公路橋梁養護維修中裂縫成因的分析及處治措施

楊維軍

(甘肅省蘭州公路事業發展中心榆中公路段，甘肅 榆中 730100)

公路橋梁是我國交通體系的重要構成部分，其質量將直接關系著過往車輛通行安全，對區域經濟發展也有著直接影響。裂縫是公路橋梁使用過程中經常會出現的問題，具體成因較為復雜，在養護維修過程中必須充分考慮到實際情況，做到具體問題具體分析，找尋關鍵點加以科學處治，切實提高路橋維護有效性并延長壽命。因此，分析公路橋梁養護維修中裂縫成因的分析及處治措施具有重要的現實意義。

1 公路橋梁養護維修的重要性

公路橋梁工程規模大，建設完成后使用頻率較高，長期承受高荷載，再加上外部環境、氣候等客觀因素，與部分人為因素，可能會對公路橋梁路面造成損害，損害一旦產生就有可能影響到公路橋梁自身結構穩定性與安全性，只有科學養護維修才能保證過往車輛順利通行[1]?？梢?，公路橋梁養護維修的重要性，具體表現為幾點：1)有助于提高公路橋梁安全性，由于公路橋梁長期承受高荷載，且暴露在自然環境中，雨水沖刷、溫度變化、人為破壞、事故發生等，均會在不同程度上對公路橋梁本體造成傷害，若不及時處理，很有可能引起繼發事故，而有效的養護維修手段，可以在最大程度上提高公路橋梁質量，避免因安全性、穩定性問題影響車輛正常通行，確保交通安全，減少事故發生。

2)有助于降低維護成本，公路橋梁本身屬于交通體系的重要過程部分，其建設本身就需要消耗較多資金成本，建設完成后需定期進行養護維修，保證及時性，若出現大規模問題則很有可能出現翻建、重修的情況，不僅容易引發安全事故，還會消耗較多資金，而科學養護維修可防止小問題轉變為大問題，從而實現維護成本有效控制。

3)有助于延長公路橋梁使用壽命，有效的養護維修工作，可針對公路橋梁問題進行及時處理，修復加固的基礎上，使其更具穩定性，借此延長公路橋梁使用壽命，使其具備更高的經濟價值[2]。

2 公路橋梁裂縫的成因分析

2.1 溫度應力裂縫

公路橋梁的整體結構為混凝土結構，而當發生較大溫度變化時，受熱脹冷縮影響會產生溫度應力，當應力大于混凝土抗拉強度時，就會在公路橋梁的表面形成裂縫[3]。這種裂縫多發于多年溫度變化較大、早晚溫差較大的地區，這些裂縫一旦產生就不可逆，且隨著長期溫差循環裂縫會不斷變寬，若不及時處理將會引起較大危害，嚴重影響公路橋梁結果的穩定性。

2.2 收縮裂縫

這種裂縫是在公路橋梁混凝土澆筑施工后硬化階段產生，當結構整體表面失水后會產生體積收縮變形，當形變位置達到內部結構以后會產生拉應力，當混凝土公路橋梁結構的抗拉強度不足以抵抗拉應力時，則會產生收縮裂縫。此外，部分橋梁在施工中，墩身與0號塊澆筑間隔較短，導致前后收縮不同步，在相互拉力作用下形成裂縫。

2.3 不均勻沉降裂縫

橋梁建設過程中墩臺基礎通常采用擴大基礎，部分橋梁會受設計因素、施工條件等的限制，在沒有對基地承載情況做系統調查的與檢測的情況下就進行施工，導致后期因基礎承載力不同，出現多個部位的不均勻沉降，或因膨脹產生裂縫。尤其是公路與橋梁本身就是在不同基礎上進行建設，橋梁是基于軟土地基建設而成，公路基礎則相對穩定，在這樣的情況下如何較好保證公路與橋梁位置基礎穩定性相同成為重要問題，若無法較好滿足就有可能引發不均勻沉降情況，是裂縫產生的主要原因[4]。此外，公路橋梁在使用過程中可能會因排水不暢或排水設施被破壞因素導致水流進入地基中，也是不均勻沉降裂縫的重要成因(如圖1所示)。

2.4 結構超載裂縫

通常情況下，公路橋梁結構超載裂縫主要有兩種表現：1)因施工原因臨時荷載增加為路橋局部承載力帶來影響，難以支撐并應對進而產生裂縫；2)運營使用階段，公路橋梁需長期承受汽車荷載，導致公路橋梁底板位置產生縱橫交叉裂縫。其中，大多數裂縫都是在重載汽車通過時產生開裂，在后續會出現階段性“假性閉合”情況，但由于公路橋梁使用時間較長，裂縫產生后若不及時修復處理，裂縫位置的鋼筋就可能會在雨水侵蝕下產生銹蝕現象，導致公路橋梁內部結構受到破壞，安全性、穩定性受到影響。

