高速公路桥梁易忽视病害及处理的探讨

李 杨 李春轩 黄玉坤 李 轩

(1.西安建筑科技大学，陕西 西安 710055； 2.陕西通宇公路研究所有限公司，陕西 西安 710118)

高速公路桥梁易忽视病害及处理的探讨

李 杨1李春轩2黄玉坤2李 轩2

(1.西安建筑科技大学，陕西 西安 710055； 2.陕西通宇公路研究所有限公司，陕西 西安 710118)

为了保证高速路的出行安全，采取实地检测和文献查阅的方法收集到高速公路桥梁常见病害的类型，并选取易忽视病害重点分析了其损伤机理，针对混凝土剥落、泄水孔处堵塞、外侧梁底锈胀等问题提出了处理建议。

高速公路，桥梁，病害，处理

1 高速桥梁常发性病害及损伤机理

1.1 伸缩缝处病害与机理

伸缩缝设置在梁端构造的薄弱部位，由于施工质量不足以及动荷载重复碾压，又多暴露于大自然中，受到各种自然因素的影响，因此，伸缩缝易损坏且难修补(见图1)。

伸缩缝处混凝土剥落露筋：施工时伸缩缝装置安装的不好，桥面铺装后伸缩缝浇筑的不好，使用过程中，在荷载反复作用下致使伸缩缝损坏。锚固区的细长薄壁结构和伸缩缝两侧难免存在一定高差，以及高速重载车的冲击和破坏力，更加速了锚固区的混凝土损伤，从裂缝处逐渐扩大。

伸缩缝处橡胶条破损：此情况较为突出，造成伸缩缝的防水效果急剧下降，从而导致墩台长期遭受雨、雪的侵蚀，严重时会造成墩台钢筋锈蚀、混凝土胀裂等[1]。

伸缩缝处跳车现象：伸缩缝间距没有按设计要求完成，人为的放大和缩小，定位角钢位置不正确，致使伸缩装置不能正常工作。由于缝距太小，橡胶伸缩缝因超限挤压凸起而产生跳车；由于缝距过大，荷载作用下的剪切力以及车辆行驶的惯性，会将松动的伸缩缝橡胶带出定位角钢，产生另一类跳车。

此外伸缩缝处还会出现伸缩缝装置下陷、鼓出及螺栓孔填充料被拉出等。伸缩缝的损伤将引起行车条件的恶化、交通事故的增多、产生噪声与漏水现象等后果，严重的还会导致桥梁主体结构的损坏。

1.2 梁底板混凝土剥落露筋

梁底板混凝土剥落多为人为行为，因为预先考虑不周没有预留孔洞，施工完成后，底板混凝土需要在底端凿孔透水汽，防止混凝土表面因其胀裂，但往往凿孔过度且施工粗糙，再加上桥面上部动荷载，时间一久，就从此处混凝土剥落以致露出钢筋(见图2)。

1.3 通道桥板间铰缝渗水析碱泛白

大量的文献说明泛碱发生的必要条件有[2]：1)材料中存在有可溶性盐，主要是钙离子；2)有材料中可溶性盐向表面迁移所需的载体，一般是水；3)材料总有可溶性盐向表面迁移的通道；4)低温高湿的外部环境，即水分易挥发。简而言之，就是混凝土中的可溶性盐类成分溶解后，伴随着水分渗出裂缝在混凝土表面析出或与空气中的二氧化碳等作用生成白色沉淀物的结果(见图3)。

由于施工人员对铰缝处混凝土质量的重要性认识不清，铰缝混凝土振捣时不认真，铰缝混凝土强度等级偏低、配合比不合格等原因造成。其中主要是由于板梁设计、施工环节存在缺陷造成的[2]：设计上早期采用的“小铰缝”缺陷大、寿命短，破坏广泛且严重，后来以“大铰缝”替代；另外，板梁设置预拱度造成局部位置整体化混凝土层厚度偏薄也是导致铰缝病害的主要设计因素；施工上看，采用的原材料不合格、板梁界面处理不到位、铰缝混凝土浇筑质量差等也导致铰缝病害；实际运营中，车辆超载以及管养单位后期养护不到位成为运营期间铰缝病害的主导因素；以及新老混凝土的粘结强度偏低是铰缝病害的内在因素。这些都不同程度的增加了铰缝病害出现的几率。

