高速公路桥梁工程验收环节试验检测技术 及成果应用

赖盛君

(宁德沈海复线高速公路有限责任公司，宁德 352100)

1 引言

近几年，福建省加大了对高速公路工程建设的投资，极大促进了高速公路项目的发展。 高速公路桥梁工程是一项施工周期长，投入高的工程，对于质量的要求较高。如不慎出现质量问题，将给社会带来巨大的经济损失。福建省质监局对于桥梁工程的竣(交)工验收格外重视，对于质量缺陷问题慎之又慎。 因此在整个桥梁工程的建设周期内，试验检测充当着一个重要的角色。

试验检测工作作为桥梁工程施工质量的评定和竣(交)工验收的依据，通过试验检测，可以：(1)合理地选择原材料，优化原材料的组合，提高工程质量，降低建设成本，节约工程造价；(2)确定新材料的使用品质，为提升新材料的质量提供技术支撑，为发展新技术做出贡献；(3)不断改进施工工艺，优化施工流程，保障施工质量；(4)确定工程内在质量和外观质量，及时发现、消除工程质量隐患；(5)为分析工程质量事故的原因提供佐证， 为实事求是地处理工程事故提供科学依据[1]。

2 验收环节试验检测技术综述

高速公路桥梁工程竣(交)工验收检测的主要内容包括外观损伤、内部缺陷、材质状况参数检测及力学性能综合试验等。

2.1 外观损伤

由于荷载作用、施工缺陷、材料特性、环境因素、通车运营等影响，混凝土桥梁不可避免会产生开裂、蜂窝、麻面、水蚀、保护层脱落等病害。特别是结构裂缝，成为了混凝土桥梁的主要病害特征。 《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004) 对混凝土桥梁使用阶段不同部位裂缝最大宽度有严格限制， 其宽度和分布特征对评价桥梁结构安全性能有重要作用[2]。 因此，裂缝一直是混凝土桥梁外观检测的重要内容。

目前外观损伤需要借助检测支架或者检测车等设备接近结构表面，以人工目测为主，工作量大、效率低，对检测人员的专业知识和经验要求较高。 检测周期长、 强度大、费用高，大量的检测记录还需人工进行整理和汇总。现场外观损伤检测如图1 所示。

图1 外观损伤检测照片

2.2 内部缺陷

混凝土桥梁在施工浇筑阶段， 由于施工人员操作不当、职业素质不高，引起漏振、离析、石子架空等，易形成空洞、夹层、蜂窝等质量缺陷，造成混凝土强度降低。对于预应力混凝土桥梁而言，除了结构混凝土浇筑质量，预应力孔道施工状况和压浆密实度均对钢束的安全性和耐久性有较大影响。 常用的内部缺陷无损检测方法有： 超声法、冲击回波法、雷达法等[3]。冲击回波法检测内部缺陷现场测试如图2。

图2 冲击回波法检测内部缺陷照片

2.3 材质状况参数检测

在混凝土桥梁竣(交)工验收过程中，混凝土作为主要的原材料之一，是检测的主要对象。 主要检测内容包括：混凝土强度和碳化深度、结构尺寸、钢筋保护层厚度以及墩台的竖直度。 根据交通部《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》(交公路发[2010]65 号)、《福建省公路工程竣(交)工验收质量检测办法》(闽交建[2016]188 号)等，按照表1 的规定对桥梁工程项目进行抽样检查。

2.4 力学性能综合试验

桥梁力学性能综合试验又称荷载试验， 最基本的目的是了解桥梁结构的实际工作状态， 检验桥梁结构整体的施工质量与受力性能，对桥梁结构的正常使用性能、强度、刚度、裂缝等各项指标做出全面的评价，并对桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估，为桥梁竣(交)工验收提供重要的科学依据以及为桥梁的管养维护提供合理的建议。

荷载试验主要包含桥梁的静、动载荷试验。新建的大中型桥梁或者具有特殊设计的桥梁， 为保证桥梁建设质量，竣(交)工时一般对影响桥梁结构安全及耐久性等方面要求进行评估、检测评定，必要时应按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)进行桥梁荷载试验，并把实验结果作为评定桥梁工程质量优劣的主要技术资料和依据[4]。

