高速公路橋梁隧道病害處治方法及設(shè)備配置研究
2014-08-14
高速公路橋梁隧道病害處治方法及設(shè)備配置研究
施春寧1 張中華2 王濤3
（1.長安大學(xué)信息工程學(xué)院陜西西安710064；2.長安大學(xué)工程機械學(xué)院陜西西安710064；3.陜西鑫聯(lián)監(jiān)理建設(shè)公司陜西榆林719100）
摘要：要想做到橋梁隧道的安全暢通的運行，橋梁檢測是重要一環(huán)。本文針對國內(nèi)幾條主要高等級公路的橋梁隧道進(jìn)行調(diào)查研究，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況進(jìn)行養(yǎng)護(hù)措施及養(yǎng)護(hù)設(shè)備配置的確定，并通過時間的驗證取得了良好的效果，對未來橋梁隧道病害的處治方法及其設(shè)備配置提供了依據(jù)。
引言
隨著我國高速公路的飛速發(fā)展，在山嶺和丘陵地帶，為了縮短行程，改善線性，保護(hù)環(huán)境，修建隧道橋梁已十分普遍，雙線、特長橋梁隧道已不罕見。橋梁隧道獨特的構(gòu)造特征，決定了它在公路養(yǎng)護(hù)中的重要地位。近來幾年不斷有橋梁隧道坍塌的消息：新疆阜康橋梁坍塌，深圳高速橋梁坍塌，湖北仙桃橋梁坍塌，印度達(dá)曼橋梁坍塌，大鰲溪村地下隧道坍塌，四川蓬安舉行隧道坍塌，云南迪慶隧道坍塌，大連隧道坍塌等，因此說明，公路管養(yǎng)部門有必要加強公路橋梁隧道的養(yǎng)護(hù)與維修，提高橋梁隧道養(yǎng)護(hù)管理水平。
1 設(shè)備配置研究目的
為了防止進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)時造成養(yǎng)護(hù)設(shè)備短缺或養(yǎng)護(hù)設(shè)備資源浪費，更加合理有效配置養(yǎng)護(hù)設(shè)備，對公路橋梁隧道的養(yǎng)護(hù)設(shè)備配置進(jìn)行研究具有非常重要的意義。經(jīng)過調(diào)查河北省石黃高速公路管理處日常養(yǎng)護(hù)機械、綠化養(yǎng)護(hù)設(shè)備品種及數(shù)量明顯不足，未見專項工程和大中修工程所需機械；京津塘高速公路天津段高速公路養(yǎng)護(hù)機械配置較齊全，養(yǎng)護(hù)機械化程度高，購置設(shè)備投資大。專項工程和大中修工程所需機械中缺少瀝青拌和設(shè)備，要注意路面不進(jìn)行大中修時機械的利用率問題。新疆烏奎高速公路對養(yǎng)護(hù)機械配置的品種及數(shù)量較合理，且根據(jù)所處地理環(huán)境加大了除雪除冰機械的配置。此外，調(diào)研發(fā)現(xiàn)呼包高速公路養(yǎng)護(hù)機械配置偏少，日常養(yǎng)護(hù)機械明顯不足，外雇養(yǎng)護(hù)工較多；京石高速公路北京段養(yǎng)護(hù)用車配置到位，日常養(yǎng)護(hù)機械品種及數(shù)量明顯不足，綠化養(yǎng)護(hù)設(shè)備未列出，未見專項工程和大中修工程所需機械；西北地區(qū)A 高速公路日常養(yǎng)護(hù)機械、綠化養(yǎng)護(hù)設(shè)備品種及數(shù)量明顯不足，只能完成除雪除冰、標(biāo)線、清掃等作業(yè)。
