道路桥梁工程的常见病害与施工处理技术探讨
2022-07-07王寅生
王寅生
(甘肃新一工程咨询有限公司,甘肃 兰州 733000)
0 引 言
随着我国交通运输行业在市场内占有率的提升,现有道路桥梁工程存在的病害问题进一步凸显,桥梁的病害问题已严重影响并制约了工程所在地区的经济发展能力。为了改善桥梁病害问题,政府联合市政工作部门,提出了对老旧道路桥梁工程进行规划重整的施工方案[1]。
1 兰州某地区在建的道路桥梁市政工程项目概况
选择兰州某地区在建的道路桥梁市政工程项目作为此次对比实验的项目,分别使用本文设计的病害施工处理技术与传统病害施工处理技术,对所选的实验项目进行区段施工(所选的施工区段长度为10.0 m,宽度为5.8 m)。完成施工后,将施工的区段投入使用,记录施工区段在使用后半年内出现的病害。工程图如图1所示。
图1 兰州某地区在建的道路桥梁市政工程项目
2 道路桥梁工程的常见病害
为了提高道路桥梁的工程质量及使用年限,以某地道路桥梁工程为例,对此工程的常见病害类型进行分析,如图2所示。
对图2中提出的四种病害的产生原因进行分析,具体内容如下:
图2 道路桥梁病害分析
(1)大部分道路桥梁工程在施工中或建成后,会直接暴露在外部环境中,建成的结构与外界环境发生直接接触,此时桥梁结构会受到环境中较多因素的影响,如桥梁钢筋结构与空气中氧气直接暴露接触发生氧化等[2]。此外,在温度较低的环境中进行施工作业,所使用的混凝土材料铺设在桥面上,会在温度降低后发生“热胀冷缩”的物理反应,当材料发生收缩后,桥梁结构将出现明显的裂缝,从而导致表面铺装发生裂缝。在具体建设中,此类工程会使用半刚性材料作为施工主要材料,此类材料尽管可以提高桥梁路面表面强度,但更加容易受到温度变化的影响[3]。一旦在施工中出现温差较大的天气,材料的综合性能将发生变化,道路桥梁的有效承载力降低,从而使表面结构出现裂缝。
(2)除温度会诱发道路桥梁病害以外,施工技术的合理性、施工行为的规范性也会在不同程度上对道路桥梁工程的质量造成影响。例如,此类工程在施工前,没有及时做好施工区域的勘查工作,前期准备工作不完善,会直接导致建设的成果与预计的成果存在质量方面的出入[4]。同时,部分施工方为了节约建设工程成本,购买了大量不符合工程施工标准的材料,而这也会导致建成的工程在后期运行中出现质量问题,此种质量问题的最直接体现就是道路桥梁路基发生沉降。
(3)钢筋材料是所有桥梁工程中的主要支撑材料,可以认为钢筋材料的质量可直接影响到后续建成道路桥梁的质量,但是钢筋材料是一种极易受到腐蚀的材料,一旦钢筋被锈腐,桥梁结构的稳定性将失去保障[5]。造成钢筋锈蚀的原因较多,例如,在道路桥梁工程施工现场,没有做好对材料的保管与存放;在运输钢筋材料时,没有做好对此类材料的保护工作,使钢筋直接暴露在自然环境中。此外,在施工中,没有及时进行锈蚀钢筋的检查也是造成道路桥梁病害的主要原因之一,当使用存在质量问题的钢筋直接进行道路桥梁工程施工后,固定在桥梁中的钢筋锈蚀面积将会随着道路桥梁使用时间的增加不断增加,锈蚀情况达到一定程度后,桥梁将有出现结构坍塌的风险。
(4)桥梁端头破损也是道路桥梁工程的常见病害。当其中一端发生破损后,桥梁将发生倾斜,此时承载力将倾向一端,而其中一端长期承载超过其能力的重量,将发生道路桥梁变形;与此同时,其中的钢筋也将会由于桥梁长期过载发生断裂,最终出现严重的工程安全事故。
3 施工处理技术
3.1 道路桥梁表层缺陷预防及处治
为实现对上述道路桥梁工程病害问题的处理,首先针对其表层缺陷问题提出相应的预防和处治技术。在实际施工时,应当根据道路桥梁的施工材料以及具体施工情况,合理制备含有不同矿物成分以及不同性能的水泥、骨料等施工材料,从而从材料方面提高道路桥梁表层的耐久性和抗磨损能力。同时,在对施工材料进行制备时,应当结合道路桥梁的施工特点以及施工环境,对关键参数进行确定,如可以通过适当降低施工材料的水灰比的方式来提高材料使用时的性能[6]。通常情况下,施工材料当中的水泥会出现水化现象,这一现象的产生会使得多余的水分在配比的过程中游离并析出,进而产生孔隙结构,影响施工材料的应用质量。除此之外,可选择将引气型外加剂作为主要的材料,以进一步提高施工材料的耐久性。