桥梁静载试验主要包括测试桥梁控制截面的应变、应力、 位移和裂缝等在等效设计荷载的静力荷载作用下的反应； 桥梁动载试验主要包括测试桥跨整体结构的动力特性参数和冲击系数。

3 检测成果应用

管理部门可以合理利用检测结果， 在指导后期维修加固施工以及运营养护方面进行有效运用。 桥梁力学性能综合试验能够为桥梁结构技术状况及承载能力评定和日后养护、维修、加固的决策提供科学依据和支持。

4 工程案例

宁德沈海复线柘荣至福安段高速公路是国家高速公路沈阳至海口纵线扩容工程、海峡西岸经济区“三纵八横三环三十三联”高速公路网布局中“二纵”的重要组成部分，是沟通“海峡西岸”和“长三角”两大经济区的快速通道， 也是省、 市 “十二五” 县县通高速项目， 路线全长52.82km。 项目概算批复43.65 亿元，工程建设期共3 年。于2015 年9 月通车运营，运营两年后开展竣工验收前质量检测。 本次检查6 个标段(A5-A10 标段)桥梁工程，主线桥合计27 座桥。 根据实施细则的要求，项目建设单位委托具有交通部颁发的具有有效的公路工程试验检测综合甲级资质的第三方检测单位现场对桥梁工程进行竣工验收前质量检测。

4.1 外观损伤检测结果

外观损伤检测发现主要存在预制T 梁混凝土掉块露筋以及翼缘板纵向裂缝、 现浇箱梁纵向裂缝以及混凝土空洞露筋、支座剪切变形等缺损状况。检测结果汇总如下表2。 应及时组织竣(交)工修复单位对缺损情况进行修复。其中对于混凝土超限宽裂缝，应组织专家对其是否为受力裂缝及是否影响结构承载能力进行分析论证。

表2 交工验收前桥梁工程质量检测结果汇总表

4.2 内部缺陷检测结果

预制T 梁以及现浇箱梁因现场钢筋间距控制不到位，浇筑混凝土时振捣不充分，存在多处混凝土空洞露筋露波纹管的缺陷情况。 建设部门根据存在的质量缺陷情况，抽取若干桥梁开展静动载试验，结合试验结果探明内部缺陷对桥梁整体受力的影响程度。

4.3 材质状况参数检测结果

材质状况参数的抽样检测， 本项目桥梁工程检测结果表明：①混凝土强度检测的合格率较高，基本能够满足设计强度要求，合格率达到95%以上；②钢筋保护层厚度检测的合格率差异性较大， 梁底的钢筋保护层厚度合格率在75%～85%之间，腹板的钢筋保护层合格率能够达到90%，主要原因在于施工过程中梁底钢筋的保护层垫块控制不到位、灌注混凝土时钢筋网存在偏离或者上浮的情况； ③混凝土尺寸的合格率基本能够达到95%以上；④墩柱垂直度合格率能够达到90%。

4.4 力学性能综合试验结果

全路段抽取5 座大桥开展荷载试验检测项目，通过对静载试验的应变、挠度、裂缝和动载试验的频率、冲击系数等试验结果的分析， 表明桥梁结构的承载能力能够满足设计荷载等级的要求。 局部内部缺陷的存在，对桥梁结构局部强度有影响，但对桥梁结构的整体受力影响较小，建议按照规范进行修复，保证结构使用的耐久性。

5 结语

(1)高速公路桥梁工程试验检测技术能够有效地提升桥梁建设质量，保障结构运营安全和人民交通出行安全；

(2)桥梁工程的高质量和高稳定性是其为社会经济发展做出贡献的根本保证，必须重视桥梁试验检测技术，用好检测成果，为交通事业服务[5]；

(3)利用好检测结论，针对性地处理工程中遇到的难题，可以有效节约施工成本，把握施工质量和减少不必要的施工资源、工期的浪费；

(4)高速公路桥梁工程试验检测结果可以较好地为今后项目改进施工方法、提升施工技术和工艺提供服务；

(5)通过竣(交)工试验检测，可以确定工程的可靠性，为桥梁顺利投入运营提供可靠依据， 同时为桥梁的长期养护提供完整的初始状态数据， 为今后同类型桥梁设计与施工积累实际资料。