淺談如何防治高速公路橋梁的病害
2011-09-05 來源：《中小企業(yè)管理與科技》
近年來我國公路橋梁建設快速發(fā)展，橋梁結構不斷創(chuàng)新，大跨橋梁已很普遍，但橋面鋪裝的設計與施工仍沿用傳統(tǒng)的習慣做法，在進行橋梁結構設計時，對橋面鋪裝層一般不作專門的計算分析。隨著交通量和重型車輛的增加，橋面鋪裝問題普遍。這不僅妨礙了正常交通，影響了橋面的美觀，更易造成交通事故，也給維修工作帶來了很大困難。近年來，人們對于因橋面鋪裝問題造成的直接和間接的經(jīng)濟損失給予了足夠的重視。橋面鋪裝的早期損壞已成為影響高速公路使用功能的發(fā)揮和誘發(fā)交通事故的一大病害。
1 高速公路橋梁病害類型分析
通過對我省幾條高速公路橋梁的實地考察發(fā)現(xiàn)，造成橋梁病害有設計方面的原因，也有施工方面的原因，還有使用和維修保養(yǎng)不當方面的原因，大致有以下四種。
1.1 橋面鋪裝病害 橋梁橋面鋪裝是厚度為15~20cm的復合結構層，表層瀝青混凝土厚度為10cm，底層高標號鋼筋混凝土調(diào)平層厚度6~10cm不等，中間再夾幾厘米厚的防水層。橋面鋪裝病害是多種因素共同作用的結果，鋪裝層直接承受高速行車的沖擊、剪切與磨耗，并直接受風霜雨雪及氣溫變化的作用、同時又受主梁的約束，因此其受力狀況十分復雜，設計其合理的厚度和最佳組合方式以及采用何種材料施作，都是有待研究的課題。在施工方面有：①高程控制不準或梁體拱度控制不準導致鋪裝層厚度不足或厚薄不均勻，混凝土鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)保護層厚薄不均使荷載作用下厚度不足部分首先破碎；②鋪裝層施工前梁體頂面浮層處理不徹底，導致混凝土鋪裝層與梁體混凝土結合不密貼；③防水層施作不精細出現(xiàn)漏水或滲水現(xiàn)象，雨水和含有空氣中多種有害化學物質(zhì)的水滲入混凝土鋪裝層內(nèi)引起鋼筋銹蝕，導致混凝土開裂、破碎；④泄水管、伸縮縫、施工縫等薄弱環(huán)節(jié)處理不當，造成先局部破損，然后擴展成大面破碎。在使用方面有：①超載車輛的反復碾壓使得鋪裝層不堪重負，過早破碎；②維修養(yǎng)護不及時等其他許多偶然因素致使橋面鋪裝層破碎。橋面鋪裝破碎致使行車速度減慢、交通量減少，甚至可能中斷交通。
1.2 預應力混凝土梁裂縫 重量輕、跨度大、施工簡便快捷的特點使得預應力混凝土梁的應用日趨廣泛，但預應力混凝土梁的裂縫始終困擾著工程技術人員。從施工角度來說，引起預制梁、現(xiàn)澆梁、懸臂澆筑梁裂縫的因素有：混凝土施工配合比調(diào)制不當，支架緩慢變形導致承載力不夠，澆筑順序及施工縫設置不合理，拆模時間過早，養(yǎng)護不及時或養(yǎng)護方式不合適，以及預應力張拉控制不當?shù)?。從裂縫種類區(qū)分，有干縮裂縫、溫度裂縫、混凝土初凝時受到擾動面出現(xiàn)的裂縫、剪切裂縫等。裂縫使得混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕加速，進面使裂縫范圍擴大。
1.3 橡膠支座變形受損 橡膠支座由于構造簡單、造價低廉、安裝方便、均勻分散水平力、幾乎無須養(yǎng)護的特點被廣泛用于各類公路橋梁中，成為聯(lián)系橋梁上部、下部的重要部件。設計方面，每種橡膠支座都有抗壓容許應力，當靜載與動載之和長期超過支座的抗壓容許應力上限時，支座就會表現(xiàn)為永久性非彈性變形直至嚴重損壞。施工方面主要是：①支撐墊石、梁體與支座結合部不平整或不水平，導致支座受力不均勻，使得應力集中部位過早破壞；②梁體就位不準時本應吊離支座重新準確就位，而只簡單前后挪動預制梁體來糾偏，使得支座還未使用就受損，當然也不排除有些支座本身質(zhì)量存在問題。支座受損后，造成梁體局部下沉、橋面破壞，極有可能造成重大交通事故。