圖1 公路橋梁不均勻沉降裂縫

2.5 鋼筋銹蝕裂縫

結合公路橋梁養護維修實際情況來看，部分裂縫是由于公路橋梁內部鋼筋的混凝土保護厚度不足，在眾多原因作用下保護層結構被破壞，鋼筋長期暴露在空氣中，氧化膜受損產生銹蝕現象，而修飾部分的鋼筋體積會出現膨脹現象，通常會膨脹到原本體積的10.1～10.5倍以上，是公路橋梁結構橫向裂縫產生的主要原因。

3 公路橋梁裂養護維修中裂縫的處治措施

3.1 表層封閉法

此種方法利用的是自然滲透原理，膠輥、滾筒刷膠是主要工具，主要作用在于讓膠能夠被充分吸收以達成較好效果。通常情況下，這種施工方法主要是應用于寬度小于0.15mm的非結構裂縫，利用裂縫膠對表面進行封閉處理以達到修復效果，防止裂縫持續擴大。具體施工流程如下：1)裂縫清理，施工人員需要使用鋼絲刷，沿著裂縫方向將混凝土表面5cm范圍內的灰塵、青苔、水泥浮渣清理干凈，若表面質量不佳且接縫兩邊存在細小裂縫，則需要擴大清理寬度，要求清理寬度在8cm～10cm；2)清理結束后，利用錘子、鋼錘對兩側混凝土塊進行打孔清理，使原本的混凝土表面能夠暴露在空氣中以酒精、丙酮擦拭，確保油污、灰塵清理干凈；3)待酒精干燥后使用排筆，在裂縫位置反復刷不裂縫膠，每層厚度應控制在1mm左右，每刷一次的間隔時間應控制在3～5min。

3.2 壓力注膠法

在現階段公路橋梁養護維修中，壓力注膠法是應對裂縫較為有效的方式，與常規膠水不同，這種注膠料是流體、半流體材料，具有較強的滲透性，在這一特點下能夠較好填充裂縫中的所有空隙以達到較好的修復效果，提高公路橋梁的耐久度與強度，需要施工單位科學選擇注膠材料，施工原理如圖2所示。

圖2 壓力注膠法的施工原理

具體施工應注意以下幾點：1)灌漿前，需以鋼絲刷、角磨機等工具處理裂縫位置，清潔灰塵、浮渣，將多余、松動混凝土清理干凈，以空氣壓縮機清理碎片與灰塵，用浸滿丙酮溶液的棉紗清理裂縫兩側2cm范圍內的混凝土表面，再埋置充填嘴并使其與裂縫方向保持一致[5]；2)兩個加注噴嘴中有一個可作為排氣噴嘴，并將其固定在提前設計好的位置上，周圍需利用建筑結構膠進行密封并將噴嘴黏合在指定位置上，為保持穩定膠的厚度應在5mm左右；3)密封裂縫的主要目的，是要在裂縫中構建一個封閉空間，施工單位需結合裂縫大小與補膠要求進行合理規劃，對于小于0.15mm的裂縫可使用環氧水泥、環氧樹脂粘貼脫脂玻璃布等進行直接密封，在密封后若仍然出現泄漏情況，可利用水泥、水玻璃進行再次密封；4)密封膠檢查，密封效果是否達到標準會直接影響到后期注膠效果，因此在密封完成后必須對其密封性進行檢查。施工人員在密封澆固結后，在接縫位置涂抹一層肥皂，從填充噴嘴處灌入壓縮空氣，觀察接縫處是否存在氣泡，若不存在氣泡則說明密封效果良好，可進入下一環節施工，若有氣泡則應該修補后施工；5)注膠作業，注膠前保持孔洞內清潔，為保證注膠作業順利完成，還要對注膠機、設備等進行檢查，做好試運行，保持運轉效果能夠達到預期標準。根據裂縫面積選擇合適的注漿液，注膠過程應始終保持穩定，提高注膠質量。作業過程中，需以0.1L/min速度注膠再壓幾分鐘以后就可以停止灌漿，達到初凝不外流情況下就可以拆除相關設備，使用快固化膠液封堵注膠口，抹平作業后完成施工。

