橋梁工程的常見病害與養(yǎng)護對策分析

黎津

摘要 針對橋梁工程的常見病害，分析其養(yǎng)護對策和處治措施。結(jié)合江津經(jīng)習水至古藺高速公路工程實例，從承載能力、耐久性、使用功能三個維度詳細剖析了病害對橋梁結(jié)構(gòu)的深刻影響。結(jié)合項目實踐，對橋梁常見的病害類型進行了系統(tǒng)的歸納和總結(jié)，同時針對項目中橋梁工程各病害情況提出了處治措施，通過上述處治措施取得較好效果，文章成果對橋梁病害的識別、評估及養(yǎng)護具有一定參考價值。

關鍵詞 橋梁工程；病害分析；養(yǎng)護對策；風險評估；新型材料

中圖分類號 U445.71文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）12-0115-03

0 引言

橋梁作為交通基礎設施的重要組成部分，其安全性和耐久性對經(jīng)濟發(fā)展和民生保障具有重要意義。然而，由于各種因素的影響，橋梁工程常常會出現(xiàn)各種病害，這不僅影響了橋梁的正常使用，還可能引發(fā)安全事故。因此，對橋梁工程的常見病害進行分析，并提出有效的養(yǎng)護對策，對于保障橋梁的安全和延長其使用壽命具有重要意義。該文將圍繞這一主題展開探討，以期為類似工程提供參考和借鑒。

1 橋梁工程常見病害概述

1.1 橋梁工程病害的定義

橋梁工程病害是指橋梁結(jié)構(gòu)在使用過程中出現(xiàn)的各種損傷和缺陷，這些損傷和缺陷會影響橋梁的正常使用和安全性。

1.2 常見橋梁工程病害類型

橋梁工程病害的類型多種多樣，但常見的病害主要集中在下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)和橋面系等部位。常見橋梁工程病害類型如下所示[1]：

（1）下部結(jié)構(gòu)病害：下部結(jié)構(gòu)包括橋墩、橋臺和基礎等部分，這些部位常常受到河水的沖刷、地下水的影響以及基礎的沉降等因素的作用，容易出現(xiàn)一些病害。常見的下部結(jié)構(gòu)病害包括墩臺裂損、河床沖刷、基礎沉降等。

（2）上部結(jié)構(gòu)病害：上部結(jié)構(gòu)是橋梁的主要承載部分，其病害的種類和程度對橋梁的安全性和使用性能影響較大。常見的上部結(jié)構(gòu)病害包括梁體裂縫、混凝土剝落、鋼筋銹蝕等。

（3）橋面系病害：橋面系包括橋面鋪裝、欄桿、排水系統(tǒng)等部分，是直接承受車輛荷載的部分。因此，橋面系的病害對行車安全和橋梁的耐久性具有重大影響。常見的橋面系病害包括橋面裂縫、車轍、排水不暢等[2]。

2 橋梁工程病害對結(jié)構(gòu)安全的影響

橋梁工程病害對結(jié)構(gòu)安全的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）降低結(jié)構(gòu)的承載能力：病害的發(fā)生會導致橋梁的結(jié)構(gòu)性能下降，如出現(xiàn)裂縫、變形、銹蝕等現(xiàn)象，這些都會降低橋梁的承載能力，使其無法承受預期的載荷。

（2）引發(fā)應力集中：病害的存在會導致橋梁的應力分布不均，產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，從而加速結(jié)構(gòu)的破壞。

（3）影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：病害會導致橋梁的整體或局部穩(wěn)定性下降，使其在受到外力作用時容易發(fā)生失穩(wěn)或傾覆。

（4）縮短使用壽命：病害如果未及時得到處理，會不斷惡化，最終導致橋梁的結(jié)構(gòu)安全無法保證，必須提前進行維修或更換。

3 橋梁工程病害處治技術分析

3.1 項目概況

江津（渝黔界）經(jīng)習水至古藺（黔川界）高速公路（以下簡稱“江習古高速”）起于重慶江津柏林鎮(zhèn)（渝黔界），與重慶江津至四面山高速公路對接，止于習水縣岔角灘（黔川界），與四川的敘古高速公路相接。路線全長為80.996 km，全線采用24.5 m的四車道高速公路標準，設計時速為80 km/h。全線設置特大橋7座，大中橋梁98座（不分左右幅），全線橋隧比為45%。

3.2 橋梁主要病害類型

根據(jù)2022年度全線橋梁技術狀況評定結(jié)果，1類橋梁121座、2類橋58座，有一部分橋梁雖整體技術狀況為2類，但存在技術狀況3類及以下的部件。檢測橋梁主要發(fā)現(xiàn)的病害類型如表1所示[3-4。

