病害表現為錨固區混凝土開裂、破損、橡膠條破損、脫落、雜物堵塞等。病害原因：由于溫度應力、收縮徐變以及行車道處重型車輛荷載的綜合作用導致錨固區開裂、破損；由于重車碾壓、雨水侵蝕、橡膠老化引起橡膠條破損、脫落；由于日常養護中忽略對伸縮縫內雜物的清潔導致堵塞。

（2）鋪裝層車轍：重載車輛長期碾壓作用導致。

（3）鋪裝層破損：表面集料松散離析現象經超重荷載反復作用之后，致使橋面鋪裝產生推移、開裂、松散，甚至坑槽等病害[1]。

（4）混凝土破損：由于施工時碰撞所致，或運營期間板縫混凝土受力擠壓導致；由于混凝土裹力不足在長期車輛重復作用下產生剝落，然后與空氣中化學物質作用，由此很容易導致梁片的大面積剝落進而造成鋼筋銹蝕與梁底剝落的惡性循環。

（5）露筋、銹脹、麻面：施工質量不好，如澆注時鋼筋保護層墊塊位移，鋼筋緊貼模板，因保護層太薄，空氣中氯離子入浸而引起的鋼筋銹蝕與混凝土剝落；由于混凝土裹力不足在長期車輛重復作用下產生剝落，然后與空氣中化學物質作用，由此很容易導致梁片的大面積剝落進而造成鋼筋銹蝕與梁底剝落的惡性循環；車輛刮傷或者外力撞擊造成混凝土剝落、露筋。

（6）主梁裂縫：產生于主梁預制施工期間，產生原因與混凝土配合比、施工時的養護及溫度變化等因素有關，也可能后期運營期間車輛荷載作用導致裂縫有所發展；由于板底保護層較薄，雨水的下滲導致箍筋的銹脹，反應到混凝土表面沿箍筋出現橫縫、可能是受力引起的正彎矩裂縫[2]。

（7）橫隔板裂縫：橫隔板豎向裂縫可能是由于行車荷載、溫度作用等多種原因產生了較大的橫橋向拉應力所導致。

（8）橋墩環向裂縫，混凝土破損、露筋：由混凝土收縮引起；或由水蝕引起墩柱鋼筋銹蝕、混凝土脹裂、露筋。

2.3 病害處治措施

該橋整體狀況一般，應對現存病害及時處治，延長橋梁的使用壽命。具體病害處治措施如下：

（1）根據現場調查情況，該橋修建于2012 年，時間久遠，車流量過大，橋面鋪裝龜裂、坑槽嚴重，針對鋪裝層破損，修補按照“圓洞方補，斜洞正補”的原則，將原鋪裝層鑿除，銑刨舊橋面并重新鋪設防水層和瀝青混凝土面層。

（2）針對施工缺陷如蜂窩、麻面、破損、空洞及露筋等病害，建議先對外露鋼筋進行除銹，涂阻銹劑，使用高性能聚合物砂漿修補破損混凝土，使用薄層型聚合物砂漿進行薄層修復；當鋼筋保護層不足時，對護欄內側、主梁底板及橋面濕接縫底面、邊梁腹板用水泥基滲透結晶型材料配制成的漿液涂刷構件混凝土表面，進行耐久性防護。

（3）針對裂縫，建議對寬度≥0.15mm的裂縫注入環氧封縫膠后用環氧膠泥封閉，寬度＜0.15mm的裂縫用環氧膠泥直接封閉，封閉后加強觀察查看其是否繼續發展。在對裂縫進行環氧樹脂灌漿封縫時，首先要對混凝土裂縫的基層進行處理，去除浮塵和油污，并沿縫用丙酮進行擦洗；再用環氧樹脂進行壓力灌漿；最后用玻璃刀將環氧樹脂進行封閉。針對伸縮縫堵塞病害，應對堵塞伸縮縫進行清理，清理后若發現橡皮條破損或老化應對橡皮條進行更換。更換伸縮縫橡膠止水條，對橋面伸縮縫或裂縫破損處封閉嚴密[3]。

