公路桥梁常见病害治理及技术状况评定

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张 宁

(甘肃省定西公路事业发展中心渭源公路段,甘肃 定西 748200)

公路桥梁投入使用后,由于各种因素的影响,最终会导致桥梁产生一些病害。这些病害都将影响其使用功能,造成严重交通事故,严重时甚至发生坍塌事故。为保护人民生命财产安全,大量从业者都对桥梁病害产生的成因、处理措施、预防措施等进行了细致的研究。总的来说,产生桥梁病害的原因主要有如下几类。

1.1 结构缺陷

这是桥梁病害的主要原因之一。造成桥梁结构缺陷的因素有很多,既有设计方面的,也有施工方面的。在桥梁工程设计时,往往都会按照相关设计规范,并经过一系列复杂的结构计算,同时考虑富余一部分安全系数,最终进行施工图设计。如果在桥梁结构受力计算的时候取值错误或者安全系数不足又或者选用规范错误,都可能导致桥梁存在结构缺陷;
施工方面是使桥梁存在结构缺陷最主要的因素,在桥梁施工时,有多种原因可能导致桥梁结构出现缺陷。首先是原材料,如果使用了不合格的原材料,如钢筋、水泥、钢绞线等,则可能导致结构缺陷的产生;
其次是施工过程,如果未按相关规范要求施工,如预应力结构张拉时张拉力不足或者压浆不饱满或者钢绞线断丝滑丝数超过规定等[1]。

1.2 超载现象严重

由于过分追求利益,货物运输往往都存在很严重的超载现象,已大大超出设计时已充分考虑的安全系数,由于超载引发的桥梁坍塌等事故已多次见诸报端,由此可见,超载也是桥梁产生相关病害的重要原因之一。公路桥梁长时间在超负荷的荷载作用下,可能出现一些不可逆的损伤,从而导致桥梁产生相关病害。

1.3 不可抗力

这种因素对于公路桥梁来说往往是致命的。突发的地震、洪水、泥石流、台风等都会对桥梁带来巨大的伤害,甚至导致桥梁坍塌。因此,自然灾害过后一定要对桥梁进行检查,如有必要,应对其进行全面评估。经评估后,应按相关要求进行加固补强,以确保桥梁能正常使用,防止发生事故。

1.4 环境因素

环境因素主要体现在雨水、冰冻、强风等环境因素对桥梁造成的损伤,并造成一些列的病害。如钢筋锈蚀、混凝土碳化、混凝土开裂、冻融破坏、氯离子渗透等。环境因素对桥梁造成的损伤,往往不是单一的,而是多种因素共同作用的结果。如混凝土开裂后,如果裂缝穿过混凝土保护层,则会造成钢筋锈蚀,如果环境中氯离子含量较高,则会加速钢筋锈蚀的产生。一旦这些损伤积累到一定程度[2],则会对桥梁造成致命的伤害。

1.5 养护不足

这主要体现在两方面:一是桥梁管养单位对桥梁养护认识不到位或技术力量欠缺或资金不足。如根据技术状况评定,桥梁应进行大修,为节省资金,仅进行了日常养护;
又比如,本该30 d 检查一次的桥梁,因为技术力量不足,改为60 d 检查一次。二是桥梁养护施工单位对桥梁养护不彻底或质量不能满足相关要求。如施工单位使用不合格材料以次充好;
又比如养护时间不足,本应养护7 d 的仅养护4 d 等。这些原因都会导致桥梁加速老化,缩短了其寿命,最终导致桥梁病害不断出现。

2.1 裂缝

以箱梁裂缝为例,阐述桥梁裂缝处理措施。根据裂缝宽度的不同,一般有两种处理方法。当裂缝宽度小于0.15 mm 时,对裂缝进行封闭处理即可;
当裂缝宽度大于或等于0.15 mm 时,应进行灌浆处理。灌浆施工工艺:检查并标记裂缝→裂缝表面清理→压浆嘴预埋→裂缝封闭→制备浆液→灌浆→养护至固化→裂缝封闭。第一,应检查裂缝的宽度及数量,并在箱梁裂缝处用记号笔进行标记;
第二,对裂缝进行表面清理,主要是采用工具将裂缝表面的浮浆及杂物清理干净;
第三,沿着裂缝的走向,选择预埋压浆嘴的位置,其间距宜控制在400~600 mm,然后预埋压浆嘴。值得注意的是必须要有灌浆孔以及排气孔,否则难以灌浆;
第四,制备浆液并灌浆。当最后一个排气孔排出与灌注浆液相同稠度的浆液时,再稳压2~3 min 即可停止灌浆;
第五,养护至浆液固化后,封闭整条裂缝。某箱梁腹板裂缝见图1。

图1 某箱梁腹板裂缝

2.2 漏筋、钢筋锈蚀

漏筋、钢筋锈蚀主要原因是局部混凝土剥落,从而使钢筋直接暴露于环境中,长时间受到水的侵害,最终导致钢筋锈蚀。对于这类问题的处理,首先应检查钢筋锈蚀是否严重。若不严重,可直接在外露钢筋涂刷阻锈剂,并用高强度水泥砂浆抹平,其厚度应不小于原设计保护层厚度;
若锈蚀严重,则首先要凿开锈蚀部分的混凝土,直至露出新鲜的混凝土面,然后再对已锈蚀的钢筋进行除锈处理,确保其表面没有锈蚀后再对其涂刷阻锈剂,一般至少应涂刷2 遍,对凿开的混凝土进行清理,清除松散部分后安装镀锌钢丝网,网孔尺寸不宜过大。最后再用高强度水泥砂浆抹平。

