浅谈公路桥梁的维护与管理

2022-09-26柯芳

价值工程 2022年26期

0 引言

随着经济的快速发展，国内交通事业也在不断进步，在此过程中，无论是公路还是桥梁其所需要承载的通行量和荷重在不断提升，公路桥梁的安全性至关重要。但是，相对应的公路桥梁建设和投入使用过程中，多数建设单位对于公路桥梁的建设极其重视，但是对于公路桥梁建设后的维护管理工作的重视程度不高，致使公路桥梁在实际使用的过程中出现各种病害，甚至出现严重的事故。由此可知，公路桥梁建设中的管理和养护具有重要作用，相关人员应采用有效的措施对桥梁和公路进行及时的维护，以此延长实际使用期限。

1 公路桥梁维护与管理的重要性

维护与管理工作能够有效地避免公路桥梁在实际运用过程中出现安全隐患，以此提升公路的实际使用质量[1]。公路桥梁在建设完成并投入使用后，随着时间的推移以及各种环境和自然因素的影响，其质量难免会被影响，甚至出现道路开裂、凹陷、桥头跳车等病害。此类病害若不在实际建设过程中进行及时完善和管理，则会直接影响公路桥梁的安全性，相关人员若是不加以重视，甚至会危害道路行驶人员的生命财产安全[2]。因此，应定期对公路桥梁进行仔细检查，并运用针对性的措施对其进行维护与管理，此种病害在发生初期就能得到遏制，进而避免公路桥梁使用的过程中存在安全隐患。

2 公路桥梁案例概况

某公路桥梁是国家公路中的重要组成部分，全长102m。其中桥梁计算跨径为19.4m，标准跨径为20m，建设时设计的荷载为汽车—超20级，挂车—120级[3]。桥面净宽度为上下行独立桥设计，单幅净宽度为15.25+2*0.5m防撞护栏，两座桥梁之间的间隔为1m，共计33.5m，桥面上横坡为2%，洪水特征值出现的累计频率为1/300，可承受的地震强度为7度，并在实际建设的过程中按照8度设防，桥梁的斜交角度为70°。

桥梁建设中选择运用装配式预应力钢筋混凝土空心连续板，桥台端的伸缩缝为XFII--160型。桥梁与公路之间连接处，设有纵向起口外和横向铰缝连接钢板，桥面铺装为8cm厚且含有ϕ8钢筋网片的c30防水性混凝土、9cm沥青混凝土，在墩顶上设置不断开的纵向钢筋，桥墩中心两侧与桥台端各三面范围内设置加密型钢筋结构。支座的每联端部设置滑动支座，其余设置板式橡胶支座。

20m空心板混凝土强度等级为c40，建设设计轴心抗压强度为Ra-17.5MPa，弹性模量Eh=3.3×104MPa。桥梁建设中普通钢筋采用直径为ϕ≥12mm的II级钢筋，其他钢筋则选择用直径为ϕ＜12mm的I级钢筋[4]。与此同时，预应力钢绞线采用AsTMA416—87a标准的高强度低松弛270级钢绞线，钢绞线的标准强度≥1860MPa，单根钢绞线采用直径ϕ=15.24mm，单根面积A=140mm2，并选择弹性模量取值1.95×105MPa。正负弯矩区钢绞线锚具采用KBMl3--3扁形锚具、KBMl5—4配套垫板及KBMl5—5螺旋圈。

3 公路桥梁病害诊断手段分析

3.1 桥梁承载力评定

桥梁的承载力评定主要分为三个阶段：①桥梁设计以及竣工资料的现场调查，实体质量检测，并根据检测结果进行主要病害分析和使用功能评价。②桥梁结构复原设计和给予检测结果的承载力检算评价。③桥梁承载力综合鉴定。具体评定体系框架见图1。

