沿海地区公路桥梁病害检测及技术状况评定研究

陈华涛

（广东交粤工程检测有限公司,广东 广州 510520）

0 引言

经历七十余年的发展，我国交通事业迅猛发展，截至目前我国已建成公路桥梁85万余座，极大地满足了行人出行与货物运输的需求。桥梁的建设阶段与使用阶段往往会受到车辆超限荷载、外界环境等方面的影响，使得现阶段我国已建桥梁或多或少出现一些桥梁病害。尤其在沿海地区，环境对桥梁使用寿命的影响更大，桥梁耐久性降低的情况普遍发生[1]。因此，对已建桥梁开展病害检测与技术状况评定研究刻不容缓。通过开展已建桥梁检测研究与耐久性研究，能了解桥梁的使用寿命，挖掘现有桥梁的潜力，节约国家建设资金[2]。

沿海地区桥梁病害形式与内陆城市不尽相同，尤其是在耐久性方面，沿海地区桥梁出现病害的时间总是比内陆城市早[3]。受环境以及超限荷载等因素的影响，沿海地区的已建桥梁陆续出现了不同程度的病害问题，如钢筋严重锈蚀、梁体裂缝等，这些病害也成了公路安全运营的严重隐患[4]。该文以某沿海地区两座公路桥梁为研究对象，对已建病害桥梁提出养护加固建议。研究结果可为沿海地区既有公路桥梁检测与加固决策提供参考。

1 沿海地区常见桥梁病害

1.1 桥梁上部结构常见病害

混凝土梁桥的一些主要病害包括：蜂窝麻面、漏筋、构件变形、接缝不平、混凝土剥落、钢筋锈蚀以及表面裂缝。蜂窝麻面产生的原因主要有：施工技术不合理，浇筑混凝土过程中未按规定振捣；运输过程混凝土产生离析现象。桥梁出现漏筋病害的主要原因是[5]：施工操作不当致使振捣混凝土时混凝土垫块发生位移，钢筋紧贴模板；保护层混凝土漏振或振捣不实等。构件变形与接缝不平现象出现的原因为：施工不当，致使构件变形；过量的荷载造成构件发生变形；桥台填土或基础不均匀沉降等。混凝土剥落产生的原因主要有：施工造成拌和物中细颗粒离析或构件混凝土表层质量差；钢筋锈蚀膨胀导致表层混凝土脱落。产生钢筋锈蚀病害的因素包括：混凝土保护层厚度不足；构件出现裂缝导致雨水侵入；侵蚀性离子的化学侵蚀作用等。

除上述病害外，桥梁上部结构还常见表面裂缝病害。裂缝是混凝土桥梁危害最大的病害之一，结构内细微裂缝对受力影响不大，但是在沿海地区空气高湿度高含盐量等因素的作用下逐渐导致钢筋被锈蚀，混凝土性能衰减且结构强度降低，进一步致使混凝土裂缝增大，直至桥梁完全成为危桥。因此，在众多桥梁病害中表面裂缝值得从业人员格外关注。根据裂缝发生的部位，可将桥梁病害分为以下几类：梁板受拉区的弯曲裂缝、梁腹板上的竖向裂缝、梁腹板的剪切裂缝、梁板主筋部位的水平纵向裂缝、网状裂缝、局部承压处的裂缝。绝大部分裂缝都与混凝土承受的荷载有关，研究分析这些裂缝时应当分析相应部位混凝土的受力情况。

1.2 桥梁下部结构常见病害

桥梁下部结构病害按照产生的部位以及结构形式可分为桩基础病害、墩台病害等类型。

桩基础病害主要包括桩基础不均匀沉降、桩基础滑移倾斜、断桩等。桩基础不均匀沉降产生的主要原因为：施工中桩底沉渣未清理干净，导致桩基不均匀下沉；设计不当，下部结构在设计时未考虑不同地基土的压缩性不同；地基勘察的原始资料有误等。桩基础产生滑移倾斜的原因包括：桥梁基础位于软弱地基上，当桥台填土为高填方路基时，台背主动土压力过大，造成基础滑移。发生断桩的主要原因为：钻孔灌注桩注浆过程中钻渣沉积物或泥浆进入灌注的混凝土内，致使桩身被隔开形成两段；桥梁运营过程中地基变形过大导致桩身受力异常从而发生断桩。