3.3 灌漿修補法

施工單位在以此法修補時，需提前按照比例科學配置環氧漿夜，在空氣壓力作用下將其倒入公路橋梁裂縫深處，以達到封閉裂縫、改善與修復裂縫，提高公路橋梁結構的耐久性與整體性。通常情況下，這種方法被應用于超過0.15mm的公路橋梁裂縫，加固效果較為明顯。首先，做好前期準備工作，施工單位需對公路橋梁裂縫病害有所了解，包括裂縫數量、具體位置、寬度與深度等各項參數，以此為基礎制定科學方案，確定灌漿量并準備好相關器械，確保后續施工順利進行。其次，鉆孔、孔洞作業與處理，在裂縫較為嚴重且存在交叉的位置上進行鉆孔，形成導向孔，為壓力灌漿實現奠定基礎。為避免影響灌漿質量，孔洞鉆成后應使用機械設備吹入高壓空氣，使孔洞灰渣、灰塵雜質等能夠被吹出，再使用錘子、鋼刷等處理裂縫的凸起與油污部分。再次，表層封閉處理，壓漿嘴底盤必須始終與裂縫表面保持貼合，以膠體黏結底盤與孔眼，根據裂縫數量、深度、寬度等鉆出進漿孔、排氣孔，作為膠泥灌入口，于表面形成封閉帶，恰好覆蓋裂縫一定范圍，從而起到較好的封閉效果，在灌滿壓漿泵后調整設備壓力數值并打開開關，出漿后按照自低至高、由左向右順序依次完成灌漿作業。

最后，裂縫表面處理，灌漿作業結束以后需要將壓漿嘴拆除，做抹平處理，同時保證裂縫處理位置與周圍其他位置保持一致，提高裂縫處理有效性。

3.4 粘貼碳纖維布技術

在公路橋梁長期使用過程中，橋梁表面會形成大范圍的細微裂縫，且分布呈現不規律狀態，針對這種情況施工單位就可以選擇粘貼碳纖維布的方式來進行加固處理，其作用主要體現在兩點：1)修復并加強裂縫；2)提高橋梁局部承載力。隨著碳纖維布生產質量有所提升，這種加固修復技術在橋梁結構養護維修中的應用也更加普遍[6]。整合施工過程如下：1)對橋梁表面需要進行加固維修處理的表面進行打磨，去除雜質，露出混凝土表面，保證表面光滑潔凈且干燥；2)在表面涂刷底膠等待固結，若橋梁表面不平整，則需在底膠固結后利用找平膠進行找平處理，保證表面平整，為后續施工奠定基礎；3)適度張拉碳纖維布，將其貼緊橋梁體基面，利用滾筒進行滾壓處理，促使氣泡順利排出，膠體與碳纖維布能夠順利結合；4)碳纖維布粘貼后，將會進入固化階段，而后進行密實度檢查，若遇到小面積空鼓情況，可利用針管對其注膠修復，若空鼓面積較大，則應在切除后重新搭接碳纖維布，需注意搭接長度不得超過100mm，避免影響整體粘貼質量。

3.5 鋼筋除銹法

橋梁鋼筋容易在外界因素作用下產生銹蝕，比如雨水，與空氣氧化發生反應，出現銹蝕情況，進而引發鋼筋形變造成裂縫。這種原因的裂縫，需在對鋼筋銹蝕問題進行處治后再利用裂縫修復方法才能保證養護維修效果。對此，施工單位在去除銹蝕部分后，再一次對鋼筋進行防腐處理，避免因鋼筋形變、承載力變化引起裂縫。對于周圍松散的混凝土，應利用鑿子鑿除深度為2cm所有的凹槽，接頭露出部分需利用電動切割機將其切除至混凝土表面下方2cm處，切除端口位置應進行打磨，重新煥發金屬光澤，去除銹蝕部位，避免銹蝕持續影響鋼筋質量，然后以外露鋼筋、鋼筋頭為基點，延伸20cm長度位置，均需以阻銹劑涂抹，保證均勻性與厚度，完成防腐處理。最后，涂刷界面劑，再使用環氧水泥進行防腐砂漿修補，使裂縫位置恢復如初，恢復鋼筋對公路橋梁結構的支撐作用。

4 結語

綜上所述，現階段我國交通體系更為發達，其中公路橋梁作為重要構成，必須予以養護維修，這樣才能保證過往車輛安全，延長使用壽命。在養護維修過程中，不難發現裂縫是較為常見的問題，溫度應力裂縫、收縮裂縫、不均勻沉降裂縫、結構超載裂縫、鋼筋銹蝕裂縫是主要類型。若要有效處理，施工單位就必須基于公路橋梁實際情況，合理應用表層封閉法、壓力注膠法、灌漿修補法、粘貼碳纖維布技術、鋼筋除銹法等手段，通過一種或多種方法相結合的方式較好處治裂縫，提高公路橋梁養護維修質量。