2 橋梁常見病害處治方法及設(shè)備
2.1 公路橋梁常見病害
從目前國內(nèi)橋梁使用的情況看，有許多橋梁特別是中小橋，橋面鋪裝混凝土不同程度損壞，使橋面產(chǎn)生坑槽，影響車輛的正常行駛。一些橋面伸縮縫損壞嚴(yán)重，產(chǎn)生橋頭跳車，危及行車安全。有些公路早期修建的時候，橋梁伸縮縫為板式橡膠伸縮裝置，這種伸縮裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理，抗沖擊性能差，橡膠老化快，螺栓易銹蝕，在車輛作用下，很快就產(chǎn)生破壞。因此，公路橋梁橋頭跳車較為普遍，尤其在一些軟土地基地方更嚴(yán)重，給養(yǎng)護(hù)部門帶來很大困難。除上述幾種病害以外，還有如輕型橋臺支撐梁破碎、空心板梁翼緣板損壞等病害。
2.2 處治方法
2.2.1 混凝土裂縫
1.一般裂縫的修補可采用表面封閉和壓力灌漿修補法兩種形式進(jìn)行;
2.對于裂縫寬度小于0.2cm，淺而細(xì)的表面裂縫，可用環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行表面封閉；
3.對于裂縫寬度大于0.2cm，且較深的裂縫，可采用“壁可法”壓力灌漿法修補;
4.對于現(xiàn)澆實心板梁底板縱向裂縫，寬度小于0.2cm 的裂縫，且條數(shù)較少時，用環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行表面封閉;
5.裂縫寬度大于0.2cm 較深的裂縫，且條數(shù)較多時，采用橫向粘貼碳纖維布進(jìn)行封閉。
2.2.2 伸縮縫破損
1.U 形鋅鐵皮伸縮縫的維修, 當(dāng)其鋅鐵皮老化、開裂、斷裂時，應(yīng)拆除并更換為新型伸縮縫；當(dāng)其軟性填料老化脫落時，先清除其縫隙泥土，重新注入新的填縫料；當(dāng)其鋪裝層破壞時，應(yīng)鑿除重新鋪筑，鑿除破損部位應(yīng)劃線切割（或豎鑿），清除舊料后再澆筑新面層。
2.鋼板伸縮縫的維修, 當(dāng)其鋼板變形、螺栓脫落、不能正常運行時應(yīng)及時拆除并更換為新型伸縮縫；當(dāng)鋼板與角鋼焊接破裂時，應(yīng)消除污垢后重新焊牢；當(dāng)梳齒斷裂或出現(xiàn)裂縫后，也要采取焊接方法進(jìn)行修補。
3.橡膠伸縮縫當(dāng)其橡膠老化、脫落，角鋼變形、松動時，應(yīng)拆除并更換為新型伸縮縫。
4.橋面伸縮縫的維修、更換應(yīng)在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡量縮短工期、減少對交通的影響。
2.2.3 混凝土破損剝落
對于混凝土表面剝落、破損部位應(yīng)先將松動的保護(hù)層鑿去，并將鋼筋銹跡清除，再噴射高標(biāo)號水泥砂漿。
2.2.4 鋼筋銹蝕
1.鑿除松脫、剝離等已損壞部分混凝土；
2.對鋼筋做除銹處理，并清理混凝土表面的灰塵，對鋼筋除銹后即進(jìn)行防銹處理；
3.涂以環(huán)氧膠液等粘結(jié)劑；
4.立模、配料澆筑，或噴漿、涂抹施工;
5.對新噴涂或澆筑混凝土面進(jìn)行表面處理.
2.2.5 支座病害
對老化失效的板式橡膠支座進(jìn)行更換處理。脫空的支座應(yīng)及時糾正支座位置，并在底部墊塞鋼板，使其達(dá)到設(shè)計狀態(tài)。墊板銹蝕的支座應(yīng)及時更換銹蝕的鋼板.
