公路桥梁伸缩缝病害产生的原因及养护措施

2018-05-02莫海雄

城市道桥与防洪 2018年3期

莫海雄

（海南省公路管理局定安公路分局，海南定安 571200）

0 引言

伸缩缝是公路桥梁构造的重要组成部分，其对于连接桥梁上部结构、调解桥梁结构物理性能引起的位移等有着重要的意义。随着我国公路桥梁建设水平的不断提高，交通运输车流量和荷载量不断增加，对公路桥梁伸缩缝质量提出了更高的要求。若伸缩缝施工质量不过关，会因车辆的反复荷载作用形成混凝土破损、松动、坑槽等病害，如不对其采取及时有效的加固措施，会导致病害程度加深，直接影响桥梁服务性能和使用寿命。可见，强化对公路桥梁伸缩缝病害的研究，以及伸缩缝养护管理，发展伸缩缝加固技术具有很大的现实意义。

1 公路桥梁伸缩缝类型及功能

公路桥梁伸缩缝可有效调节因行车而造成的桥梁压力，并对材料结构位移具有良好的调节功效。通常情况下，公路所建地区自然环境具有多变性，且其湿度、温度等具有相对差异性，因此桥梁结构易发生变形，车辆在行驶过程中对桥梁产生压力作用，因此长久使用会对桥梁的安全性产生一定影响。伸缩缝的设置可最大限度降低自然因素及人为因素对桥梁造成的危害，从而保证车辆行驶过程中平稳度的提升。公路桥梁伸缩缝的类型多种多样。例如：填塞式伸缩缝其施工过程较为简易，投入资金较少，但若当地温度较高，易导致伸缩缝内部的填充物件由于高温而造成膨胀，温度降低后会实现冷缩，其内部填充材料无法复原便会造成缝隙的出现，久而久之会使杂物进入缝隙影响伸缩缝的防水性，从而影响公路桥梁的使用年限；橡胶材质伸缩缝在使用过程中具有较好的紧密性及抗震性，且其伸缩量较大具有一定的竖向刚性；除以上类型伸缩缝外，还具有钢板式、型钢、组合式等伸缩缝。

2 伸缩缝病害类型及产生的原因

2.1 伸缩缝常见的病害类型及成因

型钢伸缩缝变形，是由于橡胶止水带破损、锚固区混凝土碎裂、网裂、型钢伸缩缝严重变形、伸缩缝焊缝断裂。伸缩缝橡胶损坏，主要因为铆钉松动、橡胶板变形、断裂等。伸缩缝堵塞，主要因为沙石等杂物的积累，导致伸缩缝丧失自由涨缩的性能，温度升高时主梁不能自由伸展，严重时梁与梁之间的推力会导致主梁的顶起或桥台背墙开裂。伸缩缝过窄，是由于安装时伸缩缝的宽度不适当，致使预留压缩量不够，伸缩缝出现挤死，随着内应力增大最终挤坏伸缩缝体混凝土，造成桥面出现坑槽等。伸缩缝高差，主要由于桥台沉陷、安装误差以及支座垫石碎裂等，造成桥梁一侧低于路面一侧，形成桥头跳车现象，又由于桥头跳车在伸缩缝附近引起较大的冲击荷载，导致伸缩缝破损。

2.2 设计方面的原因

安装时，开口预留伸长长度不够，导致橡胶条容易拉断，当桥面雨水下漏时，支座等金属结构件出现锈蚀，台背与梁头之间杂物进入，容易挤坏台背和梁头。伸缩缝两侧的型钢高程不统一，此外型钢刚度不够，在安装使用过程致使型钢出现变形。伸缩量计算不准确，忽视了伸缩装置的实际温度对其自身的影响，伸缩装置自身很难甚至无法调整初始位移量，伸缩缝选型不当且伸缩距过小，致使伸缩装置破损。把伸缩装置的锚固件安装在桥面铺装层中，与主梁或板连接的部分不足，出现力的分布不均影响传递，微小的变形可能演变成大的位移，最终削弱了混凝土黏结力。使用新型伸缩装置，选用黏结或橡胶材料等材料和结构不当的装置，缺乏完善的防水和排水设施，导致锚固件受腐蚀，从而腐蚀梁端和支座[1]。

