公路桥梁存在的缺陷及几种修复加固技术的探讨

权继军

【摘要】桥梁作为交通运输的枢纽，直接影响着交通的流量和荷载。当它投入使用一定时间后，往往由于设计的局限和施工的欠缺，使其难以适应日益繁重的交通量，而且随着运输设备的高速发展和车轮负载的不断增长，使桥梁常常处于超负荷运行的状态，从而逐步成为交通运输线上的“瓶颈”。如果不及时采取有效的维修加固措施，轻则要限速减载，影响通行能力，重则造成运输中断，因此成为困扰市政、公路、铁路等有关部门的一大难题。为此，本文针对桥梁在处于超负荷运行状态时成为交通运输的“瓶颈”这一难题，剖析桥梁缺陷成因，存在问题的部位和主要解决的问题，提出必要的技术方法和相关的新材料。

【关键词】桥梁缺陷；成因；解决

1. 混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因

（1）蜂窝：施工不当所致，混凝土灌注中缺乏应有的振捣，分层灌注时违反操作规程，运输时混凝土产生离析，模板缝隙不严，水泥砂浆流失等。

（2）露筋：施工质量不好，如灌注时钢筋保护层垫块位移，钢筋紧贴模板，保护层处混凝土漏振或振捣不实。

（3）麻面：施工时采用模板表面不光滑，模板湿润又不够，致使构件表面混凝土内的水份被吸去。

（4）空洞：结构上钢筋布置过密，施工时混凝土被卡住，又未充分振捣就继续灌注上层混凝土，此外，严重漏浆亦能产生空洞。

（5）磨损：混凝土强度不足，表层细骨料太多，车轮磨损，高速水流冲刷，水流中又夹杂大量砂石等推移质或冰凌等漂浮物。

（6）锈蚀、老化、剥落：保护层太薄，结构出现裂缝，雨水浸入，钢筋锈蚀膨胀引起剥落，严寒地区冰冻及干湿交替循环作用，有侵蚀性水的化学侵蚀作用。

（7）表层成块脱落：外界作用。

（8）构件变形、接缝不平：施工不善或荷载作用下形成的变形等。

以上可采用混凝土修补或水泥砂浆修补法。常用修补材料为环氧材料。

2. 混凝土构件裂缝缺陷及产生原因

（1）钢筋混凝土简支梁桥常见裂缝有网状裂缝、下缘受拉区的裂缝、腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、运梁不当引起的上部裂缝、梁端上部裂缝、梁侧水平裂缝、梁底纵向裂缝。

（2）预应力混凝土梁、悬臂梁和连接梁桥的常见裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝、腹板收缩裂缝、悬臂梁剪切裂缝、悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝、底板裂缝、箱梁弯曲裂缝、连接梁弯曲裂缝、合拢浇筑段的裂缝、预应力梁下翼缘的纵向裂缝。

（3）构件裂缝产生的主要原因有四方面：一是与材料性质有关的因素，如水泥的反常凝固，混凝土的离析与泛浆，水泥的反常膨胀，骨料中含有泥土，使用了反应性骨料或风化岩、混凝土干燥收缩。二是与施工有关的因素，如混合料搅拌不均匀，搅拌时间过长，用泵压送时水泥量及用水量的增加，灌注顺序的差错，灌注速度太快，振捣不充分，配筋混乱，保护层厚度不够，施工缝处理不当，模板变形，漏浆，支架下沉，脱模过早，硬化前受振动和荷载作用，初期养生中急剧干燥，养生初期冻害。三是与环境条件有关的因素，如周围环境与湿度的变化，构件内外温度的差异，反复冻融，内部钢筋锈蚀，因火灾而使混凝土表面受高温熏烤，受盐类的化学腐蚀。四是与构造、外力有关的因素，如设计荷载以内的荷载，设计荷载以外的荷载，以地震力为主的荷载，截面尺寸及钢筋用量不足，结构物不均匀下沉。

