混凝土板桥病害分析及加固措施研究

吴月红

（佛山市建盈发展有限公司，广东佛山528000）

0 引言

在广东地区的公路桥梁建设中，桥梁圬工结构出现基础冲刷是常见的现象，继而造成桥梁基础不均匀沉降及局部掏空，引发裂缝的产生。除此之外，数量较多的超限车辆也会对桥梁产生极大的负荷荷载，这也会导致混凝土桥梁内部产生较大的应力集中、变形现象，一旦超过了桥梁所允许的极限状况，就会影响桥梁的安全稳定性使用。如何科学合理地分析桥梁裂缝形成原因及进行针对性加固，是确保桥梁能够长周期稳定运营的关键。

1 工程概况

广东省阳茂高速某一主桥，该桥在2004年完成建设并投入使用，其上部表现为钢筋混凝土板桥结构，单跨，跨径距离5～10m，桥面宽度为28m，桥台施工材料则主要采取重力式浆砌片，桥台表现为U 型，基础施工则采取明挖扩大形式，地层结构分为卵石层、砾类土。台帽及桥面板混凝土强度均为C30，桥梁设计荷载为汽超-20、挂-100，行车道路面形式则为混凝土路面。在经过长达10年的运营后，该桥梁的板梁、台帽两侧出现了较为明显的竖向裂缝，板体裂缝的产生则主要是在腹板部位靠近下缘位置处，不仅存在数量较多的竖向裂缝，而且底板处还存在较为明显的斜向裂缝和横向裂缝。此外，在0 号桥台中存在着两条约3m 长的裂缝，宽度分别达到了2mm，4mm；1号桥台靠近前墙位置则出现了一条长3.5m，宽3mm左右的斜向裂缝，1 号台另一侧则出现了1 条1.5m长，3mm 宽的裂缝，上述裂缝在当前的使用环境下仍旧有扩增的趋势。并且八字墙基础、桥台被严重冲刷。桥面铺装也受到了严重损害（保护层脱落明显），且存在较为明显的纵向裂缝。为此，进行桥梁裂缝的科学防治，就需要技术人员对整个桥梁项目的施工设计、所处周围环境等因素进行综合分析，这样才能够进行针对性的措施加固。

2 混凝土板桥危害因素分析

2.1 板体病害

混凝土板体产生病害主要与下述因素有关：支座受力不均匀、混凝土强度刚度偏低、不同板梁之间的横向连接强度不足、单板受力现象的存在等。相对于T 梁、箱梁等刚性结构相比，混凝土实心板梁往往在刚度和强度两个方面具备较为明显的弱势，且整个板梁的整体稳定性主要依赖不同板梁之间的铰缝来实现，结构上的劣势当面临着长期超荷载运行的车辆时，则呈现单板受力现象，继而会出现荷载横向分配的困难，运行车辆的集中荷载主要由单个混凝土板梁来承受，最终产生板梁的强度疲劳，出现明显的腹板、底板裂缝，板梁斜向裂缝的产生在很大程度上归因于板梁支座的标高不一致，出现局部支座的位置脱空，受力不均匀现象[1]。

2.2 桥台病害

通过对项目桥梁检测的桥台病害进行特征观察分析，桥台病害裂缝产生的主要原因是在桥台施工阶段，台背土体材料的碾压回填存在密实度欠缺的现象；且车辆荷载过大超重等也会造成桥台牵引的破坏，导致裂缝的产生；再者，对于一些富水地区，桥台极容易受到水流的冲刷，桥台地基位置部分的土体则会被掏空，以至于桥台出现不均匀沉降的裂缝；另外，桥台地基承载力的缺陷也会导致地基出现水平或者竖向的偏移，附加应力则会导致桥台的轻微沉降及开裂。

2.3 桥面病害

坑槽、裂缝是桥面铺装病害的主要表现形式，病害主要发生在桥面混凝土铰缝附近，当板梁上部结构的横向联系较差，混凝土强度较低，铰缝尺寸小，施工采取的横向连接钢筋间距大、直径小时，桥面坑槽就会出现。在超负载车辆冲击下，桥面混凝土出现疲劳损伤而导致的纵向贯通裂缝，贯通裂缝主要出现在桥面铰缝位置附近，且分布呈现规律性，当贯通裂缝数量较多时，则表现为破碎带形式，在雨雪情况下，桥面开裂会形成雨水的渗漏，继而加速扩大裂缝的开展。在本项目监测分析中，技术人员对原桥面的配筋数量进行检查，发现满足要求，但是桥面铺装层厚度较小（4cm），且构造钢筋的欠缺造成桥面板保护作用不足，使得车辆集中荷载直接作用于桥面板，应力集中现象也随着越发加剧，最终导致桥面保护层的脱落及纵向贯通裂缝的产生[2]。

