浅谈高速公路桥梁养护与加固维修施工技术研究

2022-10-19褚可杰宁波交通工程建设集团有限公司浙江宁波315000

中国房地产业 2022年26期

文／褚可杰宁波交通工程建设集团有限公司浙江宁波 315000

1、加强高速公路桥梁养护与加固维修施工的必要性

加强高速公路桥梁养护与加固维修施工十分有必要，该项工作能够及时发现高速公路桥梁中存在的质量问题，并采取相对应措施来加以解决，改善高速公路桥梁性能，消除其安全隐患，具有重要意义。一方面，高速公路桥梁处于自然环境中，受自然因素影响较大，而且在长期运行过程中所承受的车辆荷载量会越来越大，难以避免地存在着一些质量问题，如裂缝病害，如若不对其进行有效处理便会影响高速公路桥梁质量。而有效地养护与加固需施工则能够及时处理这类病害缺陷；另一方面，通过有效的高速公路桥梁养护与加固维修施工，可延长高速公路桥梁的使用年限，创造更多的经济效益。

2、高速公路桥梁常见的病害

2.1 预应力及普通钢筋混凝土病害

在部分高速公路桥梁工程中，现浇板、梁底板的垂直方向存在着裂缝，以致于混凝土内部钢筋出现裸露情况。一般来说小宽度的裂缝较多，而大宽度的裂缝较少，大多情况下裂缝宽度都在1mm左右。这一病害发生的原因在于高速公路桥梁承受了过大的荷载，导致梁板发生横向弯矩，超出额定值后，便会损伤梁体结构，出现裂缝。如若经过调查后发现这类裂缝处于可承受范围内，那么只需要通过简单的维修加固措施，便能够加以修复，避免其影响高速公路桥梁的整体性能。

2.2 支座病害

支座病害是高速公路桥梁工程中的常见病害之一，实际施工过程中使用的大多是橡胶支座，如图1。这类支座的成本相对来说更低一些，而且在使用方面较为便捷，但从橡胶的物理性角度来看，其在长期使用过程中，难以避免的会出现脱空、变形开裂等问题，也存在着被腐蚀的情况，这便会致使高速公路桥梁出现支座病害。支座发生变形开裂的原因，多是因为在长期运行过程中承受了超出设计要求的重量荷载，致使橡胶支座永久性变形，出现开裂状况。而且如若高速公路桥梁的支撑垫石不平整，那么便会导致支座在实际应用中受力不均，应力集中于某些部位，从而出现开裂。另外，如若所使用的橡胶支座自身质量有所不足，未能达到标准要求，则也会产生变形开裂问题。支座脱空同样也是支座病害的一种，其原因可能是钢板厚度不达标，或是施工过程中支座位置偏离设计要求等。一旦出现支座脱空情况，便会致使梁体局部下沉，导致整个桥面受损。

图1 橡胶支座

2.3 桥面铺装病害

在高速公路桥梁工程中，桥面铺装是常见病害之一，如桥面在垂直方向、水平方向存在裂纹。造成这一病害的原因在于路面刚度未达到设计要求，当路面局部受到较大荷载冲击的时候，路面便会发生变形，变形超过路面弹性后，便会形成裂纹，裂纹扩散便会影响整个高速公路桥梁的整体性能。在进行桥面铺装的时候，不同层面所使用的铺装材料有所不同，这些材料在力学性能方面也有一定的差异性，一旦受到较大的荷载，便会出现不协调情况，容易造成裂纹的出现。尤其是一些修建年限较长的高速公路桥梁，受技术水平、认知水平的影响，其在设计和施工过程中有所不足，致使高速公路桥梁结构的强度达不到要求，无法承受实际荷载，引发路面裂纹。