2.3 支座脱空、剪切破坏

桥梁在使用过程中,支座脱空及剪切破坏是非常常见的。造成这种病害的原因有很多,如支座安装质量较差、垫石不平整、局部应力过大等。因此处理措施一般为更换支座。无论是采用的哪种支座更换的施工方法,都离不开“顶升”和“落梁”这两施工步骤。目前主流的支座更换工程均是要求不封闭交通的,故对顶升、落梁的精度要求极为严格。顶升的速度应缓慢平稳,不得大于1 mm/3 min,同一墩台的横向顶升位移偏差不得大于0.1 mm,相邻墩台间的顶升位移偏差不得大于3 mm。

2.4 伸缩缝治理

公路桥梁在使用一段时间后,随着杂物填塞或材料老化,往往使伸缩缝难以正常工作,进而危及桥梁使用安全。对于这类病害,可采取如下措施:嵌入缝中固化形成具有耐老化、稳定性高的弹性体,能够快速适应接缝的往复伸缩和剪切变形,具有塑性变形小而自身不被破坏的性能,与型钢及水泥混凝土粘结力强,韧性持久。该工艺施工工艺简便、技术要点易掌握,可操作性强,后期维护成本低,封闭交通时间短,一般2 h 左右,即可开放交通。施工工艺:除锈清理→除尘→局部处理→填充泡沫条→灌胶→开放交通。灌胶完成后,立即清洗施工器具,运走施工杂物。常规情况注胶2 h 后,胶体表干后即可开放交通,特殊情况如伸缩缝较宽较深、温度较低等情况下,开放交通时间会相对延长。

3.1 公路桥梁检查

桥梁的检查,一般可分为经常性检查、定期检查及特殊检查三种形式。其中经常性检查的检查频率一般较高,以目测为主,主要检查桥梁的外观、排水、伸缩缝工作情况、有无明显缺陷等,主要目的是排查桥梁结构是否有受损,有无车、船撞击,墩台或基础有无明显受损,交通安全设施、标志等是否完好等,是一种比较基础性的检查。定期检查则是对桥梁的主体结构及其附属部件的一种全面性检查。一般新通车运营的桥梁使用满1 年后就必须进行一次定期检查,后续使用过程中至少每3 年需进行一次定期检查,或者在经常性检查中发现存在较大问题的桥梁也应立即安排一次定期检查。其主要目的是通过对桥梁系统、全面检查,发现存在影响其使用的安全隐患,对桥梁技术状况进行全面评定,为桥梁维修、保养提供依据,并纳入年度养护计划。定期检查主要采用裂缝宽度及深度仪、桥梁检测车等相关仪器对桥梁进行全面“体检”[3]。特殊检查主要是在特殊情况下的检查:一是当桥梁遇到洪水、地震、泥石流、台风或者车辆及船只撞击等自然灾害时,为查明桥梁受损状况,是否应采取应急措施的一种检查;
二是当经常性检查或定期检查中,发现桥梁受损已达到一定程度,为进一步确定受损的原因及程度,开展有针对性的检查。特殊检查的主要形式为现场试验,通过对桥梁现状进行验算与分析,确定采取何种措施应对的主要手段,如有必要,应立即关闭桥梁交通。特殊检查流程图见图2。

图2 桥梁特殊检查流程图

3.2 公路桥梁技术状况评定

涉及到桥梁技术状况评定主要在定期检查中。分别对桥梁上部结构、下部结构及桥面系进行技术状况评定,其评定流程见图3。桥梁经技术状况评定后,分为5 级[4],分级表见表1。

图3 桥梁技术状况评定流程图

表1 桥梁技术状况评定分级表

桥梁总体技术状况评分,可按下式计算:

式中,Dr代表桥梁总体技术状况评分,取值范围为[0,100];
BDCI、SPCI、SBCI 分别代表桥面系、桥梁上部结构、桥梁下部结构的技术状况评分,取值范围均为[0,100];
Wd、Wsp、Wsb分别代表桥面系、桥梁上部结构、桥梁下部结构在全桥中的权值,分别取0.2,0.4,0.4[5]。

通过(1)式能对全桥进行整体评定,根据评定结果,可将桥梁分为5 类。其分类界限见表2。

表2 桥梁技术状况分界表

桥梁日常养护是一项重要且繁琐的工作,通过对上述几种常见桥梁病害的分析与治理,可以使广大桥梁养护工者对桥梁养护工作有一定的认识,然而桥梁

根据桥梁技术状况评定,可分别对不同类型技术状况的桥梁进行分级管理,有针对性的对桥梁结构进行养护、维修,从而达到桥梁结构使用安全的目的。检查及评定,则是桥梁进行病害治理的基础工作之一。当我们充分掌握了这些技能后,才能更好的为广大人民群众提供安全、高效的出行条件,才能为社会贡献出自己的一份力量。

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