1.4 泄水孔处堵塞及外侧梁底锈胀

泄水孔堵塞：因高速路上环卫工人清扫桥面时经常将颗粒物等杂物从泄水孔向桥下清扫导致高速桥面多数泄水孔堵塞，影响排水，最终锈蚀钢筋减少桥梁耐久性。

桥面泄水孔处导水不利，引起雨水和冰雪融水沿泄水孔处一直流到梁底，最后水从混凝土表面逐渐深入里层，时间一长就会引起该处混凝土产生锈胀开裂(见图4，图5)。而钢筋锈蚀对混凝土结构破坏的根本原因是钢筋表面的钝化膜遭到破坏后，阳极金属铁被氧化形成铁离子，与OH-反应生成氢氧化铁，钢筋表面锈蚀时产生的锈蚀产物逐步填充其空隙，钢筋锈蚀产物的体积大于原钢筋的体积，产生锈胀力，随着锈胀力的增加，裂缝将进一步发展。

1.5 其他病害

通道桥底被超高车辆剐蹭现象：桥检过程中发现部分桥梁被桥下超高车辆剐蹭后，存在或轻或重的损伤；轻者，梁体地面有刮痕；重者，梁体混凝土破损、钢绞线断裂或钢筋外露(见图6)。

八字墙外倾：因雨水渗漏到基础及路面动荷载扰动，通道桥一侧或两侧桥台在高速通行后逐渐发生沉降，基础的沉陷造成挤压土体向外导致了八字墙的外倾现象(见图7)。

盖梁上堆放施工垃圾：由于此病害较为隐蔽不易于被发现，大量的施工垃圾堆放，容易造成梁端抵死，严重影响桥梁结构受力安全，当梁体温度升高时，施工垃圾会阻碍主梁的自由变形，并且不利于主梁受力，对此类病害不管不顾也会引起严重的后果。

2 工程案例分析

在实际中检测的高速路可分为A，B和C共3段。A段是机场高速段为平原、台塬地形，B段主要为台塬区，C段是黄土高原丘陵沟壑区。全线有特大桥4座，大桥33座，互通式立交5处，分离式立交20处。此次主要采用人员借助桥检车的方式在现场逐段、逐项检查，在整个检测过程中发现以下易忽视的常发性病害：伸缩缝锚固区混凝土剥落露筋、跨线桥处伸缩缝堵塞、伸缩缝橡胶条损坏脱落，桥体结构病害有梁腹(底)板横向长裂缝、梁间湿接缝渗水析碱泛白、盖梁处杂物堆积、梁底板混凝土剥落露筋、剐蹭底板(通道桥)以及和八字墙外倾等。本文讨论针对上述除了裂缝之外易被忽视的病害，可以从以下方面处理解决。

2.1 伸缩缝部位病害的处理

对桥头和伸缩缝处的裂缝，应及时处理，防止跳车现象的发生，严重的还需更换伸缩缝；对桥面伸缩缝处不够平整，可将裂缝处切割或凿毛处理并加剪力筋，加粗、加密锚固区铺装钢筋，浇筑强度高的混凝土或钢纤维混凝土。桥面伸缩缝的加固设计要视其损坏情况而采取不同的方法，有时仅需要更换跨缝材料(如橡胶伸缩缝的橡胶条、钢板滑动支座的钢板等)，有时则需要更换整个伸缩缝装置(包括跨缝材料及锚固构件等)，一般情况下在更换或修补伸缩缝装置时，位于伸缩缝两侧的后浇带铺装层均应进行更换[1]。铺装层需要有一定的养生时间，将直接影响交通，因此选择合适的后铺装材料及方法特别重要；对因墩台下沉的情况应对应实际原因采取措施控制继续下沉，处理之前需对上部结构进行支撑。首先可以在刚性实体基础周围加石砌污工或混凝土，扩大基础承压面，扩大的尺寸依据计算而定，需要注意新旧基础的牢固结合。其次可以在基础之下向中心斜向钻孔或打入水泥浆、加热的沥青、土的固结剂等提高地基承载力。

2.2 钢筋混凝土及预应力构件发生露筋、剥落的处理

将钢筋的锈迹清除(必要时补加部分钢筋)，并把松动的保护层混凝土凿去，以露出新鲜的混凝土为宜；如果损坏面积不大，可用环氧砂浆修补；如损坏面积过大，可喷注高强度等级水泥砂浆。

2.3 析碱泛白的处理措施

针对析碱泛白病害还是主要以“防”为主，从析碱生成的角度看，可以选择使用含钙离子和钠离子少的材料，防止水分侵入混凝土，提高混凝土的致密性以及掺加特殊的添加剂如泛碱抑制剂。对于多数高速桥梁一般情况是不处理泛白现象的，因为长久以后它的表面还会再次泛白，只是少数高速通道桥的下面会经过国道或县镇的主干道出于美观要求可以根据白色物质的成分采取措施。如果白色物质是能溶于水的碱性金属盐可以直接用水冲洗，如果是碳酸钙可以采用砂纸打磨或喷射细砂的方法将其除去，如果前两种方法都无法去除则采用酸洗法，并在去除后对其表面进行憎水处理，以延长其使用寿命。

