探讨高速公路桥梁常见病害防治措施

2012-04-10吕建军李春香

城市建设理论研究 2012年6期

吕建军李春香

摘要：高速公路桥梁常见病害一直是困扰公路建设的难题，本文通过对高速公路桥梁进行了调查、勘测，发现一些具有普遍性的病害，分析病害原因，提出了相应的防治措施。

关键词：高速公路桥梁；病害；裂缝；钢筋锈蚀；防治

1．引言

近年来，我国桥梁工程建设取得了举世瞩目的进步，然而随着交通事业的发展和在役桥梁使用年限的增加，高速公路桥梁的病害问题日益突出，桥梁改造维修加固任务十分繁重，并且耗资巨大。一般而言，如果能认真施工，并在运营期间仔细检查与维护，混凝土桥梁的预期寿命可以达到75~ 100年，桥梁的养护维修经验表明，病害及早发现，及时整治，就能延长桥梁的使用寿命。

2．高速公路桥梁常见病害

2.1裂缝裂缝是高速公路桥梁中最普遍、最常见的病害之一，不产生裂缝的桥梁是不存在的。而且裂缝往往是多种因素联合作用的结果。裂缝对钢筋混凝土桥梁的危害程度不一，严重的裂缝如贯穿缝、网裂等将会严重危及桥梁的运行安全。裂缝往往也会引起其它病害的发生，如钢筋锈蚀、冻融破坏等，这些病害与裂缝形成恶性循环，会对桥梁的耐久性产生极大的危害。

2.2地基不均匀沉降引起的破坏

由于地基不均匀沉降引起的破坏对高速公路桥梁的影响是比较大，如翼墙和锥坡的下沉、滑动、开裂，毛石墩台的贯通缝等。软基在荷载作用下产生的较变形后沉降是导致桥台与路堤沉降差的

主要因素。

2.3粱端头局部破损

粱端头局部破损主要是由于填缝材料老化或根本没使用填缝材料，使雨水渗漏，导致钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后体积会膨胀，从而对钢筋周围混凝土产生张力导致开裂破损，开裂后雨水和化冰盐更容易进入混凝土裂缝，形成恶性循环，加快了钢筋的锈蚀过程和受冻融破坏的程度，使得病害更加严重。

2.4剥蚀混凝土的剥蚀主要是由冻融循环和水质侵蚀两种因素造成的。混凝土结构在饱水或潮湿状态下，由于外界正负温度变化过大而造成混凝土中毛细管和孔隙中水分遇冷结冻时体积膨胀受阻，混凝土中产生拉应力，而遇热时水溶解周边混凝土应力又松弛下来，这样应力不断反复，使混凝土的疲劳应力降低或超过混凝土的疲劳应力，造成混凝土由表及里逐渐剥蚀，这一破坏现象称为冻融破坏。

冻融剥蚀破坏会使钢筋混凝土梁桥的墩台、梁板、桩等钢筋混凝土结构的有效面积减少，并诱发钢筋锈蚀，加快破坏，致使桥梁的承载力和稳定性下降。在整个过程中，混凝土的含水量和环境温度变化起了决定作用，是发生冻融破坏的必要条件。冻融对混凝土结构破坏作用的大小取决于混凝土的抗冻性、饱水程度、混凝土所处环境的最低温度、冻融速率、最大冻深和年冻融循环次数等因素。影响混凝土抗冻性的主要因素有混凝土的水灰比、含气量、水泥品种、骨料质量、外加剂和结合料等。冻融破坏形态可表现为表面脱落、冰冻裂缝、冻胀等。冻融对桥梁结构的破坏是比较大的，应引起足够重视。

2.5混凝土碳化与钢筋锈蚀

混凝土的碳化是一种化学腐蚀。当空气中二氧化碳渗透到混凝土内，就会与碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低，这个过程称为混凝土碳化。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，空隙中饱和氢氧化钙溶液充满了混凝土，混凝土中的凝土碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的保护层。混凝土碳化后会使碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气的条件下，就会削弱混凝土对钢筋的保护作用，导致钢筋生锈。影响混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先是水泥品种，因不同的水泥中所含硅酸钙和铝酸钙盐基性高低不同；其次，影响混凝土碳化主要还与空气中的二氧化碳浓度高低、湿度大小有关，在干燥和饱和水条件下，碳化反应几乎停止。

