鋼筋混凝土鐵路橋梁常見病害分析及對策
作者 劉傳奎
目錄
第一章 緒論
1.1 鋼筋混凝土鐵路橋梁病害問題的現(xiàn)狀
1.2 選題的原因及目的簡述
第二章 鋼筋混凝土鐵路橋梁常見病害及原因分析
2.1 剛度和強度不足引起的病害及分析
2.2 混凝土裂紋病害分析
2.3 混凝土鋼筋銹蝕分析
2.4 支座病害及分析
2.5 橋面系病害及分析
2.6 墩臺病害及分析
第三章 鋼筋混凝土鐵路橋梁常見病害防治對策及處理辦法
3.1 鋼筋混凝土鐵路橋梁的加固措施及辦法
3.2 混凝土裂紋的預(yù)防措施、檢測及處理辦法
3.3 混凝土鋼筋銹蝕的防治措施
3.4 支座病害的防治對策及整治措施
3.5 橋面系病害的防治對策及整治措施
2.6 墩臺病害的防治對策及整治措施
第四章 結(jié)論及展望
參考文獻(xiàn)
第一章 緒論
1. 1 鋼筋混凝土鐵路橋梁病害問題的現(xiàn)狀
鋼筋混凝土橋梁以其剛度大、強度高、取材廣泛、造價低、噪音小、結(jié)構(gòu)形式多、具有較好穩(wěn)定性和耐久性、維修費用少等優(yōu)點在鐵路建設(shè)中被廣泛采用?；炷翗蛄涸阼F路建設(shè)中占有相當(dāng)大的比例,尤其是山區(qū)鐵路,鋼筋混凝土橋梁的比例占到線路總長的10℅~40℅,甚至更多。隨著耕地保護(hù)及環(huán)保意識的提高，鋼筋混凝土橋梁所占的比重將越來越大，據(jù)資料顯示，正在建設(shè)的京滬高速鐵路鋼筋混凝土橋梁占到線路總長的80℅左右。在我國既有鐵路線上廣泛使用的鋼筋混凝土橋梁由于設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)、運營、材料及環(huán)境等影響,混凝土的強度、剛度、耐久性、穩(wěn)定性問題非常突出。根據(jù)統(tǒng)計我國鐵路病害橋梁所占比例占所有橋梁的40℅左右，其中六七十年代建成的橋梁所占的比重更大，橋梁結(jié)構(gòu)類型主要以簡支梁為主。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計這些橋梁大部分已出現(xiàn)病害，主要表現(xiàn)在梁、墩裂紋普遍,發(fā)展速度加快；混凝土鋼筋銹蝕嚴(yán)重；混凝土炭化、腐蝕、露筋普遍;支座歪斜、位移、空掉、積水、翻漿、支承塊破損壓潰、失效；橋面積水、翻漿、板結(jié)排水不暢、步行板失效、吊圍及人欄鋼筋銹蝕嚴(yán)重；橋梁聯(lián)接差、橫向剛度及一階自振頻率不足、橫向振幅偏大；淺基礎(chǔ)沖刷失穩(wěn)等。很多橋梁不僅不能滿足提速和重載的需要,而且還被迫限速。
1.2選題的原因及本文要研究的內(nèi)容
如何提高混凝土橋梁的耐久性，延長混凝土橋梁的使用壽命，是人們一直在努力探索的問題.。然而，在鋼筋混凝土橋梁設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)維修中，人們由于對混凝土橋梁的認(rèn)識不足，對混凝土橋梁耐久性往往期望值過高，造成重建輕養(yǎng)、重線輕橋的問題比較嚴(yán)重,使很多混凝土橋梁病害不能從設(shè)計和施工源頭加以控制，留下大量的病害隱患，造成病害的快速產(chǎn)生和發(fā)展，增加了日后養(yǎng)護(hù)的困難，加上在工務(wù)養(yǎng)護(hù)維修中很多橋梁病害得不到及時的發(fā)現(xiàn)和處理,造成混凝土橋梁狀況惡化, 使混凝土橋梁的耐久性急劇下降，使用壽命大大縮短,不僅加大了橋梁建設(shè)和維修的成本,也影響到線路的正常運營，很多橋梁在使用壽命不到二、三十年就不得不限速、大修或更新。為了提高對混凝土橋梁病害的認(rèn)識，科學(xué)地進(jìn)行混凝土橋梁的檢查、養(yǎng)護(hù)和維修,達(dá)到提高混凝土橋梁的耐久性，延長混凝土橋梁使用壽命的目的，本文從既有線混凝土橋梁的病害分析入手,主要闡述混凝土橋梁病害的類型、原因分析及防治對策和處理辦法。
第二章 鋼筋混凝土鐵路橋梁常見病害及原因分析
2.1 剛度和強度不足引起的病害及原因分析
在鋼筋混凝土鐵路橋梁中，由于片面追求造價低、施工方便而降低了鋼筋混凝土鐵路橋梁剛度和強度方面的儲存,隨著橋梁的老化、運行條件的提高和病害的不斷發(fā)展, 鋼筋混凝土鐵路橋梁的剛度和強度系數(shù)大為降低，很多橋梁出現(xiàn)橫向剛度不足,橫向振幅偏大或超限,過車時,橋梁晃動嚴(yán)重,不僅旅客列車乘坐舒適性得不到保證,而且大大改變了橋梁的受力狀況,在動活載加劇的情況下,橋梁病害加快發(fā)展,不僅加劇了梁、墩裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展,同時也加劇了支座病害的發(fā)展,對橋梁其它部件的破壞也會加劇,如果不采取切實的措施,不僅嚴(yán)重降低鋼筋混凝土橋梁的耐久性,大大縮短橋梁的使用壽命,而且還嚴(yán)重威脅車輛運行安全.
我們在對襄渝線老河口東至胡家營（k0~k174）、漢丹線云夢至老河口東（k90~k372）78座鋼筋混凝土橋梁的秋檢及橋梁橫向振幅檢測后發(fā)現(xiàn),有7座鋼筋混凝土橋梁橫向振幅超限,其中最大振幅為k40+216的東灣大橋，橫向振幅達(dá)到18mm,嚴(yán)重超出《橋檢規(guī)》3.522mm的安全限值，另有16座橋梁達(dá)到或接近《橋檢規(guī)》橫向振幅限值,經(jīng)分析振幅超限或接近超限的橋梁全部為32米混凝土T型簡支梁和不同跨度的∏型梁橋,全面檢查發(fā)現(xiàn)這些橋梁的橫隔板均出現(xiàn)不同程度的斷裂,支座產(chǎn)生空吊、位移和損傷,梁部出現(xiàn)豎向裂紋,橋墩有不同的橫向裂紋。
橋梁橫向振幅超限的主要原因有：設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量差、養(yǎng)護(hù)維修投入不足、方法不當(dāng)?shù)?br />
設(shè)計方面主要片面考慮經(jīng)濟(jì)性和施工的方便,致使安全儲備偏低,橋梁剛度,強度不足,尤其雙片T 型梁結(jié)構(gòu)，由于橫向連接薄弱，在活載作用下極易造成聯(lián)接的橫隔板斷裂,大大降低了橋梁的橫向剛度；在施工質(zhì)量方面主要有：對支座的加工和安裝檢查把關(guān)不嚴(yán)，造成支座空吊、歪斜、不密貼等病害；對混凝土的用料認(rèn)識不足、把關(guān)不嚴(yán)、配合比不合理、拌和不均、亂用添加劑、養(yǎng)生不標(biāo)準(zhǔn)、鋼筋保護(hù)層不夠等造成混凝土早期裂紋和鋼筋銹蝕,弱化了混凝土的強度和剛度；養(yǎng)護(hù)維修方面主要是重線輕橋,投入不足,檢查難度大,人員素質(zhì)低,檢查設(shè)備落后,修理難度大,致使很多橋梁病害得不到及時的發(fā)現(xiàn)和早期維修處理,此外列車過橋時的激振頻率與32米簡支 型梁橋的固有頻率接近也是橋梁橫向振幅超限重要的一個原因,此外也與混凝土橋梁運營時間較長（使用年限已達(dá)30多年）,結(jié)構(gòu)老化有關(guān).