墩台病害主要为各种类型的混凝土开裂，包括斜裂缝、墩台盖梁竖向裂缝、桥台侧墙开裂等。墩台产生斜裂缝是由于墩台承受剪力过大、斜筋配筋不足导致的。墩台盖梁竖向裂缝产生的原因主要是基础发生不均匀沉陷。桥台侧墙开裂主要是由于地基承载力不足导致桥台外倾或下沉，从而导致侧墙混凝土开裂。

2 沿海地区桥梁病害技术状况评定方法

2.1 检测内容

为保证桥梁能够正常运营，根据桥梁结构和受力特点，该文对某沿海地区两座公路桥梁进行病害检测，主要内容包括：外观检查、结构实体检测、水下桩基检测等，通过此类检测项目对沿海地区桥梁病害技术状况评定方法进行研究。

2.1.1 外观检查

桥梁外观检查主要采用钢卷尺与裂缝观测仪等设备，对桥梁各个构件进行缺损状况检查，判断缺损原因，翔实记录各部件缺损状况。

2.1.2 结构实体检测

结构实体检测包括混凝土强度检测与碳化深度检测两部分内容。混凝土强度采用回弹法进行检测；回弹测试时，测区尺寸宜为200 mm×200 mm，并应保持回弹仪的轴线垂直于混凝土测试面。待混凝土强度检测完毕后，在具有代表性的测区上进行碳化深度检测，测点数不少于构件测区数的30%。

2.1.3 水下桩基检测

通过对桥梁下部结构的水下构件进行详细摸查，全面了解病害的位置、范围和程度，评价水下构件的技术状况。水下桩基检测的主要内容包括：①有无出现滑移、倾斜；②有无出现开裂、剥落、漏筋、钢筋锈蚀等。

2.2 评定方法

根据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）要求，先对桥梁各部件进行评定，再对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，最后进行桥梁总体技术状况的评定。桥梁状况等级共分为5类，桥梁状况分类界限表见表1，桥梁总体的技术状况评分方法是[6]：

表1 桥梁状况分类表

式中，Dr——桥梁总体技术状况评分；

BDCI、SPCI、SBCI——分别为桥面系、上部结构和下部结构的技术状况评分；

WD、WSP、WSB——分别为桥面系、上部结构和下部结构的在全桥中的权重。

3 桥梁病害问题技术状况评定

3.1 1#大桥

3.1.1 工程概况

1#大桥位于广东省某沿海地区，桥梁全长506.0 m，桥梁跨径组合为25×20.0=500.0 m，桥面全宽12.0 m，桥面净宽10.0 m。上部结构为空心板梁；下部结构为重力式桥台、双柱式桥墩，桩基础；桥面铺装层为水泥混凝土铺装层。

3.1.2 病害检测

（1）外观检查。对该桥梁的上部结构、下部结构以及桥面系进行外观检查，可知桥梁上部结构中局部出现锈蚀剥落（图1），累计出现0.9 m2的蜂窝麻面现象，且支座垫板均出现一定程度的锈蚀；下部结构中墩身出现破损、剥落现象，累积面积达0.48 m2；桥面系中桥面铺装、人行道、护栏等部位均出现破损现象，伸缩缝装置锚固区有所缺陷，小范围内出现杂物堵塞。

图1 梁腹板混凝土剥落钢筋锈蚀

（2）结构实体检测。此次桥梁混凝土强度检测采用回弹法，对桥梁主要构件进行检测，并进行碳化深度测量。各片桥梁梁腹板的强度推定均值约为51 MPa，碳化深度约为2.5 mm；梁底强度推定均值约为46 MPa。碳化深度约为3 mm；墩身的强度推定均值约为33 MPa，碳化深度约为5.5 mm。可见，桥梁结构的强度并未明显降低。

（3）水下桩基检测。该文对1#大桥34根水下桩基进行了探摸检测。根据该次检测结果，该桥5根基桩存在局部混凝土剥落或露筋现象（病害部位位于钢护筒缺失区域），个别桩身钢护筒末端嵌入河床，表面严重锈蚀；未发现滑移、下沉、倾斜等异变现象；河床未见明显冲刷或淤积现象；未见其他异常情况，水下桩基检测情况见图2。

图2 桩基水下混凝土剥落、漏筋

3.1.3 技术状况评定

按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）对1#大桥评定为2类桥，桥梁结构有轻微缺损，但对使用功能无影响。根据检测结果可对该桥在后续的运营、养护过程提出一些建议：

