浅析道路桥梁结构病害与加固方法

赖润生

【摘 要】 近年来，我国的交通运输事业取得了很大的发展，伴随这很多道路桥梁的病害问题也随之产生，有的甚至给人们的出行造成一定的损害，道路桥梁的使用功能已经损害，因此如何提高其承载力和使用功能，成为我们应该注意的问题。基于此，本文对道路桥梁结构病害与加固的相关问题进行了具体分析。

【关键词】 道路桥梁；桥梁结构；病害加固

道路桥梁是我国交通不可或缺的组成部分，道路桥梁建设的优劣决定了国家经济与文化发展的快慢。目前，人们加大了对道路桥梁工程建设的关注度，必须要加强路桥质量建设。我国部分路桥的建设年限较久，其服务寿命已突破极限，桥梁一旦发生事故，将会带来极大的危害和伤亡。如何有效分析道路桥梁的病害并及时进行加固防护，是我国桥梁工作人员必须研究并解决的一项重要课题。

一、道路桥梁存在的病害问题

1.裂缝

裂缝是混凝土道路中最普遍发生的病害现象，也是我国道路桥梁病害问题中须首要解决的。裂缝问题会严重危害道路桥梁的耐久性与承载力，且不同程度的裂缝，其危害程度也不尽相同，程度轻可妨碍司机驾车的舒适度，程度重可直接危害车辆及人身安全。此外，路桥裂缝会损害鋼筋保护层，从而诱发钢筋锈蚀。

2.剥蚀

剥蚀破坏路桥的外观形态，包括：路桥表面的酥松起皮、剥落、露石、蜂窝麻面等现象。路桥表面产生的剥落或剥离，会引起构件截面积减小，应力增大，导致空气或其他有害物质的内侵蚀作用更容易发生。依据发生原因不同，剥蚀现象可以分为风化剥蚀、水质侵蚀、冻融剥蚀等等。

3.钢筋锈蚀及混凝土碳化

钢筋锈蚀是道路桥梁损坏最主要的原因之一。钢筋锈蚀后会引起体积扩大膨胀，混凝土承受较大拉力而开裂。混凝土碳化达到一定程度时，道路桥梁会产生裂缝，减少了路桥的服务期限，破坏了路桥的安全性。

4.混凝土内部的毛细管孔及气泡

混凝土中不可避免地存在毛细管孔，这就使得空气中的水、氧气、二氧化碳等物质快速进入混凝土内部，并且腐蚀钢筋。这又很大程度上降低了道路桥梁的耐久性与安全性。

5.地基不均匀沉降

在一些地质条件较为特殊的地区，如山区、湿地等地建设路桥，要格外注意。如果不重视处理地基问题，则很容易发生地基不均匀沉降现象，严重危害道路桥梁的安全，引起桥面开裂，桥体滑动下沉等灾害。

6.其他病害

除以上较为典型的路桥病害之外，还有无法预知的自然灾害等原因引起的路桥破坏现象，例如洪水、泥石流、酸雨等等，道路研究工作者也要相应地引起重视，防患于未然。

二、路桥加固施工原则

1.最大化利用

在对道路桥梁主体及结构进行加固后，其承载能力会得到提升。但是在加固施工过程中，一旦处理不当，就会破坏其他零部件的稳定性，致使路桥整体结构失去平衡。所以，在对路桥进行加固时，要注意各项数据和性能指数的检测，在原本的结构能够满足实际的使用标准后，对其进行完善，方可使桥路建设工程发挥它最大的作用，从而造福于人民和国际经济建设。

2.前期全面勘察

路桥建设是一项复杂而又琐碎的工程，涉及的专业领域多种多样，还与周围环境等相关联。如果前期准备工作不到位，就会严重影响到后续的施工进度和路桥的使用状况。所以，在道路桥梁施工时，需要综合考量其建设涉及到的种种因素，做好实地考察工作，充分了解路桥工程建设的目的与意义以及路桥所处区域的交通量、自然环境、地域特点、水文地质问题等等方面。在设计的过程中，对可能出现或者遇到的问题进行应急措施规划，以保证施工的顺利展开。

3.做好前期设计工作

纵观目前我国的路桥工程建设，很多施工单位会雇佣设计单位进行设计工作。但是很多设计单位为了获得更多的经济利益，会缩短设计周期，而且设计图纸简单粗糙，导致在实际的施工过程中，施工人员看不懂图纸，更不明白设计方案具体是怎么执行的，致使施工项目不能按时竣工。另外，设计单位不进行实地考察，就忽略了施工环境深层次的隐患，由于设计方案与实际施工严重脱节，导致在后期施工过程中，需要对原有的设计进行修改和完善，这在一定程度上增加了施工成本。总而言之，一方面，要做好路桥的设计工作，另外一方面，需要对设计方案进行完善和优化，根据施工中会遇到的具体问题，结合天气地质等因素变化会对路桥结构造成的影响，选出最理想和最科学的加固施工方案。