2.2 混凝土裂紋病害及原因分析
2.2.1 混凝土裂紋病害的認(rèn)識
混凝土因其取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、耐久性好等優(yōu)點而成為當(dāng)今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料之一。但是，大量的工程實踐和理論分析表明，鋼筋混凝土構(gòu)件基本上都是帶裂縫工作的，只是有些裂縫很細(xì)，甚至肉眼看不見（縫寬<0. 05 mm），一般對結(jié)構(gòu)的使用無大的危害，可允許其存在;有些裂縫在使用荷載或內(nèi)外界物理、化學(xué)因素的作用下，不斷產(chǎn)生和擴(kuò)展，引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕，使鋼筋混凝土構(gòu)件的強度和剛度受到削弱，耐久性降低，影響結(jié)構(gòu)的正常使用，嚴(yán)重時甚至發(fā)生垮塌事故，必須加以控制。我國現(xiàn)行公路、鐵路、建筑水利等設(shè)計規(guī)范均采用限制構(gòu)件裂縫寬度的辦法來保障鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。
2.2.2 裂縫成因及分析
實際上，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。鋼筋混凝土橋梁裂縫的種類，就其產(chǎn)生的原因，大致可劃分如下幾種。
2.2.2.1荷載引起的裂縫
鋼筋混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。
直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有:
（1）設(shè)計計算階段。計算模型不合理,設(shè)計荷載偏低;內(nèi)力與配筋計算錯誤;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠;設(shè)計不考慮施工的可能性;設(shè)計斷面不足;鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤;結(jié)構(gòu)強度、剛度不足;構(gòu)造處理不當(dāng)。
（ 2）施工階段?；炷恋挠昧习殃P(guān)不嚴(yán)，攪拌、振動、養(yǎng)生不規(guī)范；不加限制地堆放施工機(jī)具、材料;不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點，隨意翻身起吊、運輸、安裝;不按設(shè)計圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式;不對結(jié)構(gòu)做施工機(jī)具振動等條件下的疲勞強度驗算等。
（3）運營階段. 列車提速重載加大了動荷載對橋梁的沖擊力,改變了橋梁的受力狀況,加劇了橋梁的震動變形；工務(wù)檢查、養(yǎng)護(hù)、維修不到位，加快了裂紋的發(fā)展。
次應(yīng)力裂縫是由于構(gòu)件局部應(yīng)力集中,混凝土徐變,局部細(xì)節(jié)設(shè)計不當(dāng)?shù)仍斐?
2. 2.2.2 溫度變化引起的裂縫
混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑橋梁中，溫度應(yīng)力可以達(dá)到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別于其它裂縫的主要特征是其裂縫將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度裂縫的主要因素有:1.四季溫差引起的熱脹冷縮,一旦超過混凝土的強度限值,就會導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生;2.混凝土內(nèi)外溫差過大,如:驟然溫變導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫度力差異,施工中的水泥的水化熱反應(yīng),混凝土溫度內(nèi)高外低引起的表面裂紋,3.混凝土養(yǎng)生方式的不當(dāng)也易引起溫度裂紋.如蒸汽養(yǎng)護(hù),灑水不均或冬季施工措施不當(dāng);4.混凝土收縮造成的裂紋,主要有失水和自重引起的塑性收縮裂紋,水蒸發(fā)后混凝土不均勻收縮引起的縮水裂紋,混凝土硬化過程中因水化反應(yīng)引起的體積膨脹或縮小而出現(xiàn)的自生裂紋,此外還有因混凝土的碳化反應(yīng)引起的碳化裂紋.
2.2.2.3 混凝土凍融引起的裂紋
混凝土的孔隙率過大,混凝土中的飽和水或滲入水在溫度低于零度時會出現(xiàn)冰凍，游離的水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因而混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力;同時混凝土凝膠孔中的過冷水在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布引起滲透壓，使混凝土中膨脹力加大，使混凝土強度降低，并導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。尤其是混凝土初凝時受凍最嚴(yán)重，混凝土強度損失可達(dá)30%一50%。冬季施工時對預(yù)應(yīng)力孔灌漿后若不采取保溫措施也可能發(fā)生沿管道方向的凍脹裂縫.
2.2.2.4 混凝土碳化及堿-骨料反應(yīng)引起的裂紋
混凝土的碳化就是空氣中的CO2與混凝土中的堿性物質(zhì)中性化的一個很復(fù)雜、緩慢且很漫長的物理化學(xué)過程?；炷撂蓟瘯觿』炷恋氖湛s，可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。其主要機(jī)理是：硅酸鹽水泥在參與混凝土拌合中，其主要成份Ca0水化作用后生成Ca（OH）2 ， Ca（OH）2在水中的溶解度低，除少量溶于孔隙液中，使孔隙液成為飽和堿性溶液外，大部分以結(jié)晶狀態(tài)存在，為孔隙液保持高堿性的儲備，它的值pH為12.5- 13.5?？諝庵械腃O2氣體不斷地透過混凝土中未完全充水的粗毛細(xì)孔道，氣相擴(kuò)散到混凝土中部分充水的毛細(xì)孔中，與孔隙液所溶解的Ca（OH）2，硅酸二鈣，硅酸三鈣進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為CaC03,沉積于毛細(xì)孔中。反應(yīng)后，毛細(xì)孔周圍水泥石中的Ca（OH）2補充溶解為Ca2+和OH-，反向擴(kuò)散到孔隙液中，與繼續(xù)擴(kuò)散進(jìn)來的C02反應(yīng)，一直到孔隙液的pH值降為5~9.0時，這時混凝土的毛細(xì)孔中不再進(jìn)行這種中和反應(yīng)，此時即所謂“已碳化”。