3.2.1 混凝土施工質(zhì)量較差

混凝土表面蜂窩、麻面；底板保護層過薄，箍筋外露；腹板混凝土剝落，鋼筋外露銹蝕；頂板后澆帶滲水有孔洞，鋼筋外露。如圖1所示。

3.2.2 上部結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系削弱

預制梁板多采用橫隔板連接，橫隔板混凝土施工質(zhì)量差，蜂窩麻面、鋼筋外露銹蝕造成連接部位出現(xiàn)破損、脫落，連接鋼板外露銹蝕。橫隔板處病害產(chǎn)生的主要原因是梁間鉸縫脫落、支座局部脫空等造成各梁間橫向聯(lián)系減弱及支座受力不均衡，從而導致在車輛荷載作用下橋梁橫向分布不均衡，甚至會出現(xiàn)單梁受力的現(xiàn)象，限制了橋梁承載力的發(fā)揮。

3.2.3 混凝土裂縫

檢測報告顯示，裂縫病害主要為蓋梁、橋墩豎向裂縫、梁體腹板縱向裂縫等，裂縫寬度較窄且在限制范圍之內(nèi)。此類裂縫病害主要由于鋼筋保護層厚度偏小及混凝土表面收縮等因素所致，裂縫屬于非結(jié)構(gòu)性裂縫，但裂縫的存在使鋼筋表面鈍化膜破壞，在空氣濕度較大或結(jié)構(gòu)表面有滲水的環(huán)境下引起內(nèi)部鋼筋的銹蝕，從而降低結(jié)構(gòu)的耐久性。具體如圖2所示。

3.2.4 T梁壓迫蓋梁翼緣，蓋梁破損

檢測報告顯示，新店子大橋部分T梁梁端與蓋梁抵死，蓋梁受T梁壓迫產(chǎn)生裂縫、破損。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，病害發(fā)生位置為墩梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)形式，施工時T梁梁底縱坡與蓋梁縱坡不一致，造成下坡方向T梁梁底擠壓蓋梁翼緣；荷載通過T梁梁底與蓋梁接觸面?zhèn)鬟f至蓋梁，從而導致蓋梁翼緣受壓迫而開裂破損。如圖3所示。

3.2.5 支座病害

部分板式橡膠支座存在脫空、不均勻鼓凸及輕微剪切變形、支座老化、開裂以及支座偏位等病害。如圖4所示。

3.2.6 橋面系病害

橋面系病害主要有橋面鋪裝開裂、坑槽、伸縮縫錨固區(qū)開裂滲漏、橡膠條破壞，以及泄水管堵塞、排水不暢等，此類病害在很多橋梁中都有發(fā)現(xiàn)。橋面伸縮縫錨固混凝土開裂破損和橋面鋪裝坑槽、跳車等會降低行車的舒適性，并增大對橋梁的沖擊力。同時，該次檢測發(fā)現(xiàn)很多橋梁的橋面水泄到邊梁翼板、腹板、蓋梁和墩柱上，使混凝土受到水的沖蝕，造成混凝土耐久性降低。

3.3 橋梁病害處治措施

3.3.1 混凝土表面缺陷的處治

表面修補材料采用環(huán)氧砂漿，其抗壓強度大于修補的混凝土強度，與混凝土的正拉黏接強度≥2.5 MPa，且為混凝土內(nèi)聚破壞。

部分構(gòu)件表面存在蜂窩麻面、空洞露筋、剝落銹蝕等現(xiàn)象。這些表層缺陷雖不會引起重大安全事故，但并不意味著表層缺陷沒有任何危害。由于這些缺陷受外界各種因素的影響，加上長年累月地變化，往往會擴大危害性。

對此類病害，梁體采用環(huán)氧砂漿修補，附屬結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)墩臺采用至少比原結(jié)構(gòu)標號高的聚合物水泥砂漿進行修補。若缺陷部位破損體積較大，則采用相對應的環(huán)氧混凝土或聚合物混凝土進行修補[5]。

（1）蜂窩麻面等混凝土缺陷處理。對于構(gòu)件表面存在混凝土蜂窩、麻面、剝落、掉塊、缺損、凹陷等缺陷，首先將缺陷部位表層的舊混凝土全部鑿除，露出新鮮混凝土，然后利用人工除銹的方法對缺陷部位的外露鋼筋除銹，并將混凝土表面清理干凈，最后利用環(huán)氧砂漿對缺陷部位進行修補。

（2）鋼筋銹蝕的處理。鋼筋銹蝕的維修方法和步驟如下：

①鑿除松脫、剝離等已損害部分混凝土。②對鋼筋作除銹處理，并清除混凝土上灰塵，對鋼筋除銹后即進行防銹處理。③涂布混凝土界面劑。④立模、配料澆筑，或噴漿、涂抹施工。所用材料為環(huán)氧砂漿。⑤對新噴涂或澆注混凝土面進行表面處理。

