高速公路橋梁常見病害防治措施
2013-01-10 來源：作者：呂建軍 李春香 來源：中國論文網(wǎng)
一、引言
近年來，我國橋梁工程建設(shè)取得了舉世矚目的進(jìn)步，然而隨 著交通事業(yè)的發(fā)展和在役橋梁使用年限的增加，高速公路橋梁的病害問題日益突出，橋梁改造維修加固任務(wù)十分繁重，并且耗資巨大。一般而言，如果能認(rèn)真施工，并在運(yùn)營期間仔細(xì)檢查與維護(hù)，混凝土橋梁的預(yù)期壽命可以達(dá)到75~ 100年，橋梁的養(yǎng)護(hù)維修經(jīng)驗(yàn)表明，病害及早發(fā)現(xiàn)，及時整治，就能延長橋梁的使用壽命。
二、高速公路橋梁常見病害
2.1裂縫裂縫是高速公路橋梁中最普遍、最常見的病害之一，不產(chǎn)生裂縫的橋梁是不存在的。而且裂縫往往是多種因素聯(lián)合作用的結(jié)果。裂縫對鋼筋混凝土橋梁的危害程度不一，嚴(yán)重的裂縫如貫穿縫、網(wǎng)裂等將會嚴(yán)重危及橋梁的運(yùn)行安全。裂縫往往也會引起其它病害的發(fā)生，如鋼筋銹蝕、凍融破壞等，這些病害與裂縫形成惡性循環(huán)，會對橋梁的耐久性產(chǎn)生極大的危害。
2.2地基不均勻沉降引起的破壞
由于地基不均勻沉降引起的破壞對高速公路橋梁的影響是比較大，如翼墻和錐坡的下沉、滑動、開裂，毛石墩臺的貫通縫等。軟基在荷載作用下產(chǎn)生的較變形后沉降是導(dǎo)致橋臺與路堤沉降差的主要因素。
2.3粱端頭局部破損
粱端頭局部破損主要是由于填縫材料老化或根本沒使用填縫材料，使雨水滲漏，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕后體積會膨脹，從而對鋼筋周圍混凝土產(chǎn)生張力導(dǎo)致開裂破損，開裂后雨水和化冰鹽更容易進(jìn)入混凝土裂縫，形成惡性循環(huán)，加快了鋼筋的銹蝕過程和受凍融破壞的程度，使得病害更加嚴(yán)重。
2.4剝蝕混凝土的剝蝕主要是由凍融循環(huán)和水質(zhì)侵蝕兩種因素造成的?；炷两Y(jié)構(gòu)在飽水或潮濕狀態(tài)下，由于外界正負(fù)溫度變化過大而造成混凝土中毛細(xì)管和孔隙中水分遇冷結(jié)凍時體積膨脹受阻，混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，而遇熱時水溶解周邊混凝土應(yīng)力又松弛下來，這樣應(yīng)力不斷反復(fù)，使混凝土的疲勞應(yīng)力降低或超過混凝土的疲勞應(yīng)力，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕，這一破壞現(xiàn)象稱為凍融破壞。
凍融剝蝕破壞會使鋼筋混凝土梁橋的墩臺、梁板、樁等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有效面積減少，并誘發(fā)鋼筋銹蝕，加快破壞，致使橋梁的承載力和穩(wěn)定性下降。在整個過程中，混凝土的含水量和環(huán)境溫度變化起了決定作用，是發(fā)生凍融破壞的必要條件。凍融對混凝土結(jié)構(gòu)破壞作用的大小取決于混凝土的抗凍性、飽水程度、混凝土所處環(huán)境的最低溫度、凍融速率、最大凍深和年凍融循環(huán)次數(shù)等因素。影響混凝土抗凍性的主要因素有混凝土的水灰比、含氣量、水泥品種、骨料質(zhì)量、外加劑和結(jié)合料等。凍融破壞形態(tài)可表現(xiàn)為表面脫落、冰凍裂縫、凍脹等。凍融對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞是比較大的，應(yīng)引起足夠重視。