最普通的堿骨料反應(yīng)是骨料中的Si02成分和水泥中含堿性物質(zhì)Na2O, K2O的堿性溶液產(chǎn)生的反應(yīng)，形成堿硅酸鹽凝膠在骨料界面發(fā)生蝕變，這種膠體是無限膨脹型的，它吸水后體積可增大3～4倍。由于膠體受到周圍混凝土的水泥凈漿的約束，故導(dǎo)致水泥凈漿的膨脹、開裂，從而引起混凝土剝落、開裂，強度降低，甚至導(dǎo)致破壞?；炷翐p壞的時間從凝固后幾個月至若干年不等。這往往取決于反應(yīng)物開始接觸時間的過早、化學(xué)濃度及環(huán)境條件等。若水泥中的含堿量（Na20, KZO ）大于0.6%以上時，它們就會很快析出到水溶液中，遇到活性骨料就會發(fā)生反應(yīng)。堿骨料反應(yīng)必須同時具備如下三種條件才能發(fā)生:1.配制混凝土?xí)r由水泥、骨料、外加劑和拌合水中帶進(jìn)混凝土中一定數(shù)量的堿，或者混凝土處于有利于堿滲入的環(huán)境，2.有一定數(shù)量的堿活性骨料（>0.6% ） ;3潮濕環(huán)境，可以提供反應(yīng)物吸水膨脹所需要的水分。
混凝土發(fā)生堿一骨料反應(yīng)破壞的外部特征是表面裂縫、變形和滲出物;而內(nèi)部特征主要有內(nèi)部凝膠、反應(yīng)環(huán)、活性堿骨料、內(nèi)部裂縫等?；炷两Y(jié)構(gòu)一旦發(fā)生堿骨料反應(yīng)出現(xiàn)裂縫后，會加速混凝土的其他破壞，如空氣、水、二氧化碳等侵入，會使混凝土碳化和鋼筋銹蝕速度加快，而鋼筋銹蝕產(chǎn)物鐵銹的體積遠(yuǎn)大于鋼筋原來的體積，又會使裂縫擴(kuò)大;若在寒冷地區(qū)，混凝土出現(xiàn)裂縫后又會使凍融破壞加速，這樣就造成了混凝土工程的綜合性破壞。
2.2.2.5 混凝土中的鋼筋銹蝕引起的裂紋
混凝土中的鋼筋會因為混凝土的孔隙率過大，堿含量降低，氯鹽侵蝕而銹蝕，銹蝕會造成體積增大，也稱銹脹，使混凝土開裂，當(dāng)鋼筋保護(hù)層不夠時，還會造成混凝土掉塊、露筋。
2.3 混凝土的鋼筋銹蝕問題原因分析
2.3.1 鋼筋銹蝕原因及機(jī)理
（1）．鋼筋在混凝土中處于一種強堿性環(huán)境，在這種環(huán)境中，鋼筋表面形成一種鈍化膜，這種鈍化膜是一種致密的、不滲透的氧化物，它使鋼筋表面不存在活性狀態(tài)的鐵，鋼筋就不會產(chǎn)生銹蝕。而一旦鈍化膜被破壞，在有水和氧氣的條件下，鋼筋就會產(chǎn)生銹蝕。
?。?）．pH值：研究認(rèn)為當(dāng)鋼筋處在pH值低于11.5以下的混凝土中時，才會銹蝕，碳化使混凝土的堿性降低，破壞鋼筋的鈍化保護(hù)膜，當(dāng)有水和氧存在時，鋼筋會銹蝕。
（3）.幾乎所有的鋼筋銹蝕都是發(fā)生在受力狀態(tài)下的，在混凝土完好的條件下應(yīng)力因素對鋼筋銹蝕速度無顯著影響。若在應(yīng)力狀態(tài)下鋼筋表面有微小裂紋，會加速鋼筋的銹蝕和破壞。
（4）．同一環(huán)境中，混凝土強度等級越低，鋼筋銹蝕越嚴(yán)重，混凝土的密實性越差，氧氣、腐蝕介質(zhì)及水等就容易滲入混凝土進(jìn)而加速對混凝土的銹蝕，混凝土的濕度越大，越易銹蝕；鋼筋表面的不均勻性會導(dǎo)致存在電位差和形成腐蝕電池，從而對鋼筋產(chǎn)生銹蝕。
（5）．氧氣的擴(kuò)散及孔隙水中氧氣的存在是鋼筋銹蝕的必要條件。即使鋼筋鈍化膜遭到破壞，若氧氣未能擴(kuò)散到鋼筋表面，就不會發(fā)生鋼筋銹蝕現(xiàn)象。
?。?）．環(huán)境溫度在40℃以下時，隨著溫度的增高鋼筋的銹蝕率會增加，但在40℃以上時，反而會延緩鋼筋的銹蝕。
?。?）．鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫將會加速鋼筋銹蝕的過程，處于水、氧、二氧化碳或氯離子等環(huán)境介質(zhì)的混凝土，一旦出現(xiàn)裂縫且寬度超過一定的界限時，這些介質(zhì)就會通過裂縫順暢地到達(dá)裂縫處的鋼筋表面。如果二氧化碳侵入，將使周圍的混凝土碳化，堿性降低，使鋼筋失去堿性保護(hù);如果氯離子侵入，并到達(dá)一定濃度后，將引起鋼筋鈍化膜的破環(huán)。然后，在水、氧具備的條件下會引起銹蝕。
?。?）．混凝土保護(hù)層厚度對鋼筋銹蝕的影響呈線性關(guān)系，當(dāng)保護(hù)層不夠時，會加劇鋼筋的銹蝕。
2.3.2 鋼筋銹蝕對橋梁的危害
鋼筋銹蝕對橋梁的主要危害是影響混凝土的耐久性，主要表現(xiàn)在 ：
（1）．混凝土的開裂與剝落：鋼筋在生銹過程中銹蝕產(chǎn)物結(jié)合多個水分子，使體積增大數(shù)倍。如紅銹體積可增大到原來的四倍，黑銹體積可增大到原來的兩倍。鐵銹體積膨脹對周圍混凝土產(chǎn)生壓力，混凝土順筋產(chǎn)生裂縫，鋼筋表面的混凝土保護(hù)層成片剝落，混凝土一旦開裂或剝落，鋼筋的銹蝕就會加劇。
?。?）．粘結(jié)力下降：當(dāng)鋼筋生銹質(zhì)量小于1%時，鋼筋的銹蝕會增加鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力。當(dāng)銹蝕質(zhì)量大于1%時，鋼筋的銹蝕會減小混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力下降，也會造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低。
（3）．鋼筋的斷面減?。轰摻畹母g有兩種類型，一種是一般腐蝕，也就是鋼筋表面的均勻腐蝕;一種是局部腐蝕，散布在鋼筋表面，形成坑槽。鋼筋銹蝕后，鋼筋截面有效面積減小，承載能力很快降低并不可恢復(fù)，腐蝕嚴(yán)重時會出現(xiàn)鋼筋斷裂。典型的局部銹蝕可使鋼筋橫截面積減小50%多.
?。?）.鋼筋延性降低,鋼筋銹蝕后，會造成鋼筋的延性降低，嚴(yán)重時會造成構(gòu)件突然斷裂.