（4）針對擋塊的抵死開裂現象，考慮重新切割、制作擋塊。

（5）對老化支座進行更換。

3 預防性養護方案及實施效果

3.1 預防性養護方案

對于預防養護類的橋梁維修加固養護工程，由橋梁管養單位根據橋梁檢查情況，提出項目建議，由上級主管部門審批后，列入工程計劃。對于列入橋梁預防養護計劃的橋梁在開展養護前，應在橋梁定期檢查的基礎上，對橋梁病害進行全面檢查。橋梁預防養護實施環節應按《公路工程養護工程管理辦法》、《公路養護工程質量檢驗評定標準》有關規定執行。建議按照《公路橋涵養護規范》（JTG5120-2021）要求進行中修，使橋梁結構在其全壽命周期內能夠得到更充分地利用，獲得更好的經濟和社會效益[4]。事實證明，橋梁的功能性恢復和耐久性防護處理對提升橋梁的使用壽命是合理和必要的。橋梁預防養護適用于技術評定為一類、二類和三類時的非結構病害的橋梁。本次預防養護解決三大問題：解決橋梁的現有病害；采用先進的技術措施和新型材料，預防新的常見病害重復產生；提高橋梁的耐久性，延長使用壽命，同時兼顧美觀。

（1）箱梁：先采用高壓水射流進行清理，然后進行裂縫修復，鋼筋除銹，對蜂窩、麻面或掉塊部位使用高性能聚合物砂漿進行缺陷修補，最后使用薄層型聚合物砂漿進行薄層修復；對邊梁外側腹板泄水管滲水白化處先采用高壓水射流進行清理，再噴涂水泥基滲透結晶防護涂層。

（2）支座系統：全橋部分支座存在不同程度的剪切變形開裂、外鼓。由于支座使用年限較久，部分支座老化，對老化支座進行更換。

（3）下部結構：對墩臺、橋臺臺帽及蓋梁、擋塊破損處，先采用高壓水射流進行清理，然后對鋼筋除銹，對蜂窩、麻面或掉塊部位使用高性能聚合物砂漿進行缺陷修補，最后使用薄層型聚合物砂漿進行薄層修復，對抵死的擋塊進行拆除重做。對非連續端蓋梁先采用高壓水射流進行清理，再噴涂水泥基滲透結晶防護涂層。

（4）橋面系：查閱該橋竣工圖紙，原橋面鋪裝為：3cm細粒式瀝青混凝土+4cm中粒式瀝青混凝土+8cm厚C50防水混凝土整體化層。本次考慮銑刨現有破損的瀝青混凝土面層，混凝土鋪裝修補后將面層清掃干凈，不得殘留任何雜物，清掃后鋪FTR-3 防水層，然后面層采用3cm AC-10C 細粒式改性瀝青混凝土+4cm AC-13C細粒式改性瀝青混凝土。

（5）護欄：對護欄先采用高壓水射流進行清理，然后對鋼筋除銹，對蜂窩、麻面或掉塊部位使用高性能聚合物砂漿進行缺陷修補，對全橋護欄內表面涂刷水泥基滲透結晶防護涂料。

（6）伸縮縫：人工使用工具將縫內的泥沙等堵塞物清理出來，從一端開始采用高壓空氣吹凈縫內剩余雜物并將伸縮縫兩側清理干凈，使用工具將破損橡膠條剔除，橡膠條拆除后再次采用高壓空氣吹凈伸縮縫內雜物；清理橡膠條槽內的雜物，確保新橡膠條表面無損傷、平整美觀；對錨固區使用高壓水射流進行基面處理，對開裂處使用低粘度環氧灌縫膠進行修補。

（7）全橋排水系統：全橋排水管破損，拆除原橋梁破損的排水管重新更換安裝排水設施，更換破損漏水的箱梁翼板泄水管，保證橋面雨水能順利通過排水管排到地面。

3.2 預防養護措施效果

預防性養護方案實施完成后，恢復了橋梁的整體運營能力，消除了橋梁病害帶來的各類隱患，延長了橋梁的使用壽命，為經濟發展和群眾出行帶來極大便利。同時該項目施工時間短，施工工藝簡便，對沿線環境無破壞；為避免對周邊的居住區產生干擾，不僅對施工車輛安裝有效消音器，還合理安排施工時間，減少了噪音污染。本次維護的預期使用壽命情況見表2所示。

表2 預防養護措施預期使用壽命

4 結束語

本文針對各構件的重要性和損壞程度進行了分析，對各構件的病害情況做出相應的處治。同時，對橋梁開展功能性恢復和耐久性防護處理十分必要。只有采取合適的防護處理措施，優化施工工藝，嚴格地按規范標準要求進行施工，橋梁的防護處理才能體現顯著的效果，才能滿足設計和相關標準要求。本文主要從橋梁的各構件全方位地進行預防養護設計，包括主體：主梁、墩臺蓋梁、橋臺臺帽、支座系統、濕接縫等；附屬：橋面鋪裝、防撞墻、伸縮縫、排水系統等。通過對橋梁的病害處治和預防養護，可提升橋梁的使用壽命，從而使橋梁的穩定性、耐久性得到明顯提升。