2.3 養(yǎng)護(hù)設(shè)備
1.橋梁檢測車
2.高空作業(yè)車
3.高壓水力破除機
4.液壓破碎機
5.混凝土噴射泵
6.千斤頂
7．混凝土拌和機
8.混凝土輸送車
9.混凝土泵車
10.除銹噴涂設(shè)備
11.發(fā)電機
12.切割機
13.空壓機
14.風(fēng)動工具
15.電焊機
16.高壓水泵及噴水槍
3 隧道常見病害
隧道特殊的結(jié)構(gòu)，使其所處的環(huán)境十分惡劣，隧道內(nèi)普遍存在滲漏水情況，特別是在隧道兩端更為嚴(yán)重，另外，隧道內(nèi)不僅潮濕多塵，而且有較多的酸性腐蝕性氣體等，這些特殊的因素使得隧道養(yǎng)護(hù)維修顯得特別重要。
目前高速公路隧道病害主要表現(xiàn)為：嚴(yán)重滲漏水、結(jié)構(gòu)襯砌的腐蝕裂損、仰拱或鋪底的變形損壞導(dǎo)致路面的破壞。幾乎所有的隧道病害都與滲漏水有著直接或間接的關(guān)系，隧道結(jié)構(gòu)的缺陷給隧道滲漏水提供了通道，隧道滲漏水的長期作用又會加劇隧道侵蝕破壞，特別是在圍巖有地下水并具有侵蝕性的情況下，對襯砌和隧道設(shè)備的腐蝕更加嚴(yán)重。在運營期間，地下水常通過混凝土襯砌變形縫、施工縫、裂縫甚至混凝土孔隙等通道滲漏進(jìn)隧道中，造成洞內(nèi)通信、供電、照明等設(shè)備處于潮濕環(huán)境而發(fā)生銹蝕、霉?fàn)€、變質(zhì)、失效，若使路面積水，就會改變路面反光條件，引起眩光，造成車輛打滑，行車安全受到影響。
3.1 隧道常見病害處治方法
3.1.1 襯砌裂縫
1.以錨桿加固圍巖。沿隧道周邊適當(dāng)?shù)夭荚O(shè)錨桿，對圍巖形成足夠能力的加固體系，使圍巖保持穩(wěn)定；
2.錨桿加鋼筋網(wǎng)噴射混凝土加固圍巖。在錨桿加固的基礎(chǔ)上再掛鋼筋網(wǎng)并噴水泥混凝土形成初期支護(hù)，起到承載作用，從而預(yù)防裂縫的發(fā)生；
3.對軟弱程度不大的圍巖及裂縫進(jìn)行注漿加固，封堵裂隙，使弱巖加強，水道堵塞，從而起到抗?jié)B防漏的作用，避免襯砌開裂漏水；
4.在寒冷地區(qū)還必須防止隧道滲水的凍融；
5.再襯砌和噴射混凝土之間夾點材料或改進(jìn)襯砌混凝土的質(zhì)量，也可以在特定位置設(shè)置誘發(fā)裂縫的縮縫，以減少整體的裂縫。
3.1.2 地表水下滲
查明地質(zhì)情況，根據(jù)隧道所處的地形、地勢，因地制宜在洞頂設(shè)置防水措施，可將地表填平、鋪砌、勾縫、抹面，將坑穴或鉆探水堵塞、密封，以達(dá)到防滲抗漏的目的。
3.1.3 地下水或圍巖水入侵
查明水的來源和水流形式，以及查明是裂縫水還是地下水。當(dāng)處于圍巖破碎、易坍塌地段時，可采取直接向圍巖內(nèi)壓漿的辦法，當(dāng)涌水量較大時，可采用化學(xué)漿液固結(jié)的辦法，然后再采用隔離措施。當(dāng)圍巖條件很好且水量不大時可以直接采取隔離防滲技術(shù)。
3.1.3 凍融
1. 給隧道增加暖氣，使隧道保持不凍溫度；
2. 隧道施工時采用彈性防水材料。并使能在本地區(qū)最低氣溫時保持良好彈性，當(dāng)凍融結(jié)束后，彈性性能不變，從而起到抗凍防水的作用。
3.2 養(yǎng)護(hù)設(shè)備
1.混凝土噴射泵
2.多功能作業(yè)車
3．管道疏通機
4.水泵或潛水泵
5.發(fā)電機
6.信號標(biāo)志車
7.混凝土攪拌設(shè)備
8.混凝土輸送車
9.隧道墻壁清洗車，另外養(yǎng)護(hù)里程內(nèi)有長隧道的養(yǎng)護(hù)單位配置消防車已得到公認(rèn)。
4 結(jié)論
1、調(diào)查分析了國內(nèi)幾條高等級公路橋梁隧道病害情況，總結(jié)歸納出病害形成的主要原因及病害特征，提出公路橋梁隧道典型病害處治工藝及設(shè)備配置。
2、對國內(nèi)幾條典型高速公路養(yǎng)護(hù)設(shè)備配置情況進(jìn)行了分析研究，確定出高等級公路橋梁隧道病害類型、處治方案和工藝相適應(yīng)的養(yǎng)護(hù)設(shè)備的功能要求和性能指標(biāo)。
3、研究了橋涵、隧道長度對機械配置的影響，對養(yǎng)護(hù)設(shè)備配置方案提出了科學(xué)、合理的評價指標(biāo)。