2.4 支座病害及原因分析
混凝土橋梁支座病害主要有以下幾種類型：
支座下沉， 2）支承塊破裂或失效 3）支座裂紋4）支座縱橫向位移5）支座積水，翻漿，銹蝕，6）橡膠支座老化，7）活動支座不活動，8）螺栓銹蝕，失效或斷裂。9）支座空吊、不密貼、幾個支座不在一個平面上。
原因分析：
橋梁支座的作用，是將上部結(jié)構(gòu)的反力傳給墩臺，并完成梁部結(jié)構(gòu)所需要的變形，即水平位移（梁體伸縮）和轉(zhuǎn)角（梁體豎向撓曲）。因而它是橋梁的重要組成部分。某些上部梁跨及墩臺基礎(chǔ)的病害，往往首先反映在支座位移的變化上，所以橋梁支座應(yīng)經(jīng)常保持良好狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)病害要及時整治。
引起支座病害的原因主要有支座材質(zhì)不好、加工精度不夠,造成支座安裝不密貼,局部受力不均、出現(xiàn)裂紋；制作,安裝不當(dāng)，支座不在一個平面上,受力不均,造成支座空吊、下沉、支座破損,螺栓斷裂；橋梁橋梁維修養(yǎng)護(hù)不到位，未及時養(yǎng)護(hù)涂油,密封,梁端漏水,使水或水汽進(jìn)入，造成支座積水,翻漿,銹蝕等； 橫向振幅過大、支座空吊、受力不均、墩頂位移等原因造成支座縱橫向出現(xiàn)位移。
2．5 橋面系病害及原因分析
橋面系包括橋面鋪裝、橋面板、伸縮縫、排水系統(tǒng)、欄桿及扶手、人行道。
橋面系主要病害及原因有:
橋面步行板質(zhì)量差,掉塊、露筋、斷裂，膩縫及墊層破損、失效，步行板晃動；護(hù)欄鋼筋銹蝕，被盜；托架銹蝕、錨固螺栓銹蝕失效，斷裂；吊圍欄及檢查梯鋼筋銹蝕，失效；橋面排水不暢，泄水孔堵塞，防水層老化、破壞，造成橋面翻漿、向梁部滲水；橋面道碴及緩沖層不夠，使橋面受到列車的直接沖力過大，引起橋面排水設(shè)施損害及橋梁裂紋，橋梁下沉，軌枕斷裂等；泄水孔突檐伸出不夠，造成梁部潮濕滲水，影響梁的耐久性；梁端及梁間空隙過大，聯(lián)接措施不當(dāng)，造成軌枕空吊、漏碴，污染支座及墩臺，且危及行車安全；檢查蓋板破損、失效、被盜，影響行人及路工安全等。橋面系病害是工務(wù)日常養(yǎng)護(hù)維修中最常見的病害之一，它不僅有原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差的原因，如：橋面的排水問題，梁縫的處理及聯(lián)接問題，橋面的防水及彈性問題，錨固螺栓、鋼筋的防銹問題等；更有工務(wù)養(yǎng)護(hù)維修的原因，如：對病害的檢查發(fā)現(xiàn)不及時，缺損設(shè)施補充及臨修不及時，未及時安排維修及保養(yǎng)等；也有環(huán)境的問題，如：治安環(huán)境不好，空氣潮濕，含腐蝕性物質(zhì)濃度高等。
2.6 墩臺病害及原因分析
墩臺常見病害有：墩身縱環(huán)裂紋；托盤與墩身連接處開裂，墩頂開裂，墩身剝落掉塊，露筋；墩臺下沉及墩頂位移；臺的護(hù)錐下沉、溜坍，基礎(chǔ)沖刷失穩(wěn)等。其主要原因有：混凝土的耐久性及質(zhì)量問題，在前面已作分析；施工質(zhì)量問題，如:接縫處理不好，外觀麻面，蜂窩，混凝土的配合比不準(zhǔn)、拌和不均、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)?；外部荷載的作用，如：列車的振動及橋梁的晃動產(chǎn)生的沖擊力、搖擺力加快了裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，尤其是托盤與墩身連接處裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，如不能及時得到處理，不僅橋梁的橫向振幅過大或超限，甚至危及行車安全；墩臺下沉及墩頂位移主要是地基的承載力不夠、淺基礎(chǔ)和墩身的剛度不足而造成的，既有設(shè)計的問題，也有施工的原因；山洪及湍流是造成墩臺基礎(chǔ)沖刷失穩(wěn)的主要原因，在橋梁附近采砂也是非常主要的原因，也有設(shè)計及施工質(zhì)量的問題，基礎(chǔ)一旦被嚴(yán)重沖刷，如不能及時采取加固等措施，將會危及行車安全。
第三章鋼筋混凝土鐵路橋梁常見病害對策及方法
3.1鋼筋混凝土鐵路橋梁的加固措施及辦法
目前，我國鐵路運營線上的混凝土橋梁共計12萬余孔，受運輸條件、架橋設(shè)備的限制,其中絕大部分為雙片式簡支結(jié)構(gòu),單線橋面布置的形式,單片梁多為T型及少量∏型截面,常用跨度為6m—32m,采用集中預(yù)制、架橋機(jī)架設(shè)的施工工藝與方法,并形成了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、工廠預(yù)制、鐵路運輸、架橋機(jī)架設(shè)的完整體系.
雙片式簡支T梁因其結(jié)構(gòu)聯(lián)接較弱,與其它型式的梁相比,其自振頻率和橫向剛度偏低,再加上運營使用時間較長，耐久性降低，難易適應(yīng)重載和提速的要求，即使在既有運營條件下，很多橋梁也不能滿足自振頻率和橫向剛度的要求，過車時出現(xiàn)橋梁橫向振幅超限的問題，需要采取加固等措施。
影響雙片式T梁橫向剛度的主要因素是兩片梁之間的橫向聯(lián)接作用.這可以通過有限元模型計算驗證,通過在模型中改變兩片兩接縫的混凝土的彈性模量,來模擬兩片梁之間聯(lián)接作用的強弱變化.
當(dāng)橫向聯(lián)接很弱時,兩片梁基本相當(dāng)于是在獨立工作,梁體整體橫向一階自振頻率偏低,當(dāng)橫向聯(lián)接得到加強之后梁體橫向一階自振頻率迅速提高,既有線梁橫向剛度偏小,振幅偏大的一個主要原因就是兩片梁的橫向聯(lián)接偏弱.因此,提高雙片梁橫向剛度的關(guān)鍵就是增強兩片梁體之間的聯(lián)接,保證兩片梁體在荷載作用下的共同受力.
混凝土雙片簡支T梁加固的方法主要有:1.橫隔板加固法, 2.增加水平板加固法,3.橋面板聯(lián)接、加寬加固法.
現(xiàn)以應(yīng)用范圍最廣、問題最多的32M T型梁為例分別介紹這幾種加固方法.
1.橫隔板加固法
由于既有線混凝土T梁橫隔板厚度較小,且聯(lián)接較弱,橫向聯(lián)接剛度很小,不能保證兩片T梁的共同作用.因此,對橫隔板加固主要是加厚部分橫隔板,并設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力筋來增強其整體剛度。橫隔板數(shù)量及分布、沿梁縱向厚度、橫向?qū)挾鹊纫蛩貙M向剛度的影響較大。計算及試驗分析表明:橫隔板數(shù)量及組合對梁體的豎向基頻影響很小,靠近梁端的橫隔板對梁的橫向基頻貢獻(xiàn)比跨中的橫隔板要大的多。同時隨著橫隔板厚度的增加,梁體橫向一階、二階橫向自振頻率和一階扭轉(zhuǎn)頻率均有所增長,在隔板厚度0.6米時,相應(yīng)頻率分別增加了25.6﹪、27.8﹪、39.2﹪,梁體橫向及扭轉(zhuǎn)剛度均有所提高,但梁體的一、二階豎向增長頻率也下降了1.8﹪和1.6﹪.從增長頻率提高的效率、經(jīng)濟(jì)性及施工的可行性等方面考慮,橫隔板的厚度不宜超過1米,且橫截面不宜封閉,計算分析比較表明:增加兩側(cè)梁端附近各3塊隔板厚度至0.6~0.8米是橫隔板加固的最優(yōu)方法.
2.增加水平板加固法
增加水平板聯(lián)接可以使橫向力在兩片梁間相互傳遞,使兩片梁形成整體共同承擔(dān)橫向彎曲,且可以提高抗扭剛度。加固時,水平板布置的高度、縱向分布及尺寸對橫向剛度和自振頻率的影響較大。根據(jù)計算及分析比較:中心距梁下緣1.2m時梁體橫向自振頻率達(dá)到最大值4.394hz（比原梁提高約35.0﹪）。加固時,一般沿頂端布置;縱向水平方向,在兩端8米范圍內(nèi)連續(xù)加固與通常加固效果差別不大（自振頻率為4.328hz）.
3．橋面板聯(lián)接、加寬加固法.