2.5混凝土碳化與鋼筋銹蝕
混凝土的碳化是一種化學(xué)腐蝕。當(dāng)空氣中二氧化碳滲透到混凝土內(nèi)，就會與堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低，這個過程稱為混凝土碳化。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，空隙中飽和氫氧化鈣溶液充滿了混凝土，混凝土中的凝土堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護(hù)作用，使鋼筋表面生成難溶的保護(hù)層?；炷撂蓟髸箟A度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護(hù)層時，在水與空氣的條件下，就會削弱混凝土對鋼筋的保護(hù)作用，導(dǎo)致鋼筋生銹。影響混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先是水泥品種，因不同的水泥中所含硅酸鈣和鋁酸鈣鹽基性高低不同;其次，影響混凝土碳化主要還與空氣中的二氧化碳濃度高低、濕度大小有關(guān)，在干燥和飽和水條件下，碳化反應(yīng)幾乎停止。
三、高速公路橋梁常見病害防治措施
3.1裂縫的防治措施
3.1.1優(yōu)選施工方案
采取良好的施工方案，對控制混凝土裂縫有很大的關(guān)系。施工方案主要應(yīng)確定一定的澆筑量，施工縫間距、澆筑時間、位置及構(gòu)造、振搗和運(yùn)輸?shù)?。一次澆筑長度由垂直施工縫分割，最好是設(shè)置在變截面處或承力較小的部位。水平施工縫位置的設(shè)留也應(yīng)加以注意，一般來說，水平施工縫應(yīng)盡量留在變截面處，或遠(yuǎn)離受拉鋼筋部位而設(shè)在混凝土的受拉區(qū)，確定澆筑時間的原則應(yīng)盡量避開炎熱天氣和晝夜溫差大的時間。如果必須在夏季施工，則應(yīng)采取材料降溫措施來控制混凝土入模溫度。
3.1.2提高施工質(zhì)量
由于施工質(zhì)量原因而產(chǎn)生的裂縫發(fā)生率是最大的，如果在施工時能控制住了裂縫，那么在使用階段出現(xiàn)裂縫的可能性也就降低了。因此，預(yù)防裂縫的主要階段是施工階段，在施工階段要注意以下幾個問題：（1）選擇合適的配合比，配合比的選擇不僅要滿足強(qiáng)度要求、施工要求，同時還要從防止產(chǎn)生裂縫的需要出發(fā)。在滿足強(qiáng)度的原則下，盡可能減少水泥用量。（2）鋼筋的成型和模板安裝位置要準(zhǔn)確、牢固，以免施工中發(fā)生變形。鋼筋上的污物和氧化層要清除，以免影響?zhàn)そY(jié)力。（3）澆筑和振搗操作要合理，特別是振搗操作技術(shù)往往被忽視，過分的振搗對水泥混凝土均勻有害，振搗不足也不能保證混凝土應(yīng)有的密實(shí)度，振搗的程度要恰到好處。
3 .1.3加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理
養(yǎng)護(hù)的目的是使混凝土正常硬化，強(qiáng)度增長，不受或少受外界影響。關(guān)鍵是設(shè)法使混凝土溫度慢慢下降到接近外界氣溫，縮小降溫過程的溫差。以便減小溫度應(yīng)力，盡量防止裂縫的產(chǎn)生。常規(guī)的養(yǎng)護(hù)方法是噴水，對一般混凝土結(jié)構(gòu)，減少表面收縮，防止龜裂是可行的。大體積混凝土由于塊體內(nèi)外溫度不一致，強(qiáng)度增長不同，常常是在強(qiáng)度增長慢的表面開裂，其養(yǎng)護(hù)就不能只滿足于常規(guī)方法。具體說，盡量晚拆模，拆模后要立即覆蓋或及時回填，避開外界氣候的影響，養(yǎng)護(hù)期應(yīng)以混凝土強(qiáng)度增長最快的階段為準(zhǔn)，即7~ 28d。