3 混凝土板桥梁加固措施

3.1 板体加固

作为混凝土板桥梁常见结构病害形式，裂缝的防治需要考虑多因素环境，并且结合具体的受损部位进行针对性的开裂分析和治理。对于一些结构承受拉力而导致的裂缝（梁体下缘受拉区域、扭转区域、抗剪区域等），技术人员就需要考虑先进行梁体的加固以便完善梁体的既有结构，继而才开展裂缝的分析治理；对于一些非受力产生的裂缝，技术人员则可以直接进行裂缝的修补，当前主要裂缝处理手段是采取裂缝修补胶液进行压力灌注封闭或者封闭涂层处理。

板体混凝土出现麻面、蜂窝、空洞等问题时，需要对破损部位进行凿除，处理完表面的松散层和浮浆后再用环氧水泥砂浆进行修补。板体出现钢筋保护层损失、钢筋外露等病害时，需要开展锈蚀区的凿除工作，钢筋的除锈则主要按照以下流程开展：首先露出板体混凝土内部的锈蚀钢筋，并且清理油脂、油污、灰尘等杂质；其次在锈蚀钢筋处进行多功能阻锈剂的喷涂；最后在钢筋表面上需要均匀涂上一层胶粘剂，进行新混凝土的浇筑工作或者直接进行环氧树脂砂浆的混凝土修补工作，为了防止混凝土产生碳化反应，可以在新浇筑混凝土表面涂上一层防水剂。施工阶段，技术人员需要确保通风防火等安全防护措施，考虑到化学试剂的应用极容易造成身体威胁，一旦出现异常情况，就需要用清水反复清洗受伤部位[3]。

3.2 桥台加固

桥台加固则主要通过裂缝部位的加固和地基加固两个方面进行操作，地基加固处理主要是为了提升地基承载力，一般采取注浆加固的形式，即在桥台侧面进行45o倾斜压浆孔的设置，压浆孔需要延伸到基础以下位置，混合外加剂的水泥浆则需要被压浆机打入孔内。通过情况下，常规的水泥浆配比：水泥∶粉煤灰∶水∶JK-24 早强剂∶铝粉=1∶1∶0.5∶0.16∶0.001。压浆工作需要不断持续进行，其中冲程式压浆机的压力需要控制在1.5MPa 以上，压浆工作持续到纯水泥浆不断溢出孔外为止，继而开始封孔处理。桥台裂缝修补则首先采取水泥浆配合比为1∶2 进行裂缝封堵，其中压浆孔位则需要每隔20cm 设置，等封堵砂浆硬化之后，再采取1∶0.8 配比的灰浆进行0.5MPa 压力下的注浆工作；裂缝后续加固则需要用Φ25 骑马钉进行每50cm 的箍住设置，且骑马钉可以错开设置，孔位整体应该在桥台中心位置。

桥台的加固可以采取外包钢筋混凝土薄墙的形式，这有助于新旧混凝土共同受力，为确保新旧结构之间的有效稳定结合，则需要将原桥台混凝土表面进行凿毛清除处理工作，并且采取压力水泵进行表面湿润处理，桥台需要设置等距1m×1m 的锚杆孔位，锚杆锚固深度、直径需要小于孔深、孔径，孔位布置成梅花状，并且植入直径20mm 的螺纹钢筋，锚杆在植入孔位后还需要和钢筋网进行一体化焊接固定，钢筋网为HRB335，直径15mm，布置间距为15mm，再采取膨胀水泥砂浆进行牢固埋置，其中砂浆配比：水泥∶砂∶SH外掺剂=1∶1.835∶0.2，薄壁混凝土为C30，参入的外加剂为速凝剂，其中碎石骨料粒径在20～25mm。

3.3 桥面加固

针对本项目桥面铺装层情况，则需要对原有旧铺装层进行挖除重铺，主要采取10cm 厚C35 钢筋混凝土铺装层，其中铺装层钢筋为直径12mm 的HRB335，纵横向布置间距为12cm，铺装层的顶部需要凿毛露出4mm 左右的骨料，并且用压力水泵进行必要的处理，为确保铺装层的整体结构稳定性，则需要控制施工阶段的混凝土坍落度、配合比，现场混凝土主要采取低收缩混凝土，这有助于减少干缩裂缝。公路路段桥头旧路面需要挖除，新建铺设有构造钢筋的混凝土路面需要和旧路面衔接处理，此时一般设置长5m 过渡段，路面的过渡则主要采取阶梯叠合设置。对于桥面保护层脱落的问题则可以采取表面修补法进行处理，在桥面混凝土涂抹环氧树脂保护膜。施工前期需要进行桥面混凝土杂质的清除，在经过清水湿润干燥后用油状树脂进行混凝土表面凹陷部位的填充处理，再进行涂抹工作[4]。

4 结语

当前我国桥梁建设中仍旧存在较为明显的问题，桥梁病害检测防治工作的开展就显得极其重要，尤其对于出现裂缝的桥梁结构，则需要从设计、施工、应用环境等多个方面进行裂缝诱发原因的针对性措施的分析，现场技术人员需要加强桥梁结构安全意识的重要性，对一些明显病害则要及时采取科学有效的加固防治措施，避免桥梁结构病害的后续扩大。另外，新型桥梁检测加固技术也需要充分发展，对于国外先进经验、新技术、新工艺、新经验、新材料等充分引进，最终提升我国桥梁使用的可靠性、耐久性。