刍议高速公路桥梁常见病害与养护维修施工技术

刘 鹏

（山西交通控股集团有限公司临汾北高速公路分公司,山西 临汾 041000）

0 引言

高速公路桥梁工程项目在完成建设作业并投入运营后，容易在长期使用过程中受到车辆荷载、降水、冰雪等多种因素影响，逐渐出现裂缝或者沉陷等常见质量病害。这些病害问题不但影响工程结构的外形美观，而且能够持续降低工程质量以及运营安全性，因此有必要对高速公路桥梁常见病害问题做出深入分析，并采取合理技术措施对其进行养护维修，以提高病害处理成效，确保高速公路桥梁能够稳定可靠地运行。

1 高速公路桥梁常见病害分析

1.1 钢筋锈蚀

钢筋锈蚀属于影响高速公路桥梁工程使用寿命以及使用安全性的一个关键因素。引发此类问题的原因相对较多，如钢筋材料质量不达标、降水等一系列自然因素的作用导致钢筋表面氧化膜逐渐失效，从而出现锈蚀问题等。在实践中，钢筋若是出现锈蚀问题，会导致混凝土产生剥落以及开裂等现象，从而能够对高速公路桥梁的运行安全产生不利影响。

1.2 裂缝

裂缝（如图1）属于高速公路工程最为常见的一类病害问题，其主要类型一般涉及施工裂缝、温度裂缝、荷载裂缝、干缩裂缝等。高速公路桥梁工程一旦出现裂缝问题，不但影响外形美观，还会显著降低工程结构的承载力，提升养护维修成本。引发裂缝问题的原因非常多，包括施工材料质量不达标、气温变化、车辆超载以及施工技术运用不当等。

图1 高速公路桥梁裂缝病害

1.3 支座病害

支座病害一般包括错位、变形或者老化等。引发此类病害的主要原因通常为没有及时开展保养工作、不当施工或者不平衡受力等[1]。

2 案例介绍

案例工程为某高速公路桥梁工程，全长约为103.4 km，连通区域内多条高速公路，能够有效抵达6 个城市以及地区。该工程实际建设总投资达到了36 亿元，于2018年正式建成通车，实际路基宽度达到了26 m，设计为双向四车道，实际行车速度设定为120 km/h，对于荷载主要为汽－超20 以及挂-120。该工程全线共有桥梁35 座（具体如表1 所示），其中有全线特大桥（大约596 m）1 座。该工程桥梁上部结构形式主要包括预应力混凝土连续钢构、现浇连续箱梁以及装配式预应力混凝土连续箱梁或者空心板。该工程于2022 年开展了定期检测工作，结合检测报告来看，该工程部分桥梁出现了包括混凝土脱落以及裂缝在内等多种病害问题。为保证该工程的运行安全性，有关单位针对其开展了养护维修工作，并且取得了理想的病害处理成效。因此，该文主要以该工程为例，针对高速公路桥梁常见病害的养护维修施工技术进行分析和探讨。

表1 案例工程主要桥梁统计表

3 高速公路桥梁常见病害养护维修施工技术研究

3.1 混凝土裂缝的养护维修

针对耳背墙裂缝以及盖梁裂缝等一系列裂缝病害问题，案例工程主要开展封闭胶以及灌封胶注入处理，具体操作方法如下：

（1）施工人员根据检测报告当中有关裂缝分布情况的描述，在作业现场仔细核对裂缝数量、宽度还有长度，同时做好相关标注工作，然后以此为依据开展化学灌浆材料配量、灌浆以及埋嘴等各项内容的计算和安排工作。案例工程最终确定针对裂缝宽度处于0.15 mm 以下的，借助专用封闭胶开展表面封闭；针对超过0.15 mm的裂缝，需要先骑缝开设相应的V 槽，然后再借助灌注胶开展灌浆处理作业，最终再开展裂缝表面封闭工作（该次施工主要以灌注胶灌浆处理为主）。

（2）在明确病害位置之后，借助钢管依照病害位置合理搭设施工脚手架，对于脚手架上需要满铺竹芭，同时借助铁丝将其有效固定在脚手架上，便于工人开展施工作业。

（3）在裂缝表面开展骑缝钻孔作业，以此充当灌浆导向孔，具体操作时需要沿着裂缝走向进行钻孔，实际孔深设定为5 cm、孔径设定为8 mm、孔距设定为35 cm，所有裂缝交叉位置需要在交叉区域开展钻孔作业。