4.注意路桥整体效应

路桥的加固通常可能只是对零部件或者部分结构的处理，但路桥是一个极为复杂的结构，结构之间会相互作用和影响。所以如果一个零部件发生了变化，可能会影响到其他结构的性能甚至是整个路桥的稳定性。因此，在对道路桥梁结构进行加固时，要注意整体效应，不能目光短浅，由于一个部件的调动，可能就会影响了路桥工程的整体质量。

三、道路桥梁病害加固的具体技术措施分析

1.道路桥梁的裂缝修补技术

道路桥梁的裂缝修补要根据具体实地检测而定，检测图纸提供了明确的施工补救方案，其目的在于恢复结构物的防水性和耐久度。其常用对开槽法修补、粘钢补强、粘碳纤维补强、水泥灌浆、化学灌浆等几种裂缝处理措施进行。

先是裂缝的分类与调查：宽度大于0.15mm的裂缝进行灌浆，宽度在0.05mm～0.15mm之间的裂缝进行封闭。

（1）表面处理。宽度在0.05mm～0.15mm之间的裂缝进行裂缝封闭处理。为了提高道路桥梁的防水性和耐久性，可以在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料，对于裂纹宽度有变化的裂缝，要设法使用有伸缩性的材料。

表面喷涂法，喷浆修补前，经过凿毛处理过的裂缝表面，要在其中喷射粘性高、密实的水泥砂浆，对裂缝进行封闭保护，进行喷浆之前，在结构表面要将表面剥离的部分进行去除，用清洁水冲洗，将基层湿润之后进行喷浆，要保证喷浆的质量。

（2）注浆法。宽度大于0.15mm的裂缝进行灌浆，在已经有了明显裂缝的地方注入树脂或水泥类材料，可以有效的修复道路桥梁的内伤。目前通常采用化学灌浆（chemical Grouting，即“壁可法”裂缝补强加固），是将经一系列工序配置好的专用高分子材料粘接剂（本工程采用ST-GT518裂缝灌注专用胶），通过化学灌浆泵等压送设备将其注入裂缝中，使其渗透、扩散、胶凝或固化，从而实现对混凝土建筑物裂缝进行修补的一项缺陷补强、加固技术。其施工工艺及要点如下：

化学灌浆根据灌浆的压力和速度，分为高压快速灌浆法和低压慢速灌浆法。本桥采用的是低压慢速灌浆法。

1）裂缝观察：用裂缝放大镜观察裂缝，分析记录渗漏情况，以确定需要灌浆的裂缝数量，灌浆孔位置及间距等。

2）裂缝清洁处理：沿裂缝两侧各3～4cm宽度范围用钢刷及毛刷清理干净，此区域为灌浆影响区，特别需要清除混凝土裂缝附近的浮尘、油污、凿除混凝土表面析出物，在封缝与安装底前用抹布擦净，确保表面干净、润湿。

3）钻孔：使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm，钻孔角度宜≤45°，钻孔深度≤结构厚度的2/3，且必须超过裂缝的深度，但不得将结构打穿（壁后灌浆除外），钻孔与裂缝间距≤1/2结构厚度，钻孔间距为20～60cm。同一条裂缝上的全部灌浆孔一次钻成。

4）埋嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头），并用专用内六角扳手拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，不漏水。

5）洗缝：用高压清洗机以6Mpa的壓力向灌浆嘴内注入丙酮液或洁净水，观察出水点情况，当观察到回水反清，则确认清洗干净缝隙内的析出物及其他残留物、粉尘等。

6）通气试验：灌浆前进行通气试验，一方面了解灌浆也与裂缝是否通畅，检查封缝是否有效，确定可否灌浆；另一方面则可吹出孔及缝隙内的水分，提高灌浆效果.

7）封缝：将洗缝时出现渗水的裂缝表面用水泥基防水材料或快干水泥进行封闭处理，目的是在化学灌浆时不跑浆.

8）浆材配制：浆材配制时应置于容器内，用搅拌器搅拌至色泽均匀。搅拌用容器及搅拌器具不得有油污及杂质。应根据每次灌浆量决定浆材的拌和浆量，最好每次基本用完配制的浆材，以免浆液长时间暴露在空气中.

9）灌注浆胶：使用高压压浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。立面灌浆顺序为由下向上；平面可以从一端开始，单孔顺序连续进行。灌浆过程中，邻孔可以做为排水、排气孔，当相邻孔开始出浆，等排除积水后，开始灌注邻孔，第1孔仍保持压力灌浆，当第3孔出浆时，视进浆情况停止第1孔灌浆（第1孔出现不进浆或在最大压力下，进浆率<0.05Lpmin，延续灌注时间≮60min，可停止第1孔灌浆）。灌浆压力保持在0.1～0.3Mpa，当灌到最后一个灌浆嘴时，应适当加大压力进浆。灌浆期间应观察是否还在进浆。灌浆结束标准以不吸浆为原则，如果吸浆率<0.01Lpmin，应维持至少10min，可作为结束标准，停止灌浆。