3.2地基不均勻沉降的防治措施
3.2.1加樁加固
當(dāng)橋臺基底下有軟臥層或橋臺基礎(chǔ)未置于堅(jiān)硬的巖石基礎(chǔ)上而發(fā)生沉降以及橋墩的基礎(chǔ)被嚴(yán)重沖刷時，可采用在橋臺外圍加樁，在沉井基礎(chǔ)內(nèi)加樁，或者在橋墩上、下游加樁的方法對上述墩、臺進(jìn)行加固。通常采用的加樁方法有旋噴樁加固、鉆孔樁加固、預(yù)制混凝土樁加固以及鋼管樁加固等。
3.2.2頂推加固對于發(fā)生橋臺水平位移的混凝土橋，可采用頂推法消除因橋臺位移引起的病害。最后，用鋼筋混凝土箍套加固：當(dāng)墩、臺或樁等下部結(jié)構(gòu)因承載能力不足、施工質(zhì)量不好、水流沖刷磨損、風(fēng)化剝蝕、排水不良以及其他因素如地震、火災(zāi)、船舶和漂浮物撞擊等造成損壞、變形、側(cè)移及鼓肚等各種病害時，可以采取在有缺陷的墩、臺和樁基等的外圍澆筑一層鋼筋混凝土箍套的方法進(jìn)行加固。
3.3粱端頭局部破損的防治措施
3.3.1拆除原有伸縮縫的填充材料。
3.3.2基層處理將伸縮縫兩邊各寬約40cm范圍內(nèi)的鋪裝層混凝土鑿除并用高壓水槍清洗干凈，涂刷2遍“優(yōu)止水”，處理原預(yù)埋螺栓錨筋及露出的橋面鋼筋。
3.3.3伸縮縫防水處理
?。?）用小扁鑿鑿除舊的填縫料，用鋼絲刷清理縫壁，并清理干凈縫內(nèi)塵土。
?。?）用水盾防水膠底漆涂刷縫壁。
?。?）在伸縮縫的兩側(cè)路面上各撒一層石粉，防止灌填接縫材料時污染路面;鑿?fù)诨蜚@成埋置螺栓用的錨筋孔，并預(yù)先埋好錨筋;錨筋必須埋設(shè)牢固，在孔內(nèi)灌注調(diào)和好的“立止水”，使其不易拔出。
（4）縫的下部可填25~ 30mm高的泡沫塑料嵌條。
?。?）用防水膠面漆灌縫，縫頂部須留有5mm膨脹空間。
3.4混凝土碳化的防治措施
3.4.1水泥的選擇
在施工中應(yīng)根據(jù)建筑物所處的地理位置、周圍環(huán)境等因素，選擇合適的水泥品種;對于水位變化區(qū)以及干濕交替作用的部位或較嚴(yán)寒地區(qū)選用抗硫酸鹽普通水泥;沖刷部位宜選高強(qiáng)度水泥;
3.4.2骨料的選擇
分析骨料的性質(zhì)，如抗酸性骨料與水、水泥的作用對混凝土的碳化有一定的延緩作用。另外，若建筑物地處環(huán)境惡劣的地區(qū)，宜采取環(huán)氧基液涂層保護(hù)效果較好，對建筑物地下部分在其周圍設(shè)置保護(hù)層;用各種溶注液浸注混凝土。
3.4.3配合比的選擇
要選好配合比，適量的外加劑，高質(zhì)量的原材料，科學(xué)的攪拌和運(yùn)輸，及時的養(yǎng)護(hù)等各項(xiàng)嚴(yán)格的工藝手段，以減少滲流水量和其它有害物的侵蝕，以確?；炷恋拿軐?shí)性。
四、結(jié)語
要降低病害對高速公路橋梁橋的損傷，首先要進(jìn)行系統(tǒng)的病害調(diào)查，弄清橋梁病害的真正狀況，在對病害產(chǎn)生的原因進(jìn)行正確診斷分析的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照施工程序控制施工質(zhì)量，配合科學(xué)合理養(yǎng)護(hù)措施，可大大延長橋梁維修周期，提高混凝土的耐久性，延長高速公路橋梁的使用壽命。