1.4 橋梁外露混凝土局部破損 此種情況比較普遍，在各個橋梁中均有出現(xiàn)，只是嚴重程度不同而己。破損部位多為梁體邊角、墩臺帽棱角、混凝土防撞墻端部或接縫部位等?；炷辆植渴軗p是因雨水和空氣中的多種有害化學物質(zhì)順著混凝土裂隙、孔隙或破碎面滲入到內(nèi)部，致使鋼筋銹蝕乃至損壞混凝土結構；或由于氣溫變化產(chǎn)生的溫度應力破壞混凝土結構。
2 高速公路橋梁病害防治措施
發(fā)現(xiàn)問題的目的是找出其規(guī)律性，從設計、施工、運營養(yǎng)護階段著手盡早采取預控措施。同時不斷進行研究開發(fā)，引進新材料、新技術提高混凝土構造物的耐久性和延長各類型混凝土梁的使用壽命。針對上述主要病害，歸納如下四點防治措施。
2.1 橋面鋪裝病害防治措施 橋面鋪裝過早破碎主要是施工階段的問題，因此要求我們在橋面鋪裝施工時控制好如下幾個環(huán)節(jié)：①梁體施工階段，采取有效的方法將預制梁的拱度控制在誤差允許的范圍內(nèi)，梁體安裝時要確保橋面鋪裝層的最小厚度。②施工前徹底處理好梁體的頂面，清除梁面的雜物，鑿除處理混凝土表面的水泥砂漿和松弱層。③施工中處理好泄水管，伸縮縫、施工縫等細小環(huán)節(jié)。④采取適當措施控制鋼筋網(wǎng)的保護層，因為保護層偏大或偏小都將影響鋪裝層的使用壽命。⑤積極引進新材料，新工藝。筆者認為有些高速公路使用鋼纖維混凝土代替普通高標號混凝土、用冷軋帶肋鋼筋代替普通鋼筋都是很好的嘗試。
2.2 預應力混凝土梁裂縫的防治措施 造成混凝土梁裂縫相關的原因有：結構受力、施工操作、環(huán)境條件和材料品質(zhì)。因此在確定防治措施前首先要弄清楚裂縫原因再對癥下藥：①當確定為結構受力變形而造成混凝土梁裂縫時，檢查梁體底模及支架體系下伏地基是否在緩慢下沉，還是模板或支架剛度不夠有輕微變形，必要時預加荷載試壓，或采用換填等措施強化處理地基。②當確定為由于施工操作原因引起的裂縫時，從檢查工序出發(fā)，重點考察混凝土施工配合比、攪拌、運輸、澆筑順序及間隔時間、振搗、模板拆除時間、養(yǎng)護周期及方式、預應力張拉和壓漿控制等環(huán)節(jié)。③環(huán)境條件主要影響混凝土的配合比和養(yǎng)護：在多雨潮濕的氣候條件下由于砂、石料含水量較大，應適當控制混凝土用水量；對于嚴寒、酷暑、風沙、陰雨連綿等不同類型氣候條件要采取靈活多樣的養(yǎng)護方式。④不同材料有不同的材質(zhì)特性，施工中設計配合比都要有所區(qū)別。
2.3 橡膠支座變形受損的防治措施 我們知道除承擔全橋的豎向荷載外，全橋的水平力包括制動力、牽引力、溫度力、地震力、風力等均通過支座傳遞到下部結構。從設計方面，確保像膠支座的各項性能指標滿足使用要求；從施工角度，一是要控制好支承墊石表面的平整度和水平，確保像膠支座平置；二是要保證同一片梁的幾個支座均勻受力；三是當梁體架設就位不準時，要起吊離開支座后進行一次就位，絕對不允許不離開支座前后左右挪動梁體。對于損壞嚴重無法繼續(xù)使用的個別橡膠支座必須及時更換，否則會影響橋梁整體使用壽命。
2.4 橋梁外露混凝土局部破損的防治措施 橋梁外露混凝土局部破損，一方面是由于外界對混凝土結構的侵蝕作用，另一方面是由于受到意外撞擊導致的損害。不論是那種破損都可能加速內(nèi)部鋼筋的腐蝕，進而又引起混凝土保護層進一步剝落，露出更多鋼筋，嚴重時會影響結構安全。外界環(huán)境條件對混凝土的侵蝕是多方面的。如空氣中的各種酸性離子、堿性離子、鹽離子等都會破壞混凝土的內(nèi)部結構，長期浸在海水中的混凝土會受到各種化學物質(zhì)的侵蝕等。對于這些混凝土的損害只有從提高混凝土自身的密實性、抗?jié)B性入手，同時可考慮針對不同環(huán)境類型在混凝土中添加具有不同功用的防護劑。另外在拆模期間和模板拆除初期采取特殊保護措施，防止沒有達到強度的混凝土受損，對己受損部位需及時進行修補。