2.3 施工方面的原因

施工时，缺乏安装台背和梁头的预留钢筋，或预留锚固筋被运料车辆压坏，削弱了伸缩缝的钢筋与伸缩装置预留的锚固筋连接性，混凝土浇筑后，伸缩缝整体刚度出现不足，在高速重载车的作用下，混凝土容易松散损坏，甚至破坏沥青混凝土路面。伸缩装置两侧的水泥及沥青混凝土碾压不够密实，铺装层结合不好，导致混凝土开裂或脱落，最终破坏伸缩装置性能。施工时，橡胶密封胶条施工不严密或铆钉松动；橡胶密封胶条出现破损，严重时变形或断裂。此外，安装时伸缩缝两端伸入护栏基座部分的抑角过小甚至没抑角，出现严重漏水。施工人员不重视桥梁伸缩装置的施工工艺，没有严格按照工艺标准、安装程序及操作要求进行施工，影响了伸缩装置的正常运作。现场浇筑混凝土时，浇筑不密实，甚至出现蜂窝或空洞情况，导致路面承载力不足，车辆通行时由于振动产生冲击力，迅速加大了伸缩装置锚固系统和过渡段混凝土的承载力，在产生的高频振动作用及反复的车辆瞬时荷载作用下，伸缩装置锚固混凝土由于弹性不足而被破坏，在反复动载震动下，锚固装置会出现变形并脱离混凝土，最终被破坏。施工人员为了赶竣工通车，在最后的伸缩装置安装工序中，往往忽视内部质量，致使伸缩装置锚固钢筋的焊接不够牢固，甚至出现遗漏预埋钢筋的情况，人为进行梁端伸缩缝间距的放大或缩小，致使定位角钢位置不准确，导致伸缩缝存在质量隐患。伸缩装置安装检查项目，见表1。

2.4 养护不当造成的影响

原来的公路桥梁铺装层由于长期使用出现老化，缺乏定时的检查维护，导致路桥的破坏逐渐扩展。进入伸缩装置的砂土、杂物堆积，缺乏清理和维护，不能保证原设计的伸缩量。随着车流量增加，车辆荷载及车辆的冲击作用，必然增加原有的桥梁超载量，最终威胁到桥梁伸缩装置的有效使用和耐久性。自然气候对伸缩装置的影响，如地震等其他恶劣气候条件。

表1 伸缩装置安装检查项目

3 伸缩缝损坏带来的危害

伸缩缝的早期破坏，首先主要反映到桥面上，例如桥面出现坑槽，车辆通行时特别是夜晚行车，安全因素极低，降低了桥面的通行能力，造成不安全影响；其次，当伸缩缝出现挤死时，较轻时会顶坏台背耳墙，严重时会挤坏梁头，大梁报废。若伸缩缝橡胶条损坏，路面的沙石、杂物就会掉进伸缩缝或卡在缝内，当气温发生变化时，位移时会挤坏梁头或台背；橡胶条损坏或断裂，下暴雨时大量雨水便顺着缝流入没有全防的桥头护坡，使护坡出现大量的水毁情况。

4 伸缩缝病害的防治与养护

4.1 合理选用伸缩缝装置

选用伸缩缝装置最主要的是伸缩缝本身的刚度和质量，理想的伸缩缝装置必须满足下列要求：

（1）满足上部结构梁与梁之间和梁与桥台之间的位移；

（2）伸缩装置的锚固是牢固可靠、经久耐用的，能够抵抗机械磨损、碰撞；

（3）车辆行驶平稳、舒适；

（4）能防止雨水和垃圾渗入；

（5）安装方便、简单，易检查且便于养护工操作。

4.2 伸缩缝施工质量控制

（1）是对每一道伸缩装置在浇筑混凝土前一定要经监理进行检查验收，检查重点一是要看预埋筋与主梁钢筋连接的牢固性，二是要看异型板间距是否满足当时温度时的设计宽度和与两侧路面标高平顺，三是检查模板做的是否牢固、严密，四是检查浇筑前梁端及原混凝土界面是否洁净。以上所有工序检查合格后，为防止混凝土从上部缝口进入型钢内侧沟漕内，在异型钢的上面用胶布封好。方可进行混凝土施工，在伸缩缝施工混凝土浇筑全过程中都要有旁站监理。