（1）上部结构：对混凝土蜂窝、麻面及时修补；对钢筋锈蚀建议清除钢筋的锈渍。

（2）下部结构：对桥墩墩身混凝土剥落、破损等病害应先凿除表层松散混凝土，再用高强度等级混凝土、水泥砂浆或其他材料进行修补。

（3）桥面系：对桥面铺装出现局部出现磨光、脱皮、露骨，及时进行修复；对桥面横向裂缝及时填封。

3.2 2#大桥

3.2.1 工程概况

2#大桥与1#大桥位于同一个区域，桥梁全长381.5 m，桥梁跨径组合为25×15.1=377.5 m，桥面全宽8.6 m，桥面净宽6.6 m。上部结构为整体现浇板；下部结构为重力式桥台、双柱式桥墩，桩基础；桥面铺装层为水泥混凝土铺装层。

3.2.2 病害检查

（1）外观检查。对该桥梁的上部结构、下部结构以及桥面系进行外观检查，可知桥梁上部结构出现较为严重的裂缝（图3），其中网状裂缝面积达：72.7 m2，横向裂缝累积达325条，最大缝宽0.7 mm，斜向裂缝共计2条，最大缝宽0.3 mm；除此之外上部结构还有蜂窝麻面与钢筋锈蚀导致的混凝土剥落等病害（图4），累积面积分别为：1.75 m2和1.28 m2。下部结构中盖梁出现自上而下的垂直裂缝，缝长0.8 m，同时盖梁与墩身均出现蜂窝麻面与剥落漏筋病害。桥面系中桥面铺装中出现严重的裂缝，其中横向裂缝累积长度34.1 m，最大缝宽10 mm，纵向缝累计长度15 m，最大缝宽8 mm，破碎板累计数量25块；除此以外人行道、护栏以及排水系统均出现了一定的破损现象。

图3 梁底横向裂缝

图4 梁底钢筋锈蚀、混凝土剥落

（2）结构实体检测。该文对2#桥梁主要构件进行混凝土强度检测与碳化深度检测。各片桥梁梁腹板的强度推定均值约为34 MPa，碳化深度约为4 mm；梁底强度推定均值约为41 MPa。碳化深度约为2.5 mm；墩身的强度推定均值约为27 MPa，碳化深度约为6 mm。与1#大桥相比，2#大桥的结构强度相对较低，需要采取有效的防护措施。

（3）水下桩基检测。该文对2#大桥40根水中桩进行探摸检测，根据该次检测结果，未发现滑移、下沉、倾斜等异变现象。该桥水下构件基本完好，未见明显混凝土剥落露筋等病害情况，水中桩基运营状态良好。

3.2.3 技术状况评定

按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）对2#大桥评定为3类桥，该桥有中等缺损，尚能维持正常使用功能，需要进行中修。根据检测结果可对该桥在后续的运营维修过程提出一些建议：

（1）上部结构：对缝宽小于0.15 mm的裂缝，建议采用树脂封闭胶进行处理；当缝宽介于0.15～0.4 mm时，建议采用树脂灌缝处理；当裂缝大于0.4 mm时，应将裂缝凿开，立模填补环氧砂浆或高强度水泥砂浆。

（2）下部结构：对桥墩墩身、盖梁、系梁的蜂窝、麻面及时修补；对盖梁系梁的剥落露筋、空洞孔洞及时进行修补；对裂缝及时封闭处理；对破损的挡块及时修补。

（3）桥面系：对桥面铺装出现局部出现磨光、脱皮、露骨、坑洞、剥落、接缝料损坏，及时进行修复；对桥面铺装上纵、横向裂缝及时填封。

2#大桥与1#大桥相比病害更为严重，1#大桥中尚未出现明显的裂缝，而2#大桥中已出现多道较为严重的裂缝，因此两座大桥的技术状况评定结果不一致，维修保养手段同样不一样，2#大桥须进行中修，以延长其使用寿命。

4 结语

该文总结了沿海地区桥梁的常见病害，并以广州某项目1#大桥、2#大桥病害为工程依托分析了桥梁技术状况评定方法，主要得到了以下结论：

（1）裂缝是混凝土桥梁危害最大的病害之一，细微裂缝可能对结构受力影响不大，若在外界环境影响下裂缝逐渐增大，可能使桥梁破损更加严重，直至成为危桥。

（2）桥梁病害检测包括外观检查、结构实体检测以及水下桩基等内容。通过病害检测与技术状况评定可知1#大桥仅有轻微破损，做好养护工作即可，而2#大桥则需进行中修。

（3）2#大桥出现了较为严重的裂缝，这一现象极大地影响了该桥的使用性能，使结构强度降低，因此对该桥应当做灌浆等方面的处理，并在后续运营中加强养护。