图1 具体评定体系框架

3.2 公路桥梁巡检安全检测与维护系统

针对公路桥梁安全评价与维护的需要，对现有的该公路桥梁安全检测、数据处理方法分析的基础上，运用设备进行公路桥梁的状态监测，并构建人、物、理、程四部分组成的公路桥梁巡检安全监测与维护体系[5]。该体系在实际实施的过程中分为准备、巡检、分析、维护四个阶段，能够在不影响公路桥梁正常运行的过程中，通过巡检获取桥梁关键部位的状态参数，并对其进行分析和评价，之后由专家系统地进行桥梁病害类型和维护方案的制定。此外，该系统还能对其中的预防性疾病进行预判，进而提升公路桥梁管理与维护水平。

4 公路桥梁存在的问题与原因

4.1 公路桥梁维护与管理中存在的问题

首先，公路桥梁存在质量问题中较为重要的因素为缺乏日常监督力度，无法及时进行管理和维护[6]。在我国公路桥梁建设的过程中，相关人员对于公路桥梁维护与管理的思想较为忽视，对公路桥梁的耐久性重视度不够、公路管理过程中对于公路桥梁维护过程中的病害解决和维护力度不够，致使公路桥梁混凝土、沥青桥面等存在的问题无法得到有效处理，从而日常巡护和监测的管理力度较小，难以发挥维护与管理的作用，致使公路桥梁投入使用之后的各种病害出现。

其次，公路桥梁现阶段实行的养护管理体系沿用传统管理方式，虽然在时代发展的过程中有所变化，但是改动较少，仍旧难以适应经济发展，不利于道路桥梁维护管理工作的开展以及技术创新。与此同时，我国的公路桥梁管理工作人员缺乏新知识技能学习与竞争意识，监测与管理的工作动力不大，造成养护管理工作难以开展。

4.2 空心板梁裂缝

桥梁的大部分预应力钢筋混凝土结构板梁梁底出现纵向裂缝，并且梁板底部会出现缺损、露筋、渗水等现象。此种现象出现的原因主要为，由于案例中桥梁上部承重构件采用预制的预应力钢筋混凝土板梁，并且由于此段桥梁投入运行的过程中交通流量比较大，重车比较多，从而出现严重的行车道与超车道受力不均匀情况，致使底纵向裂缝[7]。根据检查结果显示，案例中的桥梁不仅存在梁底裂缝，还涉及空心板梁裂缝，在进行回弹测强、碳化检测、裂缝检查后发现，梁底发现长短不一的裂缝14条，宽度在0.08-0.21mm之间，裂缝较宽的甚至已经贯穿底板，并有向侧面延伸的趋势，底板有落水渗水的情况出现，分析长度大多在40-110cm左右，具体示意图见图2。

图2 空心板梁裂缝长度与宽度示意图

通过外部检查以及手摸检查发现其中有水垢痕迹，由此可知裂缝深度已经深入到钢筋保护层内部。根据上述情况对于已存在裂痕的桥梁三根空心板梁底进行回弹法混凝土抗压强检测，其检测结果见表1。

表1 回弹法检测混凝土抗压强度结果

运用注入酚酞测试液的测定方式对其碳化程度进行测定，最终结果表明，3号梁裂缝深度均已深入到钢筋保护层之内，并且其中一少部分的内测与外侧已经贯通。碳化深度也可运用超声波进行测定。

4.3 沥青混凝土桥面铺装破损病害

桥面铺装是能够与车轮直接接触的构件，但是其在承重的过程中对于车辆车轮对道路荷载进行分化，使得车轮在前进的过程中能在摩擦中提升自身运行的安全性[8]。在公路桥梁运用中，造成沥青面层桥面铺装破坏的原因较多，在一般情况下，材料、结构、工艺、荷载以及自然因素等原因都会造成桥面的损害。本案例中的桥面都为沥青混凝土制成的，属于一种柔性桥面，在此公路桥梁中，行驶的超重车辆较多，超荷载的车轮对柔性桥面反复碾压，势必会造成道路破损，若是运用的时间较长，则会造成车辙、松散、破损的现象。