3、高速公路桥梁需要养护和加固维修的原因

3.1 交通量逐渐增大

在社会经济高速发展的当下，人们的生活水平逐步提升，车辆出行量也逐渐增大，这给高速公路桥梁带来了较大的承载压力。部分高速公路桥梁的修建时间比较早，无论是在工艺上，还是在材料方面，都有一定的缺陷，存在落后性，而且其长期暴露在自然环境下，使用年限较长，都会存在一定的质量问题，并不能保证车辆通行的安全，这也给人们的出行带来了阻碍。基于此，必须通过科学的养护作业，针对高速公路桥梁中存在的问题，来实施相对应的加固维修技术，以提高高速公路桥梁结构的稳定性，延长其使用寿命，从而保障出行安全。

3.2 管理方面不足

随着高速公路桥梁工程数量的增多，在管理上有一定的难度，以致于难以对高速公路桥梁进行有效的维护，部分高速公路桥梁容易受到损伤，相关部门缺乏高速公路桥梁管理意识，忽视了养护工作的开展，缺乏对周边护坡、边坡的维修，致使其在经受雨水冲刷后出现坍塌现象，存在一定的安全隐患。因此，必须通过有效的养护工作，以及科学的维修加固技术措施，来解决高速公路桥梁的病害问题，保证其质量。

3.3 未完全按照设计要求来实施管理

高速公路桥梁工程在建设过程中，就已经有了严格的规定，其能够承受的最大荷载，在设计方案中有明确的规定。而且在入口位置对车辆时速，以及通行要求有明显标志的提示，但实际运行过程中仍然有部分车辆不按照要求行驶，出现超重、超速等现象，日积月累下便会对高速公路桥梁造成严重损伤，影响了高速公路桥梁的使用年限。导致这一现象出现的原因有2点：（1）相关部门忽视了对相关要求和知识的宣传普及工作，以致于部分大众并未意识到这一问题的严重性，其在行驶过程中根本不会考虑高速公路桥梁的承载能力。（2）相关部门缺乏严格的监督和管理，没能严格检查来往车辆，惩罚力度不够。由于多种原因，导致高速公路桥梁在使用过程中容易出现损伤，承受着超出可承受范围的设计荷载，因此需要通过养护和维修加固方式来进行修复。

3.4 未完全考虑高速公路桥梁的使用频率差别

我国各个地区的经济发展水平有所不同，存在不均衡性，这就导致高速公路桥梁在不同区域中的使用频率有一定的差异性，在一定程度上会影响高速公路桥梁养护和维修加固工作的平衡性，致使其出现失调情况。比如说，经济发达地区内的高速公路桥梁更多，要求也越高，需求量较大，在高速公路桥梁养护和维修加固方面的投入也更多，体系更加完善，技术更加成熟；而一些经济水平较低的偏远地区，高速公路桥梁的使用频率并不高，其在养护和维修加固方面的频率也偏低，无论是在技术措施方面，还是资金投入方面都比较少，缺乏完善的养护和维修体系。也未能定期开展检查工作，以致于该区域范围内的高速公路桥梁存在一定的安全隐患。

4、高速公路桥梁养护技术措施

4.1 桥面养护技术措施

在高速公路桥梁养护过程中，应当重视对桥面的养护，可采取以下措施：（1）实施有效的预防措施。相关养护单位需重视桥面铺装工作的开展，以免高速公路桥梁面受到损伤，影响桥面混凝土质量。具体来说，在铺设高速公路桥梁沥青混凝土材料前，一定要先利用专业工具，来清理桥面，保证桥面的洁净性，不可存在杂物、粉尘。需根据高速公路桥梁的实际情况，通过试验来确定混合料的比例，选择适宜的机械设备来开展铺装作业，并把控好碾压温度，压实沥青混凝土桥面，提高桥面的透水性，将其坍落度控制在适宜范围内。所使用的混凝土材料在质量上要达到施工标准要求，具有较好的强度。（2）进行有效的维护保养措施。就目前而言，高速公路桥梁中常见的养护和加固方式有2种，一种是返修，另一种是局部修复，主要是处理已经受损的高速公路桥面，利用除锈等工艺来重新铺设路面层，使其厚度、重量满足设计要求。（3）如果高速公路桥面的破坏程度较为严重，存在着安全隐患，则要通过返浇的方式进行养护。拆除老旧的高速公路桥梁路面，应用锚固短筋工艺，对桥面实施精细化处理，重新浇筑，铺设适宜的钢筋网，保证桥面的安全性。