2.4 泄水孔堵塞及造成问题的处理

桥孔泄水不畅，如果汛期泄洪准备工作不足，汛期一到，桥孔泄洪能力差，将严重影响桥梁的使用年限[3]。所以需对高速环卫工人培训教育，告知其危害，并将泄水孔疏通事项纳入正常工作中。

梁体钢筋保护层厚度不够[3]，产生露筋现象的可采用砂浆抹平，为保证修复砂浆与原混凝土接合可靠，原混凝土要凿毛、修边并用水冲洗湿润，用铁刷子刷净，并在表面保持湿润的情况下修补，重要部位露筋需要有关单位协商解决。

钢筋混凝土腐蚀破坏的，根据实际情况可以凿开裂缝清除污染混凝土用新混凝土修补，也可以实施阴极防护[4]。水汽和除冰盐中的氯离子是造成钢筋混凝土结构过早破坏的重要因素，而混凝土的带缝工作也给氯离子侵入提供了条件。这里建议对有明显裂缝的宽度大于1.5 mm的结构重要部位实施阴极保护系统，对裂缝宽度小于1.5 mm，凿开裂缝用胶结材料填充。

2.5 其他病害处理

还有许多病害，如通道桥底剐蹭现象，小面积的剥落的部分用胶结材料局部修补，大面积影响结构安全的用高强混凝土喷射覆盖加固保护，具体可参照2.2处理；八字墙外倾也主要是地基不均匀下沉引起的，必要时采取换填或注浆加固地基，并恢复八字墙原状；通道桥板缝间发现渗水时，应及时采取注浆，在桥下进行封堵；盖梁上杂物堆积，是由于施工单位偷懒将施工过程中少量碎石块等垃圾物堆放在盖梁上不易被发现，这会增加盖梁的不均匀荷载，发现后要及时清理。

3 结语

高速桥梁往往最关注的是裂缝，而忽视了其他病害对桥梁安全造成的潜在危害。混凝土剥落露筋、泄水孔堵塞、铰缝渗水泛白等也会由于雨水慢慢地渗入，以及空气中二氧化碳或其他气体的作用，使钢筋产生锈蚀膨胀，造成危害增大。此外，许多缺陷和其产生的原因并不是完全一一对应，不少情况是由一个因素引起缺陷，而其他因素则促进这种缺陷发展。我们具体应做到：

1)以JTG H11—2004公路桥涵养护规范为原则，坚持“预防为主，防治结合”的方针，做好桥梁日常养护工作。

2)开展典型桥梁病害的专项研究，找到合理的处理对策，并制定安全评价方法。

3)高速管理部门牵头建立桥梁检查养护管理系统，统一透明管理监控桥梁安全状态。

[1] 刘月波.桥梁工程施工质量通病与防治[M].北京：中国建材工业出版社，2009.

[2] 陈艾荣，阮 欣.桥梁维护、安全与运营管理—技术与挑战[M].北京：人民交通出版社，2013.

[3] 蒋泽汉，江 涛.桥梁承载力鉴定与桥梁加固设计[M].成都：西南交通大学出版社，2011.

[4] 葛 燕，朱锡昶，李 岩.桥梁钢筋混凝土结构防腐蚀[M].北京：化学工业出版社，2011.

[5] JTG H11—2004，公路桥涵养护规范[S].

[6] 陈绍伟.桥梁施工中关于裂缝问题的探讨[J].山西建筑，2014，40(33)：164-165.

Highway bridges easily neglected diseases and treatment

Li Yang1Li Chunxuan2Huang Yukun2Li Xuan2

(1.Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’an710055,China;2.ShannxiTongyuHighwayResearchInstituteLimitedCompany,Xi’an710118,China)

In order to ensure the travel safety of high-speed road, this paper adopted the field test and literature method collected common disease types of highway bridge, and selected the easily neglected disease, emphatically analyzed the its damage mechanism, proposed treatment measures according to the concrete peeling, drainage holes blocking, lateral beam bottom rust expansion and other problems.

highway, bridge, disease, treatment

2015-01-13

李 杨(1989- )，男，在读硕士； 李春轩(1975- )，男，高级工程师； 黄玉坤(1986- )，男，助理工程师； 李 轩(1974- )，男，工程师

1009-6825(2015)09-0168-03

U445.7

A