將橋面板接縫封閉、橋面整體聯(lián)接后,梁的橫向、扭轉(zhuǎn)一階自振頻率分別可提高6.9℅和14.4℅,且越靠近跨中,集中布置,加固效果越好。但由于這種加固法對運輸干擾大、加固效果有限且質(zhì)量難易保證,一般不宜單獨采用。
上述幾種加固方法在實際運用中,應(yīng)根據(jù)橋梁的具體病害情況、實測數(shù)據(jù)資料、后期目標(biāo)要求等具體考慮使用,有單獨使用一種方法的,也有幾種方法綜合使用的,其中以橫隔板加固和增加水平板加固法應(yīng)用最廣,下面是一起襄渝線K40+216東灣大橋增加水平板及墩身包箍加固橋梁的介紹:
東灣大橋建于1970年，為23孔32米預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁，墩高13m～29m，線路為直線，坡度為6‰,道碴橋面。Q100=447m3／sec,H100=152.72m,V100=3.6m3／sec。橋下無水,3,4,5號墩托盤與墩身連接處出現(xiàn)通長裂紋,寬約3cm,現(xiàn)場踏勘,發(fā)現(xiàn)該橋晃動嚴(yán)重,列車通過時,橋墩橫向搖擺嚴(yán)重,經(jīng)檢測該橋橫向振幅最大為18mm,最小為10.36mm,平均為14.18mm,超出允許的橫向振幅值2.52mm約6倍,對行車安全構(gòu)成了極大威脅。加固方法:1.對3.4.5號墩裂紋處進(jìn)行包箍加固,,具體為根據(jù)裂紋部位,在墩頂托盤突檐下60cm,墩身~突檐上90cm托盤1.5m范圍內(nèi)進(jìn)行掛鋼筋網(wǎng),灌注30cm厚C25混凝土,形成鋼筋混凝土防護(hù)箍；對23孔32m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁采用增加水平連接板進(jìn)行預(yù)加應(yīng)力橫向加固, 釬釘錨固采用25號錨固劑, 具體為每片梁在靠近頂板增加5處水平連接板,每塊板長2.6m、寬1.6m、高0.3m、間距3.74m.兩端為2.32m,每塊板采用4孔直徑25毫米的精制螺紋鋼預(yù)應(yīng)力筋；增加梁體滴水檐,解決梁體污染；兩片梁上翼緣間隙用混凝土筑實。施工順序:搭建腳手板-確定橫向預(yù)應(yīng)力筋的位置-腹板鉆孔-預(yù)埋套管-穿入預(yù)應(yīng)力筋-初張拉-水平板鋼筋安裝及綁扎-立模-灌注水平板混凝土-穿預(yù)拉應(yīng)力鋼筋-終張拉-壓漿-切除多余鋼絞線或鋼筋-封錨。
注意事項:1.混凝土灌注48小時,強度達(dá)到設(shè)計強度的80﹪,方可進(jìn)行終張拉,每根預(yù)拉應(yīng)力的終張拉力為100KN。2.水平板與梁的連接筋孔眼要沖洗干凈,采用錨固劑進(jìn)行錨固,3新舊混凝土接觸面鑿毛或用鋼絲刷清理后涂刷混凝土粘接劑,4張拉筋鉆孔時在出口處要注意引孔,防止出口嚴(yán)重掉塊,影響錨固頭安裝及受力不均,5腳手板的搭建一定要平穩(wěn)、牢固且四周要有防護(hù)網(wǎng)。
3.2 混凝土裂紋的防治對策及處理辦法
3.2.1混凝土裂縫的對策
混凝土裂紋產(chǎn)生的原因很多,主要有荷載裂紋,即鋼筋混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，歸納起來主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種;；溫度變化引起的裂紋；混凝土凍融裂紋；堿-骨料反應(yīng)造成的裂紋；鋼筋銹蝕引起的裂紋；混凝土炭化引起的裂紋等。我們已經(jīng)知道混凝土裂紋是混凝土橋梁最常見的病害,也是影響混凝土耐久性最重要的原因之一,因此如何防止混凝土裂紋的發(fā)生和發(fā)展且采取及時有效的處理措施是防治裂紋的關(guān)鍵。
根據(jù)混凝土裂紋產(chǎn)生的原因,一是要在設(shè)計上避免設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低,設(shè)計不合理,設(shè)計荷載偏低,計算及配筋失誤,剛度和強度不足,有條件的應(yīng)盡可能用高性能混凝土。二是在施工上要嚴(yán)格設(shè)計及施工技術(shù)規(guī)范、施工程序組織施工,尤其在材料的使用上應(yīng)嚴(yán)格把關(guān),加強材料的檢查、檢驗,防止不合格的材料進(jìn)入施工場地,對混凝土的攪拌、振動、養(yǎng)護(hù)等都要嚴(yán)格按程序操作,有條件的應(yīng)采用機(jī)械化施工、自動化控制，防止人為的影響.三是要重視混凝土的檢查、養(yǎng)護(hù)和維修工作,尤其是工務(wù)段應(yīng)做到混凝土橋梁的周期性檢查和檢測,對混凝土裂紋的發(fā)生和發(fā)展做到心中有數(shù),以便及時的安排處理,特別是關(guān)鍵部位,發(fā)展較快,影響較大的裂紋,應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)、早處理。
混凝土裂紋處理的方法很多,主要有噴漿法、灌漿法、環(huán)氧樹脂膩子加箍封閉法、環(huán)氧樹脂灌注法、碳纖維加固法、粘貼鋼板加固法、混凝土套箍加固法.
下面介紹幾種常見的處理裂紋的方法:
（1）.粘貼鋼板、碳纖維加固法
外部粘鋼、碳纖維加固法是用粘結(jié)劑（建筑結(jié)構(gòu)膠）將鋼板或碳纖維粘貼到構(gòu)件需要加固的部位上，以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種方法。該方法具有工藝簡單，加固施工所需場地、空間不大，加固時間短、對行車影響小、加固效果明顯等特點。因此近年來，該方法在國際上適用較為廣泛。其工藝流程為:工作平臺設(shè)置—混凝土表面處理—配膠—涂刷底膠—找平整修—粘貼鋼板或碳纖維布—固定及加壓—罩面防護(hù)處理—檢驗.此方法一般用于混凝土大面積掉塊、露筋,也可用于局部掉塊、露筋及裂紋的修補.
?。?）. 環(huán)氧樹脂灌槳法
向裂縫注入環(huán)氧樹脂，可加強防水性，防止混凝土老化，以及防止鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋的銹蝕，這種加固方法施工簡單，快速、修補效果好。
對于微細(xì)而數(shù)量較多的裂紋，可用噴漿或抹漿的方法來處理，也可涂二層環(huán)氧樹脂涂料封閉。對于一般的表面裂紋，可采用環(huán)氧樹脂砂漿或環(huán)氧膩子膩補。
環(huán)氧樹脂沙漿配制方法：粗細(xì)填充料拌合均勻后，將配制好的樹脂漿倒入，邊攪邊壓均勻即成。
膩補裂紋做法：對寬0.15～0.30毫米的裂紋，沿裂紋鑿一條外寬20毫米，深約3毫米的“∨”形槽，用鋼絲刷、皮老虎吹除粉碴，再用丙酮擦洗干凈，涂一層厚約0.2毫米的樹脂涂料，再用樹脂砂漿（或膩子）膩補平整。裂紋寬大于0.3毫米時，可沿裂紋鑿一條外口寬20毫米，深約7毫米的梯形槽，修補方法同上。對裂紋多而深入圬工內(nèi)部，或內(nèi)部有空隙，可用壓注環(huán)氧樹脂或水泥漿的方法進(jìn)行處理。先在圬工建筑物表面鉆好孔眼，利用風(fēng)壓把環(huán)氧樹脂漿、純水泥漿或水泥砂漿壓入圬工內(nèi)部填滿裂紋及空隙。
圬工表皮剝落或大塊混凝土脫落時，鑿除松散砂漿或混凝土，涂一層厚約0.2毫米的樹脂涂料，用樹脂砂漿或濕拌樹脂砂漿修補平整。
3. 墩臺加箍或護(hù)套
墩臺有斷通的裂紋時，僅用壓漿方法不易達(dá)到理想的效果，可設(shè)鋼筋混凝土套箍（也名腰箍）來加箍。橋墩可用環(huán)形箍，橋臺用U形箍，一般縱向裂紋可用單箍，豎向裂紋可用數(shù)個箍，即每隔一定距離設(shè)置一個，每個箍一般做成高1.0-1.5米，厚25-40厘米 。鋼筋宜用較小直徑。在設(shè)置之前應(yīng)將接觸部位之墩臺舊有表面鑿毛梅花形打眼插入倒刺牽釘，用沙漿錨固，牽釘懸掛著鋼筋網(wǎng)。灌注混凝土前應(yīng)用水洗鑿毛表面.