（4）借助高压空气完成孔眼方面的吹洗作业，仔细清洗裂缝两侧大约3~4 cm 范围当中的灰尘，并且凿除浮浆等一系列凸起部位，以此促使结构表面足够平整，再借助丙酮进行擦洗，全面清除裂缝附近的油污，但需要注意不能将裂缝堵塞[2]。

（5）借助丙酮有效地将灌浆嘴底盘当中的铁锈擦除，再借助封闭胶合理地将灌浆嘴与相应的孔眼对准并且粘贴在裂缝上。对于灌浆嘴的间距需要结合缝长还有裂缝宽度进行确定，通常宽缝稀、窄缝密。对于每道裂缝需要至少设置1 个进气孔以及1 个排气孔。对于灌浆孔眼需要保证对中以及导流畅通。对于灌浆嘴则需要保证粘贴牢靠。

（6）为确保混凝土缝隙可以有效充满浆液，并且不会出现浆液大量外渗问题，案例工程强调需要对已经完成处理作业的裂缝表面借助封闭胶有效地沿着裂缝走向，依照从下到上这一顺序均匀涂刷2 遍，以开展封闭工作，实际宽度控制在3~5 cm 之间。当裂缝封闭胶彻底硬化后，需开展压气试验，从而检查裂缝封闭效果，具体操作时，压缩气体需要通过灌浆嘴，同时将气压保持在0.2~0.4 MPa之间，然后在封闭带上还有灌浆嘴附近涂抹肥皂水，若是出现泡沫问题，则代表该区域漏气，需要再次开展封闭工作。

（7）案例工程主要借助空气泵压注法开展灌注胶方面的注入作业，需要在浆液彻底聚合固化后方可将灌浆嘴拆除，同时需要借助封闭胶有效地将灌浆嘴位置磨平，最后还需要对每道裂缝表面借助环氧水泥浆开展涂抹作业，以保证封闭足够严实[3]。

3.2 混凝土缺陷及露筋养护维修

案例工程针对梁板、盖梁以及桥台前墙等部位出现的混凝土胀列破损还有露筋问题、立柱方面的主筋锈蚀问题等各种混凝土表面缺损问题，均借助修补型相应聚合物砂浆以及灌注胶（或封闭胶）开展修复工作。实际操作中，需要将砂浆搅拌均匀，然后涂抹在需修补的结构上，以形成新的复合体，可显著提升混凝土的强度，并且防止钢筋出现锈蚀问题。具体施工技术如下：

（1）人工凿除一系列缺陷位置周围存在的松散混凝土，露出新鲜混凝土的同时，将表面有效清理干净，再借助人工涂刷或者喷枪喷射的方式涂抹一层界面剂，厚度要控制在1~2 mm[4]。

（2）如果破损面积相对较小，可借助聚合物砂浆开展修补工作。为防止修补期间砂浆出现流淌或者脱落问题，需要开展分层涂抹作业，实际每层后续需要控制在0.5~1.5 cm 之间；若是破损面积较大，需要借助聚合物混凝土开展修补作业，实际施工工艺大体上与普通混凝土一致。

（3）外露钢筋（如图2）处理作业时，需要先凿除结构表面存在松脆以及剥离等一系列已破坏的混凝土，并且对锈蚀钢筋开展人工除锈还有防腐处理工作，再开展混凝土缺陷部位修补作业[5]。

图2 案例工程外露钢筋

（4）聚合物修补材料方面，其养护期间需要严格管控好温度，案例工程要求养护温度控制在15~25 ℃之间。实际养护时间一般夏季2 d、冬季大约7 d，此外对于养护期的前3 d，严禁出现水浸泡或者其他冲击问题[6]。

3.3 支座病害养护维修

案例工程针对支座垫石破损、支座移位以及钢摆锈蚀还有剪切变形、老化开裂等一系列支座病害问题，均借助整体顶升更换支座还有支座垫石的方式开展养护维修工作。对于支座更换主要借助支座外侧直接顶升法开展施工作业，需要将半幅桥有效顶起大约16 mm 以内的高度，然后更换支座。具体情况如下：