5 公路桥梁维护与管理工作开展策略

5.1 公路桥梁管理工作开展策略

5.1.1 引入新监测手段强化公路桥梁管理力度

在公路桥梁运行后，为有效强化公路桥梁的管理力度，可以在管理引入中构建公路桥梁安全状态监测与维护体系的管理方式，强化管理成效，使得即使在面临突发病害时也能全面提升公路桥梁的通畅性和服务水平[9]。此体系在实施的过程主要由准备、巡检、分析、维护4个阶段组成。此时，相关人员应做好充分的准备，并对检测桥梁的结构以及现状有所了解，并且在监测之前还应得到有效培训，确保监测人员能掌握桥梁安全监测机理、特征量门槛值的设置原则、购置仪器的性能及操作。根据桥梁结构和桥梁程度确定监测部位、监测方法、日常巡检路径。

桥梁的重要性可分为特别重要、重要、一般；在地理位置和桥梁结构的限制下，又可将桥梁检测难度分为特难、难、易[10]。对于特别重要的桥梁，若无法在线监测，则在监测点上固定传感器，并将引线固定在接线盒中，之后进行标记。在日常巡检时，将测量仪器分别与传感器相接，进而达到逐点监测；而对于较为容易监测的重要桥梁，若是受监测成本限制，无需永久固定传感器，可仅在日常巡检中安装传感器，随巡检过程移动安装和监测；对于一般桥梁，可运用人工视觉监测的方式，观测其中重要的点即可。特别重要和重要桥梁也可运用观测的方法，再运用公路桥梁安全监测与维护的计算机软件，提升桥梁评定的成效。

在日常巡检时，还应制定巡检路径表格，以此为实施巡检和分析、监测档案管理提供保障。

5.1.2 加强公路桥梁专业维护管理人员的教育培训

在施工部门对公路桥梁系统实施维护管理工作的过程中，由于维护管理能力有着非常关键的意义，因此相关部门必须要提高维护管理者的维护与管理工作能力，使其切实意识到自身职责的必要性，在日后的管理工作中必须认真地落实有关规章制度的规定[11]。由于现阶段科学技术的迅速发展，人们对于桥梁结构设计的形式也日益多样，并且将各类新型结构以及新工艺和新型建筑材料等更多的技术运用到了公路桥梁当中，从而对公路桥梁的维护与管理加大了难度。基于此，相关人员可从以下方面来提升维护与管理的技术业务素质：首先，通过实行岗位集训的方法，同时进行或分批输送工作人员到专业的学校，甚至是在职业技术培训机构中学习或进修。其次，还可以聘请一批具有较高的管理理论且有丰富实践经验的公路桥梁管理专业人员到地区单位进行实际教学。最后，相关人员还可以有计划地定期举办一些有关公路桥梁维护与管理的现场技能交流会，同时也可聘请一些管理经验丰富的工程师进行技术交流。

5.2 公路桥梁维护工作开展策略

5.2.1 桥梁各个组成部分的维护

其一，对桥梁梁板进行维护[12]。桥梁梁板作为整体结构中的主要承载部位，能够有效实现对于梁板的维护工作，此时需要相关部门对积水问题、裂缝问题进行维护，当发现梁板中出现小宽度裂缝后，相关人员应采用环氧树脂进行表面的修复。若是裂缝的宽度较大时，则应运用环氧树脂进行灌入维护。其二，桥梁墩台的维护。此时相关人员在进行维护的过程中，主要是对裂缝进行维护，首先，需要进行台墩的清理工作，防止由于污渍、泥土、杂草等掩盖裂缝，影响实际维护效果。其次，当其中出现较大的裂缝时，应选择封闭式维护方式，并在其中注入嵌入式塑性材料。其三，桥梁锥坡的维护。锥坡出现的问题有开裂、下线、勾缝脱落等问题。因此相关人员应运用泥浆灌注的方式重新进行桥梁锥坡的新砌筑。在进行锥坡维护时，应注意运用高一标号的砂浆。桥梁的维护依托于公路桥梁的日常检查和管理，因此对于技术的要求更高。