通过上述施工处理可以初步实现对道路桥梁表层缺陷的预防,针对其表面已经存在的缺陷问题,在对其进行处治时应选择更合理的手段。首先,当道路桥梁表面受到渗水或洪水的影响而产生大量污垢时,在对其进行刷洗时不得使用含有化学成分的清洗剂,应当通过清水刷洗的方式确保其表面洁净[7]。其次,针对道路桥梁存在露筋或保护层结构大面脱落的问题,应当将其松动结构去除,并针对存在锈迹的钢筋进行清除。若损坏面积较大,还可以使用环氧材料对其进行补修。环氧材料是一种常见的补修材料,在实际应用中具有极高的抗蚀、抗渗能力,但成本较高。因此,在实际施工处理时,应当根据实际工程条件选择相应的补修方法,从而达到最佳补修效果。
3.2 道路桥梁上部结构加固维护
在完成对道路桥梁表层缺陷预防及处治后,再针对道路桥梁上部结构的病害问题进行施工处理。
首先,可通过引入碳纤维片结构的方式实现对结构的加固。这种材料与其他加固材料相比具有轻质高强、操作简便的优势,常被应用于抗弯、抗碱等加固处理当中。将这种材料应用到道路桥梁工程的病害处理当中,针对运行时间较长的道路桥梁而言,其配筋率已经严重不符合规定要求,若采用上述处理方式,则能够带来十分理想的加固效果[8]。在实际应用中,为了达到更加理想的处理效果。还需要综合考虑施工环境的温度和湿度,并配合其他加固方法,才能确保满足预期加固需要。
其次,还可以通过增大截面面积和配筋加固的方式实现对病害问题的处治。通常情况下,可在梁结构和板桥结构上采用这一加固技术。以T形道路桥梁加固为例,图3为T形道路桥梁加固示意图。
图3 T形道路桥梁加固示意图
针对中等跨径的连续箱道路桥梁,在进行施工处理时可选择在向内浇筑混凝土加厚板的方式进行加固。这种加固方法的优势在于可直接在桥下完成施工,不会影响到桥上道路交通,并且加固的工程量相对较小,工期较短,但加固效果十分显著。在上述施工基础上,针对道路桥梁腹板结构上存在的开裂病害问题,通过在箱结构内部浇筑大量混凝土的方式提高结构整体刚度,从而确保道路桥梁上部结构的应力符合预期。
3.3 道路桥梁下部结构加固维护
针对道路桥梁下部结构常出现的贯通裂缝问题,为了防止裂缝的进一步蔓延,确保道路桥梁的正常使用,可通过增加钢筋混凝土围带的方式进行加固。同样,针对道路桥梁墩台结构的损坏问题,若出现严重的裂缝或表面破损问题严重,则同样可以采取上述方式对其进行加固。除此之外,若在具体施工处理过程中墩台结构的尺寸不足,则会造成墩台难以承受台石的土压力而出现倾斜现象,针对这一问题可通过增设支撑结构的方式加以解决。常见的支撑结构是钢筋混凝土支撑。在部分道路桥梁施工工程中,其施工区域的地基为软土地基类型,针对这一类的道路桥梁工程常常会由于施工高度较高,受到较大侧向土压力作用而造成道路桥梁桥台结构发生向前移动的现象,若不对其进行处理,则会出现严重的倾斜问题,影响后期道路桥梁的运行效果。针对这一问题,在进行施工处理时,可通过更换台背填土的方式,降低原本桥台上的土压力,从而避免倾斜问题的产生。在非软土地基上的道路桥梁施工也会遇到地基土松软的问题,造成道路桥梁下部结构的承载能力降低。针对这一问题,可采取人工地基加固的方式对其进行处理。
3.4 道路桥梁墩台基础防冻及加固处理
考虑到部分道路桥梁会受到冬季温度急剧下降的影响而出现道路桥梁墩台中热不平衡问题而引起多种病害发生,还需要针对道路桥梁墩台基础防冻及加固处理进行设计[9]。针对这一类冻害问题的预防可以首先从桩基结构的防冻处理入手,通过合理的措施降低冻土对道路桥梁桩壁的破坏力度。在实际处理时,可采用各类保温材料,例如炉渣、锯末等,将其覆盖在道路桥梁墩台表面,以此减少对热量的传递[10]。针对已经出现轻微融沉现象的道路桥梁,应当在融化之前对其进行上述保温材料的覆盖,从而避免这一病害问题严重程度的进一步增加[11]。其次,为了减少道路桥梁桩基础冻胀,可以按照如图4所示的内容对其进行防冻处理。
图4 道路桥梁防冻处理原理图
将护筒结构埋入到道路桥梁周围冻土上限以下至少0.55 m位置上,待成桩后,不将护筒结构拆除,并在护筒的外壁上涂抹油渣涂层,以此实现对其防冻处理。
4 工程施工处理预期效果
实验指标为桥梁裂缝与对端沉降,实验周期为6个月。在实验中,每个月调派工程监理人员到工程现场进行勘查,记录桥梁出现的裂缝个数、裂缝长度,将记录的结果作为实验结果并进行整理,记录道路桥梁对端水平高度的变化(以净空高度作为标准),并对其进行整理(将两端表示为A端与B端)。
通过实验可知,按照本文的施工方法进行道路桥梁工程施工,可以避免道路桥梁出现裂缝的病害问题,并解决道路桥梁桥头发生断裂的问题。而传统的施工方法,无法实现对上述问题的有效处理,即竣工后仍存在显著的病害现象。
5 结束语
本文设计了针对道路桥梁工程病害的施工处理技术。通过实验证明了本文的施工方法进行道路桥梁工程施工,可以避免道路桥梁出现裂缝的病害问题,并解决道路桥梁桥头发生断裂的问题。