4.2 支座脱空养护技术措施

在高速公路桥梁养护过程中，应重视对支座脱空的处理，可在盖梁的顶部，使用液压扁形千斤顶，使用高压电动油泵来供油。需建立健全的自动监测系统，配合平衡分流阀工作的开展，对桥梁体的起顶高度进行有效调节，可使用千斤顶持荷来保证桥梁体的高度支座。在实际养护工作中，需要搭建双排脚手架，采用钢管材料，于施工现场设置安全网，保证养护作业的顺利开展。可先顶升1mm，在盖梁、梁板、扁形千斤顶均匀受力的过程中，全面了解桥面、梁板的受力状况。若其受力情况符合施工要求，那么可顶升2mm，继续进行观测，利用专门工具来移动支座，如若无法移动再顶升2mm。要注意的是，在进行支座顶升的过程中，一定要控制好泵油速率，由专业人员来观察桥梁的顶升实况，支座和桥面板的距离达到3-10mm的时候，无需继续顶升。完成桥梁顶升作业之后，可涂抹调平胶，放置替换支座。

4.3 伸缩缝的养护技术措施

在进行高速公路桥梁养护作业的时候，应当有效解决伸缩缝问题，可从以下几个方面着手：（1）相关养护人员应当对高速公路桥梁的伸缩缝情况进行全面检查，清理干净伸缩缝中的杂物，使之保持干净，不可有垃圾存在，否则会影响桥梁自身的膨胀、收缩，如若发现伸缩缝严重变形，则需要进一步更换处理，如图2。（2）对于损伤严重，或是已经失去功效的伸缩缝，需要做好清除工作，保证U形槽的洁净性，做好锚杆安装工作，控制好伸缩缝的平整度，严格按照规定进行混凝土浇筑，完成养护作业之后，还需要进行质量验收，验收合格之后便可以通车。

图2 伸缩缝安装与更换

4.4 板底刮痕、剥落、露筋养护技术措施

在实施高速公路桥梁养护作业的时候，还需要重视对板底刮痕、剥落、露筋等情况的养护。具体包括以下几方面：（1）对于一些级别不算太高的道路，可以使用环氧混凝土来修补轻微受损的梁体，也可以使用钢板、纤维布来处理受损部位，并设置相应的限高门架，放置限高标志。如若梁体的受损程度较为严重，则需要更换处理，加大高速公路桥梁的净高。（2）根据高速公路桥梁剥落、露筋的实际情况进行有效的养护处理。如若其露筋、剥落是因为车辆剐蹭，则需要找到受损的部位，对其进行修补，设置限高标志；如若是因为碱骨料反应而发生露筋、剥落情况，可使用环氧砂浆来修补；如若是因为钢筋锈蚀而导致露筋、剥落状况的发生，应做好除锈工作，在钢筋中涂抹一层防锈剂，并利用环氧砂浆来进行修复。在找到剥落、露筋的真实原因后，再实施针对性的养护处理方案，以保证高速公路桥梁质量，使之能够正常通行。

5、高速公路桥梁加固维修施工技术措施

5.1 增大构件截面加固技术措施

在进行高速公路桥梁加固维修施工的时候，可以利用增大构件截面加固技术，来处理钢筋混凝土、预应力混凝土受弯构件的加固工作。如若桥梁的强度、刚度未能达到设计要求，抗裂性下降，缺乏稳定性，则需要通过加大梁底面、侧面的尺寸，增设主筋、加厚桥面板等方式，来保证桥梁高度，提升桥梁的抗弯强度，从而使之承载力得以提升。但要注意的是，该方式所需要花费的施工时间比较长，而且不具备较好的抗腐蚀耐性，混凝土构件的自身重量会有所增加，在一定程度上会损伤原有结构，因此仅适用于一些较小跨径的T梁桥、板桥。