5.2.2 空心板梁底板裂缝修补方式

5.2.2.1 空心板修补方案

首先，对全桥梁做一次空心板梁作全面详细的检查，并将其中的裂缝进行宽度、深度的测量与记录，此时应保障不遗失、不漏差。案例中桥梁空心板梁中的裂缝经总监办与设计单位的共同调查，最终认为其属于正常裂缝，并针对＞0.2mm的桥梁裂缝做修补[13]。其次，在裂缝渗水严重的区域钻取直径8-10cm的小孔，并对预制空心板梁过程中残留在梁体内的养护用水进行排除。若排除后，空心板梁表面潮湿，则可采用碘钨灯烘干的方式提升桥梁的干燥度，从而在避免梁体钢筋腐蚀的同时，提升修补工作的便捷性。最后，对于空心板梁底板出现宽度＞0.1mm的裂缝，运用壁可法灌浆工艺对梁体裂缝进行化学灌浆补强。而对于＜0.1mm的采用环氧胶泥封闭的方法补强，以此减轻钢筋锈蚀程度。与此同时，针对类似于上文3号梁体的情况，采用地板粘贴碳纤维布的补强措施，对类似于1号、2号梁体中约3m范围内的底板同样运用粘贴纤维布补强，以阻止裂缝进一步发展，进而保障结构的安全性和耐久性。

5.2.2.2 施工工艺以及要点

①壁可法修补裂缝。

壁可法属于一种新型的混凝土裂缝修补方法，在运用时，需要通过注入器保持0.4MPa的压力自动完成修补材料的注入。此方式能够有效避免混凝土内出现器阻情况，修补可靠，压力均匀材料稳定，并且修补后的区域硬化后强度耐久，能有效保障修补质量。对于裂缝宽度≥0.1mm的裂缝，采用壁可法修补，而对于裂缝宽度＜0.1mm的裂缝，可采用环氧胶泥进行表面封闭处理。

首先，修补工作开展之前，应先观测，在裂缝中选择具有代表性的检查，之后确定其宽度、长度、深度以及贯通情况，再做好记录、标记以及对表面处理和封闭方案的确定。其次，用钢刷清除裂缝以及周边2.5cm距离内的附着物，并运用略湿的抹布擦净晾干浮尘。此操作主要是提升混凝土结构表面的粘接力。再次，将封闭胶按照比例调制颜色均匀，并粘贴好注入座，严禁座下有气孔。之后沿裂缝方向进行宽5cm、厚2mm的刮摸，封闭层应以此完成刮摸动作，若是此时存在较多的开裂部位，则可将其增加到8-10cm，保障其中没有卷边。再者，等待15h后封闭胶自然固化，一次性将注入剂安装在座上卡紧，再运用高压风对压浆孔道检查。如发现堵塞应及时疏通处理，只有保障压浆孔道的通畅，方能进行过滤器、阀门、手压注浆枪的安装。安装过程中应保障密封性，如接口不严密则可用生胶带封严后继续进行连接。最后，将修补材料装入手压注浆枪，排尽空气之后将其打入注射器中，直至膨胀到限制套时，停止注浆，关闭阀门，进行下一个裂缝地灌注。此操作过程应运用由上而下、由低至高、由一端到另一端的原则开展操作，在注入过程中，应注意压入器橡胶收缩较快时，及时进行补压。

②粘贴碳纤维布补强方式。

首先，在粘贴碳纤维布施工之前应对结构的裂缝以及缺陷急性封闭或是压力灌浆处理。之后对粘贴碳纤维布的结构表面进行打磨直至新鲜混凝土层面，运用高压器将浮灰吹干净，并均匀在结构表面涂刷底漆。其次，当底漆固化后用修平树脂平整结构表面，在腻子固化后，结合碳纤维布的宽度在混凝土结构表面放线，以此确定碳纤维布粘贴位置和长度，从而做好有序粘贴。再次，沿放线位置涂刷浸渍树脂，之后立即粘贴并反复用滚筒碾压对应编号的碳纤维布，直至碳纤维丝之间有浸渍树脂后，方可进行下一条碳纤维布粘贴。全面粘贴后，还应在已经贴好的碳纤维布表面覆盖性粘贴纤维布。最后，相关人员应对修补工程质量进行检查，以此保障修补质量。碳纤维布粘贴布置示意见图3。