10）拆嘴：灌浆完毕后，确认不漏浆即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴，清理干净已固化的溢漏的灌浆液。

11）封口：用水泥基防水材料或快干水泥进行灌浆口的修补、封口处理。12）防水：用聚氨酯防水材料将化学灌浆部分涂3遍，宽度两侧各宽出10～20㎝，两端长出20～30㎝，以作表面防水处理。

粘结钢板封闭法，进行完裂缝的处理之后，要在裂缝处进行钢板的粘结，对钢板进行加压一般采用膨胀螺栓，这样对出现的主拉应力裂缝能够有效的进行控制，要保证裂缝的方向与钢板粘结的方向相互垂直。

2.桥梁结构加固新技术——喷射混凝土

进行混凝土的喷射时，要采用专业的喷射机械，运用空气压缩和其他动力，保证拌合料按照一定的比例进行，这样经过管道时，在需要喷射的表面上就能高速的喷出，迅速的进行凝结硬化，不用经过振动捣实，进行喷射的过程中，集料与水泥会连续反复的进行撞击，混凝土就会被压实，同时由于采用的水灰比比较小，就会具有比较良好的耐久性和比较强的力学强度，目前采用的在喷深混凝土中掺入合成纤维的办法，对混凝土的性能能进行有效的改善，采用合成纤维的混凝土除了抗拉、抗压、抗弯、抗剪能力强之外，耐腐蚀、耐磨性较好，有比较好的阻裂性能，抗碎裂型、抗疲劳性比较好，抗冻融、抗渗的性能比较好，进行施工的过程中，由于其具有比较强的粘聚性，出现回弹的可能性会大大的降低。

3.桥梁上部结构加固技术

外部粘贴加固法、加大截面加固法、改变结构体系加固法、外部预应力加固法等都是进行梁式桥上部结构加固增强的主要技术。在加大截面加固法中，要根据采用增大构件的截面面积，根据荷载大小和净空条件不同，选用加配钢筋和加大截面面积两种加固方案；在外部粘贴加固法中，在环氧树脂粘合剂的作用下，在结构的外部采用玻璃钢、型钢等材料对整个结构的承载力能有效的提升，这种办法一般适用于需要大幅度增加结构承载力、构建尺寸受到限制的情况，粘合剂在其中有很大的作用，因此对其质量要进行保证；在增设的构件或原有构件上，运用预应力原理，施加一定初始应力的加固方法就是外部预应力加固法，采用此种方法对采用对自重应力能有效的抵消，这样跨中挠度作用就会减小，甚至被卸载；同时，可以采用增设桥墩或支撑的方式，对结构体系加固法进行改变，承载力就能有效的提升，起到有效加固的作用。

粘贴碳纤维布的工艺分析

1）准备工作

将碳纤维布按设计要求的尺寸裁剪好，同时按设计配比配置、搅拌好浸渍胶。

2）开始粘贴

用滚筒刷将粘贴胶均匀刷遍整个梁底，在布的搭接处要多涂刷一些；接着将裁剪好的碳纤维布覆盖到胶上，再用光滑滚子顺直沿布的纤维方向反复滚压至浸渍胶渗出碳纤维布外表面，以去除内部气泡，使碳纤维布充分浸润，并且确保与梁体粘贴紧密；粘贴完第一层后用同样方法粘贴第二层、第三层；最后在最外一层碳纤维布铺好并碾压实后，在外表面均匀涂抹一层粘贴胶。

3）养护

粘贴好碳纤维布后，需要24h以上养护时间，期间确保不受外力硬性冲击、荷载等干扰；为达到设计强度，浸渍树脂固化温度≥5℃，平均气温为20℃～25℃时，固化时间≥3～7d，平均气温为10℃时，固化时间≥7～10d。

贴钢施工工艺分析

1）加固前梁底处理，打磨梁底面，用环氧砂浆修补梁的损伤，缺损部位（本次试验，梁预裂后无损伤部位），打孔植内爆胀管（粘贴钢板后设置抗剪连接螺栓）清理梁底粉尘，保持表面干燥清洁。

2）打磨钢板粘贴面，清除铁锈并使表面呈现粗糙状。

3）按比例配制粘钢胶并搅拌均匀，将配制好的粘钢胶涂于梁底和钢板表面，将钢板贴在梁底已涂好的胶上充分挤压，直到将粘钢胶从钢板边缘挤出，拧紧螺栓使钢板充分与胶接触，确保内部没有空气和孔洞。

4）用钢制小锤敲击表面听其声音，以检验粘贴质量，当有异样声响的数量小于敲击总数的1/10既为合格。

综上所述，道路桥梁结构病害是诱发交通事故的重要影响因素，直接威胁到了行人与车辆的安全。因此，必须认真研究道路桥梁结构病害成因，来应用更为有效地道路桥梁加固技术来不断地提高其安全性能，从而来保证交通正常运行。

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