5.2 粘贴钢板加固技术措施

为加固钢筋混凝土的受拉构件、受弯构件、受压构件，可使用粘贴钢板加固技术，于钢筋混凝土结构表面，利用结构胶粘剂来粘贴钢板，增强原始结构的强度。该技术措施的优势在于能够强化高速公路桥梁结构的稳固性，延长其使用寿命，施工速度比较快，而且施工现场不涉及湿作业，操作方面较为简洁。所使用的钢板厚度较薄，不会给钢筋混凝土结构带来更大的自重力，不会破坏原有结构。而且在一定程度上还能避免加固材料的浪费，成本上相对来说更低一些，具有不错的经济效益。在实际施工过程中，应当严格按照工艺流程来执行作业，先要进行钻孔埋设螺杆，处理好混凝土表面，使之保持洁净，利用专门的工具对钢板进行除锈处理，科学配胶，于钢筋混凝土表面粘贴钢板，以起到有效的加固作用。结构胶固化之后，需要检查粘刚质量，做好钢板表面防腐工作。

为保障粘贴钢板加固技术的有效应用，应当把控好施工过程中的各个要点，需注意以下几点：（1）粘贴区域中，钻孔和钻孔之间的距离应当保持在30cm左右，埋植的螺杆长度为100mm，直径为12mm，要把控好螺杆和钢板端部的距离，一般不可超过5-10cm。在处理混凝土不表面凹陷部位的时候，需要利用环氧砂浆来进行填补，做好找平工作。需要利用角磨机来打磨钢板的粘合面，并做好除锈工作。（2）要根据实际情况和规定要求来配制适宜的胶粘剂，并将其涂抹在混凝土粘合面、钢板粘合面中。与此同时还应当增加垫片，保证螺母的紧固性，挤出多余的粘钢胶，固化建筑结构胶。（3）在完成加固作业之后，需要对构件的粘钢质量进行质量检验，可通过观察外观的方式进行检测，需查看钢板边缘的溢胶色泽，确保其硬化程度达到标准要求，使用小锤敲击钢板，检查其粘结面积是否有效。与此同时，再确定粘钢效果达标之后，要对钢板外表面进行除锈工作，清除污垢。

5.3 化学灌浆和凿槽嵌补法

在高速公路桥梁维修加固施工过程中，需要采取有效的措施来解决裂缝病害问题。灌浆法是使用较为广泛的方法。如若高速公路桥梁的裂缝宽度在0.3mm以下，那么可以通过表面封闭的方式来进行处理；如若裂缝宽度在0.3-0.5mm之间，则可通过化学灌浆法来处理；如若裂缝宽度在0.5mm以上，则需要使用凿槽嵌补法来进行处理。要注意的是，实际施工中应当根据高速公路桥梁裂缝的实际情况，来选择适宜的灌浆材料，不同的灌浆材料有其不同的作用。如处理钢筋混凝土裂缝的时候，一般使用环氧树脂浆，常见于桥面裂缝维修加固施工中；水泥砂浆则适用于处理拱圈裂缝，或是石砌墩裂缝。在实施灌浆处理的时候，要先清除混凝土表面的杂物，保持其洁净性，如若使用水泥砂浆材料，则要保持一定的湿润性，如若是环氧砂浆，则需要保持干燥性。

5.4 粘贴碳纤维增强塑料加固技术措施

对于一些跨径比较大的桥梁，如若其受力位置出现了混凝土剥落、裂缝等病害问题，则需要使用粘贴碳纤维布的方式来提高桥梁结构的稳固性。该加固技术措施的优势在于具有较高的强度，尤其是抗拉强度，而且有着较好的防水性，能够避免钢筋受到腐蚀，出现锈斑，而且碳纤维布的自身重量比较轻，不会增加桥梁结构的自重。在施工操作方面也叫比较简单，不需要进行后期养护，施工速度比较快，也不受形状限制。