3.3.2 裂縫的處治

對于寬度d＜0.15 mm的裂縫，采用“表面封閉法”。先用鋼絲刷清除縫口表面面漿并打毛，然后用壓縮空氣吹盡縫口浮塵；再用工業(yè)丙酮清洗縫口后，刷上兩層裂縫封閉膠進行裂縫封閉；最后用專用裂縫灌注膠在其表面進行反復涂抹，使膠液滲進裂縫內(nèi)，達到對裂縫的封閉修補。

對于寬度d≥0.15 mm的裂縫，采用“壓力灌注法”，通過壓注專用裂縫灌注膠對裂縫進行修補。采用“壓力灌注法”壓注專用裂縫灌注膠的方法和步驟如下：清潔裂縫—預留并安設底座—封閉裂縫—注入封閉膠液—拆除灌漿器—清除表面封縫膠及底座—結(jié)束。

3.3.3 伸縮縫錨固區(qū)破損的處治

運營過程中車輛局部受到?jīng)_擊，以及梁體和橋臺剛?cè)岫冗^渡問題，皆是伸縮縫錨固區(qū)破損的可能原因。該次設計暫不針對伸縮縫錨固區(qū)裂縫、破損病害進行處理，應在后期加強日常巡查及養(yǎng)護維修，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。針對伸縮縫處止水條破損的橋梁，應將止水條全部更換。

3.3.4 支座病害的處治

對于支座缺失、剪切變形及脫空的現(xiàn)象，在維修時應補充和更換破壞嚴重的橡膠板式支座。若脫空現(xiàn)象嚴重，需增設鋼墊板。同時，為保證支座頂面和梁體底面緊密接觸、支座脫空部位和鋼板接觸緊密并固定，可在脫空部位設置模版灌注專用支座膠，以保證各支座均勻受力。

在處治支座病害時，原則上是能不頂升則盡量不頂升。

對于支座砂漿墊層開裂，應采用設置鋼墊板或設置預制支座墊塊，以及灌注環(huán)氧砂漿或者環(huán)氧樹脂黏結(jié)進行實施。

對于未設置支座的橋梁，應根據(jù)支座墊石的位置設置相應的支座。

對于支座老化、開裂損壞的支座，應采用專用設備（如扁千斤頂）取出進行更換，同時采用環(huán)氧樹脂膠粘貼牢固。

在對縱、橫向變形的支座進行頂升修復時，對于不能恢復變形的支座，須在業(yè)主、設計、監(jiān)理三方在場確認后，進行支座更換。

支座采購及施工前應核實現(xiàn)場實際支座型號與設計是否一致，支座型號以現(xiàn)場實際型號為準，新采購支座其材質(zhì)應為氯丁橡膠。

根據(jù)檢測報告成果，全線橋梁支座病害整體良好，僅個別橋梁存在支座開裂、脫空、缺失等現(xiàn)象。此次加固處理僅針對開裂、脫空嚴重的支座及缺失支座進行支座更換或補齊，其余支座問題暫不處理，但應加強后期監(jiān)測，如病害繼續(xù)發(fā)展則及時采取相應措施進行處理。

3.3.5 T梁壓迫蓋梁翼緣，蓋梁破損病害的處治

該次加固設計采用對蓋梁切割開槽的方式使T梁與蓋梁翼緣分離，防止蓋梁進一步被破壞。蓋梁切割后需對混凝土表面進行清理、打磨，要求做到無水濕、無油污、無灰塵及其他污物，確保混凝土面平整、干燥。

針對蓋梁表面混凝土存在較嚴重的破損、剝落等缺損病害，應將缺損部位表層的舊混凝土全部鑿除，露出新鮮混凝土，然后利用人工除銹的方法對缺損部位的外露鋼筋除銹；再將混凝土表面清理干凈、人工鑿毛后，利用環(huán)氧樹脂混凝土對缺陷部位進行修補；最后在病害部位粘貼碳纖維布并進行封閉，粘貼范圍為新舊混凝土交界處外延50 cm，碳纖維布需粘貼兩層。

4 結(jié)語

橋梁養(yǎng)護并非簡單的修補工作，而是一項系統(tǒng)性、長期性的工程，需要以科學的態(tài)度和方法，對橋梁進行全面、細致的檢測和評估，進而制定出針對性強、效果顯著的養(yǎng)護方案。針對橋梁工程使用中出現(xiàn)的常見病害制定合適的養(yǎng)護措施，有利于提高橋梁使用的安全性和使用壽命。隨著新材料、新技術的不斷涌現(xiàn)，橋梁養(yǎng)護工作也應與時俱進，積極探索和應用新的養(yǎng)護方法和手段，提高養(yǎng)護效率和質(zhì)量。

參考文獻

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