3.3 混凝土鋼筋銹蝕的防治對策及措施
鋼筋銹蝕主要是鋼筋受到大氣中所含的氧氣、水分、鹽類、二氧化碳、二氧化硫、氯化物等酸性物質(zhì)及具有化學(xué)活性物質(zhì)的作用，發(fā)生化學(xué)性的或電化學(xué)性的變化的結(jié)果。
要防止混凝土的鋼筋銹蝕就必須從源頭改善鋼筋銹蝕的不利環(huán)境,一般說來,混凝土中的鋼筋是受于保護(hù)之中的,不易產(chǎn)生銹蝕,但一旦其所處的環(huán)境受到破壞,如:混凝土裂紋、孔隙過大、水飽和、混凝土炭化及堿-骨料反應(yīng)使混凝土中的ph值下降、氯離子的侵蝕、混凝土風(fēng)化、剝落、掉塊、露筋、空氣的濕度大,有害物質(zhì)含量高等。因此,要從以下幾方面進(jìn)行鋼筋的銹蝕防治,（1）、降低施工時混凝土的水膠比,增強混凝土的密實度,減少混凝土的孔隙率,（2）、減少施工中添加劑、早強劑的用量,控制施工用料中氯離子的含量,（3）、對早期出現(xiàn)的混凝土裂紋及時發(fā)現(xiàn)和處理,防止裂紋的擴(kuò)展和水、二氧化碳及有害物質(zhì)的侵入,（4）、做好橋面的引排水及疏通,防止水流入梁體及其它部位,4提高混凝土的等級,有條件盡可能使用高性能混凝土,（5）、有條件時可對鋼筋先做防銹處理.（6）.對露筋部位應(yīng)及時用砂漿或環(huán)氧樹脂封閉并用玻璃纖維布或碳纖維布加固處理.
3.4 支座病害的防治對策及整治措施
橋梁支座在橋梁中起承上傳下的作用,荷載力、梁的溫度力、彎曲及扭力等都要通過支座來承擔(dān)和完成,支座是橋梁上受集中力最大的部位,一旦出現(xiàn)病害,不能正常工作,將直接影響橋梁的穩(wěn)定和行車的安全。因此防治橋梁支座病害的產(chǎn)生和發(fā)展非常重要,根據(jù)支座病害的類型及產(chǎn)生的原因,應(yīng)從以下幾方面做好防治工作:
?。?）．支座的用料及加工精度要嚴(yán)格檢驗和控制,防止質(zhì)量不合格、加工精度達(dá)不到要求的支座上橋使用。
?。?）．嚴(yán)格控制冒石的質(zhì)量、標(biāo)高和螺栓孔的位置及精度,防止冒石強度不足、支座安裝偏差,嚴(yán)格杜絕同一孔梁支座不在同一平面的現(xiàn)象,防止支座空吊和受力不均。
?。?）、梁底、支座周圍及墩臺頂部應(yīng)保持干凈、干燥,防止雜物及水分進(jìn)入支座而導(dǎo)致活動支座不靈或銹蝕。
?。?）．支座兩側(cè)應(yīng)設(shè)置限位裝置,防止支座橫向位移。
?。?）．周期性的加強支座的檢查、養(yǎng)護(hù)和維修是保證支座正常工作的前提,具體檢查的時間和內(nèi)容嚴(yán)格按《鐵路橋隧建筑物大修維修規(guī)則》執(zhí)行, 下面是幾種常見支座病害整治、養(yǎng)護(hù)、維修的方法.
1）、支座的整正：
當(dāng)查明支座位置有變動時，就應(yīng)予以矯正?？捎们Ы镯旐斊鹆?，再移動支座，不過此方法太麻煩，特別是梁較大時，工作量就更大。利用拉緊框架或彈簧整正支座的方法可免除起頂梁身的麻煩。
2）、支座錨螺栓剪斷或彎曲整治：
位于坡道和曲線上以及支座轉(zhuǎn)動不靈或梁端頂死的橋梁，由于受列車制動和牽引縱向水平力以及離心力作用，常使支座錨螺栓被剪斷和彎曲損壞，需進(jìn)行整治。
下錨栓：應(yīng)在支座旁斜向鑿去一部分混凝土，取去舊螺栓，重新安裝新螺栓。如錨栓在支承墊石面剪斷而剩余部分仍牢固，用電焊接上一段新螺桿。
上錨栓：可用60×40×8mm的不等邊角鋼，沿梁長方向，兩邊將短肢焊于梁底的鑲角板上，長肢焊于支座上座板側(cè)，保證鑲角板與梁體為一整體。
3）、對支座不平、不實、翻漿、個別懸空等病害，可采用在支座下墊搗干硬性砂漿的辦法進(jìn)行整治。
4）、支座不平，四角支點不在同一平面上，或梁體有“三條腿”，使個別支座出現(xiàn)明顯的懸空或碎裂情況，應(yīng)在墩臺支承頂面上相應(yīng)地抬高或降低各支座以矯正之。
5）、為使支座達(dá)到預(yù)期的作用，應(yīng)注意平時的養(yǎng)護(hù)，支座的滾動面應(yīng)保持潔凈，并防止其生銹，防止灰塵、煤碴、雨雪等進(jìn)入支座滾動部分，保持防塵罩完好。對弧型支座或搖軸支座的滾動面間應(yīng)擦石墨或填以黃油，再貼上塑料薄膜一層，這樣黃油也不易粘灰，效果較好。
3.5 橋面系病害的防治對策及整治措施
橋面系病害是混凝土橋常見的病害,其危害性很大,主要表現(xiàn)在:1、步行板及圍、吊欄板的風(fēng)化、磨損、露筋、斷裂等直接威脅到行人及鐵路檢查、作業(yè)人員的安全。2、錨固螺栓、護(hù)欄鋼筋、托架角鋼等銹蝕嚴(yán)重削弱了人行道托架、吊欄的承受力及安全防護(hù)作用,安全隱患極大。3、橋面排水不暢易造成橋面翻漿、道碴板結(jié)并引起橋梁受沖擊力加大,橋面裂紋、梁部滲水、軌枕斷裂等。4梁連接縫隙處理不當(dāng)或縫隙過大造成滲水及漏碴現(xiàn)象,嚴(yán)重的會使軌枕懸空,危機(jī)行車安全。5排水管突檐未伸出梁部,造成水滲入梁部,使梁的耐久性下降。6梁的不規(guī)則造成擋碴板安裝不到位和歪斜,影響美觀及擋碴效果.
針對橋面系的各種病害情況,下面談?wù)勂浞乐螌Σ呒罢未胧?
?。?）．加強日常檢查及周期性定期檢查,發(fā)現(xiàn)步行板、圍欄蓋板、鋼筋等丟失或失效要及時補充或更換.
?。?）．在全面性地檢查（如春秋檢）中要認(rèn)真做好每個部位的檢查和記錄,做好病害評定,切實編制大維修計劃.
（3）．保證橋面道碴的厚度和彈性,做好橋面排水,防止翻漿及板結(jié),道床大維修時一定要清凈橋面的所有棄碴、棄土,疏通排水孔,換上清潔的道碴，并封閉好梁間連接縫.
?。?）．對錨固螺栓、護(hù)欄鋼筋、托架角鋼等銹蝕的問題要加強重視,除周期性的安排保養(yǎng)和維修外,還應(yīng)對銹蝕較嚴(yán)重、承載力不足的托架及錨固螺栓進(jìn)行大修或更新。有條件的可以采用防銹螺栓或防銹角鋼,尤其是托架、錨固螺栓一旦安上極不易更換,建議用防銹螺栓.