（2）如要在先摊铺路面后装伸缩缝，为保证路面良好的平整度，应该先摊铺路面，然后开槽安装伸缩缝。摊铺路面之前，必须首先清理预留间隙并嵌填泡沫板，再用砂袋或级配砂石袋填实槽口。回填标高以控制沥青不会污染预埋钢筋为宜，目的在于防止摊铺备压坏预埋钢筋，便于路面连续摊铺。

（3）桥面的切缝、清槽按预留的槽口宽度用切缝机对路面的油面层进行切缝。切缝时应注意保持路面切口完好，无啃边现象。切缝后及时清除槽内沥青混凝土及填料，凿毛槽口内混凝土表面。这一系列工序非常重要，它将影响混凝土的浇筑质量。

（4）以XF型桥梁伸缩缝安装为例，在安装伸缩缝时，下缝前应认真检查槽内预埋钢筋，若发现裂缝或折断，位置不当或间隙过大，必须采取补救措施。要保证沿缝方向每米范围内至少有1根预埋钢筋与毛勒伸缩缝的锚环牢固焊接。应该认真检查XF型桥梁伸缩缝质量，若发现变形或两钢梁间距不一致时，应进行修整。必要时，还应根据安装时的环境温度调整毛勒伸缩缝的钢梁间距。应将XF型桥梁伸缩装置缓缓放入槽内，使缝中心线与实际预留缝中心线相重合，偏差不得超过10mm，同时使钢边梁内边保持垂直。XF型桥梁伸缩缝就位后，应根据纵、横坡和标高调整其钢梁顶面比相邻沥青混凝土路面低1～ 2mm，不得超出路面标高。

（5）对于立模、浇混凝土立模应注意模板密封，切忌水泥浆漏入支撑箱，影响支承部件和控制系统的正常工作。浇筑混凝土之前，在锚环内应插入一定数量纵向钢筋;在钢边梁水平肢上加铺一层钢筋网;在支撑箱底板上设置双层防震钢网。应采用低收缩、快硬、早强混凝土，其标号不得低于上部结构混凝土标号。特别注意锚板、锚环及横梁支撑箱下面的混凝土密实。注意伸缩缝混凝土浇筑后的养生，一定要采用保水分的土工布覆盖养生，养生期间严格控制车辆的闯入。

4.3 伸缩缝的养护措施

水泥混凝土浇筑结束后，应该覆盖麻布袋，定时洒水养护，养护至少7d。养护期间禁止通车。养护后，水泥混凝土强度达到设计强度的1/2后，才能安装橡胶密封条，安装前必须清理干净缝内充当模板的泡沫板、纤维板、漏浆的混凝土硬块等杂物后，才能嵌入橡胶条。设计时，应选用合适的伸缩缝装置，20m以下小跨径的中小桥不需设置伸缩缝，中、小桥选用W 型伸缩装置为宜，实践证明W 型、V型或空心板型的橡胶体都适合使用，病害的不在于橡胶体而在于整个伸缩装置结构的设计是否合理[2]。施工时施工人员要重视施工工艺，并严格按施工工艺标准及安装程序进行。在养护管理方面，要及时清理伸缩装置上的杂物，对于损坏或老化的构件要及时维修或更换；相关部门应有效控制桥梁的车辆超载行驶现象；定期对边梁与桥面铺装连接处进行检查，发现有损坏、裂缝或渗漏现象要及时修补，确保伸缩装置与梁、板间的锚固强度；定期对伸缩装置顶面检查，看其是否平整，如有异常要认真检查滑动承压支座和滑动压紧支座，如有损坏要及时更换。车辆通行后，要定期进行伸缩缝的养护和维修，这是确保伸缩装置正常运作和延长其使用寿命的重要措施。定期清理伸缩缝内的沙石等杂物，避免杂物阻塞或损伤密封橡胶，确保伸缩装置受力时的自由伸缩，发现橡胶带破损的要及时更换；定期检查边梁与路面连接处，如出现损坏或裂隙应及时修补。