3. 桥梁墩台常见裂缝有

（1）墩台网状裂缝（由于混凝土收缩干燥引起或混凝土内部水化热和外部气温的温差及日气温变化影响和日照影响而产生的温度拉应力）。

（2）从基础向上发展至墩台上部的裂缝（基础松软产生不均匀沉降造成）。

（3）墩台身的水平裂缝（多为混凝土贯注不良所引起）。

（4）翼墙和前墙断裂的裂缝（往往由于墙间的填土不良。冻胀或基层承载力不足，引起下沉或外倾而产生开裂）。

（5）由支承垫石从下向上发展的裂缝（主要是由于墩台帽在支承垫石下未布置钢筋所致或可能受到较大的冲击力）。

（6）桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝（主要是局部应力所致，因梁和活载的作用力集中地通过支座传至桥墩，使其周围墩顶其他部位产生拉应力）。

（7）双柱式桥墩下承台的竖向裂缝（由于桩基下沉不均匀或局部应力所致）。

（8）支承相邻不等高的墩盖梁、雉墙上的竖向裂缝（由于局部应力所致）。

（9）墩台盖梁自上而下的垂直裂缝（桩基下沉不均匀而引起盖梁上的不均匀受力）。

（10）镶面石突出的裂缝（由于镶面石与墩台连接不良所引起）。

（11）悬臂桥墩角隅处的裂缝（由于局部应力引起）。

以上可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法，加配钢筋修补法，钢板粘贴修补裂缝，表面喷浆修补裂缝，用柔性表面封闭法修补裂缝，灌浆封闭裂缝修补法等。

4. 钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因

（1）混凝土开裂、混凝土剥离，断面破损、钢筋外露、锈蚀，混凝土质量下降，异常变形等。这些是由于荷载增大（构件承载力不足），构造上的缺陷（桥面板端部等），支撑结构不完整（主梁等构件刚度不足等），施工上缺陷（保护层不够、蜂窝麻面等），气象作用（冻融作用、化学作用、盐腐蚀等），灾害（地震、火灾、受落下物撞击等），徐变及收缩过大等。

（2）桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法，支架施工法等。

（3）一般桥面补强层加固方法有底面加固和顶面加固。

底面加固主要是喷射钢纤维砂浆，焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆。顶面加固主要是采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋。

（4）目前国内外许多大公司和科研结构都投入很大力量对这一难题进行研究，开发桥梁的养护、维修、加固及更换的系列技术，并相应开发出一批新型修复材料，能够有效的解决了上述“瓶颈”的难题。

5. 介绍几种新型的桥梁修复、加固技术和新材料

（1）“壁可”法：

采用橡胶管注入器，利用其持续的恒定压力将树脂材料自动注入到缝中，注入材料粘度极低，可深入到宽仅0.02mm的细缝末端，恢复结构强度。

（2）修补路面裂缝、坑洼、麻面：

采用不同粘度的树脂材料对各种宽度的裂缝进行灌注，可立即开放交通。对坑洼、麻面采用树脂砂浆镘抹，材料柔韧、耐磨、抗滑，与铺层结合牢固。

（3）路面防滑铺装方法：

在弯道、交叉路口等重要路段铺设树脂砂浆，可取得优异的防滑效果，保证行车安全。

（4）隧道、涵尚不渗漏水的治理方法：

摒弃传统的堵水思想，采取引导的方法，对接缝、裂缝、衬砌面渗水均有对策。

（5）桥梁结构的维修、加固方法：

采用钢板贴合、增设桁梁等方法恢复或提高构件强度，增加承载力。对砼构件的肃落、缺损，用聚合物改性材料修补，以防钢筋锈蚀或进一步损坏，美化外观。

（6）桥梁伸缩缝：

有九大类、数十个规格型号可供选择，用柔性树脂砂浆作为回填材料更能发挥其优良性能。

参考文献

[1]罗福午.建筑结构缺陷事故的分析及防治[M].北京：清华大学出版社，1996.

[2]袁勇.混凝土结构早期裂缝控制[M].北京：科学出版社，2004.

[文章编号]1619-2737（2013）07-23-641