?。?）、重視混凝土預(yù)制件的質(zhì)量,防止配筋不足、混凝土標(biāo)號不夠、鋼筋保護(hù)層厚度不夠、振動及養(yǎng)生不到位。最好交由專業(yè)預(yù)制廠制作。
?。?）、鋼筋銹蝕處理辦法:
1）.除銹及表面處理。鋼筋除銹及表面處理的目的在于去除塵埃、油垢、水、氧化皮、鐵銹或舊的不堅固的漆膜，以增強新涂漆膜對鋼材表面或舊漆膜間的附著力，提高油漆質(zhì)量。任何氧化皮或鐵銹的余痕將促使鋼材繼續(xù)生銹，影響漆膜和鋼材的使用壽命。除銹常采用的方法有:1手工除銹,手工除銹一般是根據(jù)具體情況制作的刮刀、除銹錘、鋼絲刷進(jìn)行除銹，具有工具簡單，不受條件限制、施工方便等優(yōu)點，但勞動強度大、效率低，除銹不徹底等缺點。一般在工作量不大時采用。2.機(jī)械除銹,在具備有電和空氣壓縮機(jī)時均可采用機(jī)械除銹。常用的工具有手提式電動砂輪、電動或風(fēng)動鋼絲輪刷及帶針束的風(fēng)動除銹器、風(fēng)動敲擊器等。機(jī)械除銹主要借助機(jī)械力沖擊與摩擦對鋼料表面進(jìn)行清理。比較手工除銹質(zhì)量好，工效稍快，但有些地方除不干凈，還需手工補除銹.
2）涂刷底漆
3）涂刷面漆
3.6 墩臺、基礎(chǔ)病害的防治對策及整治措施
一、圬工墩臺病害防治對策及整治措施
對圬工墩臺，其主要病害形式是出現(xiàn)水平、豎向或網(wǎng)狀的裂紋，其他的病害有：墩身位移或振幅超限、混凝土表面剝落、空洞、鋼筋外露、銹蝕等。其病害處理方法有：
?。ㄒ唬?、表面局部修補：
將破損部分清除，鑿毛洗凈，然后用100號水泥砂漿分層填補至需要厚度，并將表面抹平，當(dāng)損壞深度和范圍較大時可在新舊混凝土結(jié)合處設(shè)置牽釘，其直徑為16～25毫米。牽釘縱橫間距均不得大于50厘米。埋設(shè)方法為打眼、沖洗孔眼、孔內(nèi)注滿水泥砂漿、插入牽釘。待砂漿凝固后，牽釘上掛鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)一般直徑為12毫米鋼筋制成，網(wǎng)孔為20×20厘米，按墩臺輪廓線立模，并進(jìn)行支支撐，然后澆灌或噴射混凝土。
（二）、表面風(fēng)化的整治：
圬工表面風(fēng)化、剝落、蜂窩麻面可加一層100號水泥砂漿防護(hù)，如用手工抹漿，則先將分化剝落表層徹底鑿除，并將表面鑿毛，用水沖洗干凈并保持濕潤，然后分層抹漿，每層為10～15毫米，總厚度一般為20～30毫米。壓力噴漿適用于面積較大的抹面。將圬工表面處理沖洗后，在原有圬工面上每隔30～80厘米插入釬釘，掛上鋼絲網(wǎng)，鋼絲直徑2～4毫米，網(wǎng)格5～10厘米，鋼絲網(wǎng)與表面間至少應(yīng)保持10毫米的距離，然后用噴漿機(jī)噴漿。
?。ㄈ?、墩臺裂紋的防治：
?。?）、墩臺裂紋與內(nèi)部空隙的觀測與監(jiān)視：
在發(fā)現(xiàn)裂紋后，應(yīng)在裂紋的起點和終點劃上與裂紋走向相垂直的紅油漆記號，并進(jìn)行裂紋編號，仔細(xì)觀測裂紋的部位、走向、寬度、分布狀況、大小和長度等。如有必要檢查裂紋深度時，可用注射器在裂紋中注入0.1%的酚酞溶液，然后開鑿至不顯紅色為止，其開鑿深度即為裂紋的深度。
觀測裂紋的變化情況，除長度可觀測裂紋兩端是否超出前一次油漆劃線外，對裂紋是否沿寬度方向繼續(xù)擴(kuò)大可做灰塊或玻璃標(biāo)進(jìn)行觀測，即先將安設(shè)測標(biāo)部位的圬工鑿毛，然后用1∶2水泥砂漿或石膏在裂紋上抹成厚10～15毫米的方形或圓形灰塊，也可用石膏將細(xì)條狀玻璃固定在裂紋兩側(cè)圬工表面上，在裂紋處玻璃斷面特小，對測標(biāo)編號并注明安設(shè)日期。當(dāng)裂紋繼續(xù)擴(kuò)大時，測標(biāo)就會斷裂，一般裂紋寬度都比較小，應(yīng)盡可能采用帶刻度的放大鏡測量。
圬工墩臺內(nèi)部如有空隙或空洞，可采用非金屬超聲波探測儀進(jìn)行檢查。
在觀測裂紋時，要記錄氣溫的情況。因為氣溫降低時，圬工的外層比內(nèi)層冷卻的快些，因而外表收縮較快，這時裂紋呈現(xiàn)的較大，當(dāng)氣溫增高時，則情況相反。
裂紋一經(jīng)出現(xiàn)，就有擴(kuò)展的趨勢，因為水滲進(jìn)裂縫中，在冬季結(jié)冰，可將其脹裂的更大更廣。另外，由于活載的作用，引起裂紋一開一合，同樣會促使裂紋擴(kuò)展。
裂紋一經(jīng)查明并確知其不在擴(kuò)展時，即進(jìn)行處理。
?。?）、裂紋的整治措施：
1）、對于微細(xì)而數(shù)量較多的裂紋，可用噴漿或抹漿的方法來處理，也可涂二層環(huán)氧樹脂涂料封閉。
2）、對于一般的表面裂紋，可采用環(huán)氧樹脂砂漿或環(huán)氧膩子膩補,具體方法前面已介紹。
環(huán)氧樹脂沙漿配制方法：粗細(xì)填充料拌合均勻后，將配制好的樹脂漿倒入，邊攪邊壓均勻即成。
3）、對裂紋多而深入圬工內(nèi)部，或內(nèi)部有空隙，可用壓注環(huán)氧樹脂或水泥漿的方法進(jìn)行處理。先在圬工建筑物表面鉆好孔眼，利用風(fēng)壓把環(huán)氧樹脂漿、純水泥漿或水泥砂漿壓入圬工內(nèi)部填滿裂紋及空隙。
圬工表皮剝落或大塊混凝土脫落時，鑿除松散砂漿或混凝土，涂一層厚約0.2毫米的樹脂涂料，用樹脂砂漿或濕拌樹脂砂漿修補平整。
（四）、墩臺的加固：
（1）、墩臺加箍或護(hù)套
墩臺有斷通的裂紋時，僅用壓漿方法不易達(dá)到理想的效果，可設(shè)鋼筋混凝土套箍（也名腰箍）來加箍。橋墩可用環(huán)形箍，橋臺用U形箍，一般縱向裂紋可用單箍，豎向裂紋可用數(shù)個箍，即每隔一定距離設(shè)置一個，每個箍一般做成高1.0-1.5米，厚25-40厘米 。鋼筋宜用較小直徑。在設(shè)置之前應(yīng)將接觸部位之墩臺舊有表面鑿毛梅花形打眼插入倒刺牽釘，用沙漿錨固，牽釘懸掛著鋼筋網(wǎng)。灌注混凝土前應(yīng)用水洗鑿毛表面。
如有嚴(yán)重裂紋并有大面積的表面破損、風(fēng)化和剝落，或鑲面需全部更換時，則可設(shè)置圍繞整個墩臺的鋼筋混凝土護(hù)套。護(hù)套下端支承在基礎(chǔ)頂面，上面一直伸到頂帽或連頂帽都包上。這種護(hù)套一般不分擔(dān)墩臺所受的壓力，因次一般都較薄。護(hù)套內(nèi)的鋼筋網(wǎng)也是用牽釘錨固。裂紋仍應(yīng)用壓漿的辦法來處理，壓漿工作可在護(hù)套凝固后通過預(yù)先埋設(shè)的注漿管進(jìn)行。