3高速公路桥梁常见病害防治措施

3.1裂缝的防治措施

3.1.1优选施工方案

采取良好的施工方案，对控制混凝土裂缝有很大的关系。施工方案主要应确定一定的浇筑量，施工缝间距、浇筑时间、位置及构造、振捣和运输等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承力较小的部位。水平施工缝位置的设留也应加以注意，一般来说，水平施工缝应尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在混凝土的受拉区，确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的时间。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度。

3.1.2提高施工质量

由于施工质量原因而产生的裂缝发生率是最大的，如果在施工时能控制住了裂缝，那么在使用阶段出现裂缝的可能性也就降低了。因此，预防裂缝的主要阶段是施工阶段，在施工阶段要注意以下几个问题：(1)选择合适的配合比，配合比的选择不仅要满足强度要求、施工要求，同时还要从防止产生裂缝的需要出发。在满足强度的原则下，尽可能减少水泥用量。(2)钢筋的成型和模板安装位置要准确、牢固，以免施工中发生变形。钢筋上的污物和氧化层要清除，以免影响黏结力。(3)浇筑和振捣操作要合理，特别是振捣操作技术往往被忽视，过分的振捣对水泥混凝土均匀有害，振捣不足也不能保证混凝土应有的密实度，振捣的程度要恰到好处。

3 .1.3加强养护管理

养护的目的是使混凝土正常硬化，强度增长，不受或少受外界影响。关键是设法使混凝土温度慢慢下降到接近外界气温，缩小降温过程的温差。以便减小温度应力，尽量防止裂缝的产生。常规的养护方法是喷水，对一般混凝土结构，减少表面收缩，防止龟裂是可行的。大体积混凝土由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，其养护就不能只满足于常规方法。具体说，尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以混凝土强度增长最快的阶段为准，即7~ 28d。

3.2地基不均匀沉降的防治措施

3.2.1加桩加固

当桥台基底下有软卧层或桥台基础未置于坚硬的岩石基础上而发生沉降以及桥墩的基础被严重冲刷时，可采用在桥台外围加桩，在沉井基础内加桩，或者在桥墩上、下游加桩的方法对上述墩、台进行加固。通常采用的加桩方法有旋喷桩加固、钻孔桩加固、预制混凝土桩加固以及钢管桩加固等。

3.2.2顶推加固对于发生桥台水平位移的混凝土桥，可采用顶推法消除因桥台位移引起的病害。最后，用钢筋混凝土箍套加固：当墩、台或桩等下部结构因承载能力不足、施工质量不好、水流冲刷磨损、风化剥蚀、排水不良以及其他因素如地震、火灾、船舶和漂浮物撞击等造成损坏、变形、侧移及鼓肚等各种病害时，可以采取在有缺陷的墩、台和桩基等的外围浇筑一层钢筋混凝土箍套的方法进行加固。

3.3粱端头局部破损的防治措施

3.3.1拆除原有伸缩缝的填充材料。

3.3.2基层处理将伸缩缝两边各宽约40cm范围内的铺装层混凝土凿除并用高压水枪清洗干净，涂刷2遍“优止水”，处理原预埋螺栓锚筋及露出的桥面钢筋。

3.3.3伸缩缝防水处理

(1)用小扁凿凿除旧的填缝料，用钢丝刷清理缝壁，并清理干净缝内尘土。

(2)用水盾防水胶底漆涂刷缝壁。

(3)在伸缩缝的两侧路面上各撒一层石粉，防止灌填接缝材料时污染路面；凿挖或钻成埋置螺栓用的锚筋孔，并预先埋好锚筋；锚筋必须埋设牢固，在孔内灌注调和好的“立止水”，使其不易拔出。

(4)缝的下部可填25~ 30mm高的泡沫塑料嵌条。

(5)用防水胶面漆灌缝，缝顶部须留有5mm膨胀空间。

3.4混凝土碳化的防治措施

3.4.1水泥的选择

在施工中应根据建筑物所处的地理位置、周围环境等因素，选择合适的水泥品种；对于水位变化区以及干湿交替作用的部位或较严寒地区选用抗硫酸盐普通水泥；冲刷部位宜选高强度水泥；