3.3.1 相关工具技术指标

案例工程开展的支座更换作业，需要用到超薄型同步千斤顶、电动液压站以及分流阀等工具。这些工具的线管指标参数如表2 所示。

表2 案例工程支座更换作业主要工具指标

3.3.2 顶升力设定

案例工程顶升力F的计算公式如下：

式中，A——单跨桥本身的重量，即A=38 t/片梁×18 片=684 t；A1——达标桥面系的重量，A1=210 t。

案例工程采用的9 只千斤顶同时开展顶升作业，所以每只千斤顶的实际顶力设定为F1，即F1=447t÷19=23.5 t。由于每支千斤顶本身的额定顶升力为100 t，大约是F1的4.2倍，所以安全系数超过3.0，该次作业是可行的、安全的。

3.3.3 开展更换作业

（1）施工人员需要在单跨横向的相应各梁端肋板下有效地布设1 个千斤顶，对于千斤顶上下需要借助钢板有效垫平，以促使千斤顶可以全面接触受力，若是空隙相对较大，可借助薄钢板超垫平稳。

（2）对于油泵等设备要做出合理布设，并且有效接上高压油管，在通过检查确认达标后即可组织开展顶升作业。实际操作中，设备需要布置在有效顶升的相应梁体之外，从而减少顶升力方面的额外负担。除此之外，还需要确保各有关的实际有效长度具备良好的均匀性。

（3）需要在梁盖上每片梁底有效地设置1 个百分表，主要用来检查梁体实际升高位移情况，对于相邻梁体来讲其实际顶升高差值需要调控在1 mm 以内。在开展顶升作业前，必须做好一系列标尺方面的初始读数记录工作，在有效顶升到设计值时需要记录最后读数。对于该读数来讲，其与初始读数之间的差值便是桥梁本身的最终位移值，案例工程预估该值处于7 mm 以内，所以不会对梁体连接位置产生损害。

（4）在正式开展顶升作业时，需要对千斤顶进行供油，此时流量、压量以及压强均需要缓慢增加，在有效将压力顶升到实际计算值的大约85%时，停止供油，然后关闭阀门，仔细检查一系列部位，确认正常后再进行供油。实际顶升速度控制在3 mm/min，达到5 mm 位置要暂停开展顶升值观测工作，若存在偏差需要进行调整，在调整水平后在支座下合理垫设钢板进行增高作业。

（5）顶梁时要缓慢、分级对千斤顶进行加载，可依照以5 MPa 为一档次的形式开展加载工作，达到设计值后，停止加压并且开展稳压处理。

（6）当梁体实际顶升高度达到可以更换支座时，施工人员应关紧需更换支座位置的千斤顶闸门，以维持顶升力度，然后立即更换损坏的支座。更换完毕后，要打开闸门，缓慢且均匀地对一系列千斤顶进行放松，促使梁体落座就位[7]。

4 结语

该文分析了高速公路桥梁常见的病害问题，并结合某高速公路桥梁工程项目，针对各类病害问题的养护维修技术做了探讨，主要得出以下结论：①高速公路桥梁工程常见病害问题主要包括不均匀沉降、裂缝、露筋以及支座病害、墩台病害等。引发这些病害的因素较多，包括设计因素、勘察因素、施工因素以及自然因素、材料质量因素等等。②在开展混凝土裂缝病害的养护维修作业时，一般0.15 mm 以下的裂缝，借助专用封闭胶开展表面封闭即可；而对于超过0.15 mm 的裂缝，则应该骑缝开槽，并且借助灌注胶合理开展灌浆处理作业，提高养护维修成效。③混凝土缺陷以及露筋问题，一般利用聚合物砂浆还有灌注胶、封闭胶开展修补作业，可增强混凝土强度，有效规避钢筋锈蚀。④在开展支座更换作业时，应该做好千斤顶顶升力以及顶升值的计算工作，并结合计算结果合理选定千斤顶及其他设备，开展顶升作业时还需要严格管控好每一个操作环节，以保证作业安全性的同时，避免对桥梁本身产生不利影响。在实际开展高速公路桥梁病害问题养护维修工作时，应结合工程实际存在的病害问题，合理选用对应的养护维修施工技术，才能提高施工成效，切实延长公路桥梁使用寿命以及提升安全性，从而保证高速公路桥梁工程健康长远地发展。