?。?）、墩臺變位的觀測
墩臺有無沉陷，應(yīng)用水平儀定期進(jìn)行測量，為便于比較容易判別每個墩臺有無不均勻下沉，應(yīng)在每個墩臺帽上下游兩側(cè)至少各設(shè)置一個固定測點（埋設(shè)銅釘頭）。將測得資料匯總以便分析比較。
墩臺傾斜可用經(jīng)緯儀和橫放的水準(zhǔn)尺進(jìn)行觀測，或用兩個水準(zhǔn)器互相垂直的平放在墩臺平面上，看水泡移動的刻度，來測得墩臺傾斜的程度。
為檢查墩臺有無傾斜、下沉和滑移、位置是否正確，簡支梁橋可以測量相鄰兩孔梁支座中心線間的距離或梁和擋碴墻間的距離。另外，觀察墩臺上線路的軌距、水平、高低和方向也可知道墩臺較明顯的變化。
在兩岸路基線路中心線上應(yīng)埋設(shè)橋梁中心線樁，每一墩臺上也應(yīng)埋設(shè)橋梁中心線樁，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一墩臺中心線樁不在整個橋梁中心線上時，既可判斷該墩臺有所走動或變化。
（3）、墩臺變位的處理
如墩臺傾斜程度較小且已穩(wěn)定，經(jīng)過計算墩身基礎(chǔ)人仍能負(fù)擔(dān)要求的荷載時，可以僅將墩臺頂部包箍加大，墩身基礎(chǔ)不做處理。
對于往橋孔方向傾斜或移動的埋式橋臺，可以建筑撐壁進(jìn)行加固。
單孔小跨度橋臺基礎(chǔ)，可以在兩橋臺基礎(chǔ)之間加建一支撐頂住，如整塊的漿砌片石撐板，或鋼筋混凝土支撐梁以及仰拱等，對小跨度橋梁經(jīng)過驗算也可將橋跨兩端全改為固定端，把梁身兼作撐梁。
對于松軟的地基土壤，采用膠結(jié)法進(jìn)行加固，如固化法、旋噴樁法和注漿法加固。
?。ㄎ澹?、墩臺排水和防水層整修：
經(jīng)常保持墩臺頂面的清潔，注意和保持圬工梁拱及墩臺的排水暢通，以免水流入圬工內(nèi)造成病害。
道碴槽內(nèi)所有排水管道出水口必須伸出建筑物外，不夠長的要結(jié)長或進(jìn)行更換，并經(jīng)常疏浚排水管。道碴不潔或風(fēng)化填料要及時進(jìn)行清篩或更換，以求保持排水暢通。
二、基礎(chǔ)病害防治對策及整治措施
（一）基礎(chǔ)病害的類型、原因及危害
橋梁基礎(chǔ)大致可分為明挖基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)和混合基礎(chǔ)等。盡管各類基礎(chǔ)的構(gòu)造和所處（指地質(zhì)、水文等）不同，但其病害仍可大致分為以下幾種：
?。?）、基礎(chǔ)（不均勻）沉降：指因地基的壓密而引起的超過設(shè)計范圍的基礎(chǔ)下沉，以及在不同地基或軟土地基上結(jié)構(gòu)的不均勻下沉。
?。?）、基礎(chǔ)滑移和傾斜：產(chǎn)生滑移和傾斜的主要原因有：長期的洪水沖刷；橋臺前地基土層的側(cè)壓力受河床浚挖、河道變遷等的破壞；基礎(chǔ)建于軟土地基上，或臺背土壓力過大。這一病害往往會導(dǎo)致橋梁上部結(jié)構(gòu)的破壞。
?。?）、基礎(chǔ)開裂：指基礎(chǔ)受力不均，局部產(chǎn)生較大應(yīng)力，導(dǎo)致基礎(chǔ)開裂。
?。?）、淺基礎(chǔ)：淺基礎(chǔ)是橋梁的重大病害，使汛期行車安全受到威脅，嚴(yán)重的會造成水毀事故，給國家和人民生命財產(chǎn)帶來巨大損失。一般情況下，基礎(chǔ)埋置深度不足而又未進(jìn)行有效防護(hù)的墩臺即為淺基礎(chǔ)墩臺。
?。ǘ?、基礎(chǔ)加固方法：
?。?）、擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法：指擴(kuò)大基礎(chǔ)的底面積以減輕基底壓力的加固方法。該法適用于圬工墩臺的明挖基礎(chǔ)，且其承載力不足或埋置太淺的情況。在基礎(chǔ)開挖施工中應(yīng)十分注意墩臺的變位而影響行車安全。
?。?）、補樁加固法：在橋下凈空允許、或凈空不足但施工設(shè)備不影響行車的情況下，可在原樁基礎(chǔ)的周圍補加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預(yù)制樁并擴(kuò)大原承臺。該法的優(yōu)點是加固效果顯著，缺點是需搭設(shè)鉆孔樁設(shè)備。
?。?）、人工地基加固法：對基礎(chǔ)下土基松軟而導(dǎo)致承載能力不足，或深層土質(zhì)不良而引起基礎(chǔ)下沉的情況，可采用砂樁或注漿等技術(shù)改造加固天然地基，以提高基礎(chǔ)的承載能力。
當(dāng)軟弱地基層較厚時，可借用擠密砂樁提高地基的密實度。施工時，將鋼管或木樁打入周圍的軟弱土層中，然后將樁拔出，灌入干燥的粗砂，經(jīng)搗市實后形成砂樁。對容易坍孔的地基，可采用砂袋套管的方法處理。
注漿技術(shù)指的是：在墩臺處直向或斜向鉆孔或打入管樁，通過孔眼或管孔，用一定壓力把漿液（加固劑）注入土層中；隨著漿液的滲透凝固，原來松軟的土被固結(jié)為有一定強度和防滲性能的整體，達(dá)到加固地基的目的。
第四章 結(jié)論及展望
混凝土橋梁病害盡管在既有橋梁中較為普遍，甚至還比較嚴(yán)重，但只要加強檢測、監(jiān)控，及時地安排大維修，更新改造，絕大多數(shù)病害橋梁是能夠滿足行車條件及行車安全需要的。但由于現(xiàn)有的橋梁檢測，維修技術(shù)落后，效率低下，維修量大，投入不足等原因，在橋梁比重較大的線路上確實還存在相當(dāng)?shù)臉蛄翰『Φ貌坏郊皶r地整治而留下隱患，部分橋梁被迫采取限速措施，對行車安全造成極大的隱患。除了要及時加大投入，進(jìn)行更新改造及維修外，還需要進(jìn)一步在提高橋梁的耐久性及檢測維修手段上不斷地采用更多的新技術(shù)，新材料，新方法。一是要提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，增加混凝土的剛度和強度儲存，有條件應(yīng)采用高性能混凝土，二是要加強施工質(zhì)量控制，防止施工中人為的降低設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，三是在檢測和維修技術(shù)手段上要要不斷進(jìn)行新技術(shù)、新機(jī)具的開發(fā)和使用，切實提高檢測、維修的科學(xué)性、全面性、實效性。
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