危桥病害原因分析及处置措施

闫 广 文

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)

0 引言

拟建项目为大同境内国道109线K436+293店湾桥危桥加固改造工程，桥梁所在路线是山西省干线公路的重要组成部分，原桥为2-20.0 m的双曲拱桥，修建于1982年，近几年来，由于交通流量大，大吨位超载车辆所占比例多，而原桥设计荷载偏低，导致该桥梁均出现了较为严重的病害，存在着极大的交通隐患，严重影响了所属路线的交通安全运营及通行能力。为了提高干线公路通行能力，加强道路安全管理，消除交通隐患，以避免发生交通安全事故，故对该危桥进行改造。

该桥目前主要的病害为腹拱圈与拱顶侧墙裂缝开裂，桥下渗水；主拱圈拱波及拱脚处混凝土大面积泛碱，桥面铺装出现坑槽及网裂；桥梁病害较为严重，对行车安全造成严重影响，急需对该桥进行拆除重建。

1 桥梁主要病害原因分析

1.1 旧桥概况

K436+293店湾桥为2-20.0 m的双曲拱桥，修建于1982年，原设计荷载为汽—15、挂—80，桥面宽度净10+2×0.5 m，桥梁全长62.6 m，右前夹角90°，上部结构为双曲拱，下部结构为重力式墩台，桥高8.9 m,桥下垂直净高8.3 m，桥头、桥尾两端均为二级路，其路基宽度12 m，桥头、桥尾所在路段纵坡均在0.3%。该桥曾于2007年在原沥青混凝土桥面铺装上又加铺5 cm沥青混凝土，现桥面铺装厚度为10 cm。

1.2 主要病害原因分析

总体上，国道109线K436+293店湾桥上下部及附属部位均不同程度地出现了较为严重的病害，加上原桥设计荷载偏低，其承载能力远远不能满足公路—Ⅰ级的荷载等级要求，存在着极大的交通隐患，严重影响了所属路段的正常运营及通行能力。

根据所检查桥梁的病害、缺损及损伤特征，可以分为：施工缺陷、运营中出现的病害和由于环境变化引起的病害等三类。

1.2.1施工缺陷

对于施工缺陷，如果缺陷的存在直接影响结构相关部位的稳定性和安全性，则需要对相应构件或部位进行更换或加固；如果由于缺陷的存在使结构的耐久性受到较大的影响，且与施工缺陷有关的病害有进一步恶化的趋势，则需要对其及时维修加固，以遏制病害的进一步发展。

1.2.2运营期间出现的病害

对于运营过程中出现的病害，如属于日常运营中磨损性的损伤或破坏，按一般维修措施处治；对于出现结构性的损伤，影响到结构的安全性或耐久性的病害，需要维修甚至加固，修复结构至原设计状态，并需考虑结构维修后的耐久性问题。

1.2.3环境变化引起的病害

对于运营过程中，由于环境的变化(或恶化)而出现的病害，或使原有病害发展加剧，需要根据现有病害及其发展的原因，确定处治措施。

1.2.4桥检情况

为了了解现有桥梁结构技术状况等级，确定桥梁结构的病害情况以及病害发展趋势，以便为后续桥梁的养护维修提供数据支持，依据相关桥梁技术标准及规范对大同市辖区内国省干线公路桥梁进行检测，经过桥检后，发现该桥梁主要出现以下病害：

1)腹拱、拱波均渗水泛白。

2)腹拱拱脚位移，立墙开裂。

3)个别连接系混凝土剥落。

4)桥面铺装大面积网裂。

5)未设置限载标志。

根据桥检及现场调查的结果，目前发现主要存在以下病害：

1)主拱圈拱波多处出现纵、横向裂缝。

2)第二跨3L/4处的横系梁出现较多裂缝，局部混凝土开裂、脱落，出现钢筋锈蚀、胀裂现象。

3)全桥1号、8号腹拱墩与主拱圈外侧相接处拱肋混凝土大面积脱落，腹拱两侧第一个砌块砌缝均开裂，最大开裂宽度5 cm，导致砌块松动，腹拱墩底端普遍破裂。

4)第二跨主拱圈1号拱肋在L/4附近出现一条纵向裂缝,宽度0.5 mm，在3L/4附近拱肋侧面有一条纵向裂缝,宽度2 mm。

5)第1,7,8,9,10及12号腹拱圈与拱顶侧墙多处砌缝开裂,砌石松动，裂缝最宽处宽度达8 mm左右。

6)3个腹拱圈外侧横向砌缝开裂,裂缝最宽处达6 mm～7 mm。侧墙整体外凸,最大为20 mm左右，腹拱墩拱脚处砌石松动。

7)桥梁墩台底部部分砌缝脱落，砂浆掏空，桥下铺砌大面积损坏，积水严重。

8)桥台侧墙出现横向及竖向裂缝。

9)桥下渗水严重，主拱圈拱波及腹拱圈拱顶和拱脚处大面积出现白化现象。

10)锥坡损坏，铺砌普遍出现隆起、凹陷等病害；0号台两侧锥坡底砌石松动,勾缝脱落,坡上有杂草。

11)0号台右侧锥坡与路基衔接处被雨水冲毁，出现冲沟。

12)第一跨及第二跨右侧桥面铺装有两处凹槽,面积分别为S=500 cm×60 cm,S=300 cm×50 cm，其他地方桥面铺装也多处出现纵横向裂缝，导致雨水下渗主拱圈渗水。

13)桥头连接不平顺,桥面高出路面3 cm左右。

2 依据病害维修处置

2.1 维修处置原则

桥梁维修加固措施的选择是依据现行《桥涵规范》以及相应桥梁的已有缺陷、病害的判别和工程措施实施的可行性。具体是：

1)桥梁结构的总体情况、上部结构的主要承重构件的完好状况及整体工作性能、下部结构的损伤，以及已有缺陷、损伤和破损对桥梁正常运营(安全性)的影响；

2)已有缺陷、损伤和破损对桥梁耐久性的影响；

3)工程措施实施的可行性需要综合考虑桥梁运营的实际情况、施工环境、现有技术条件、工程造价及工程措施对整体线路运营环境的影响等。

其中，对于以满足第一条，即以满足安全性为主要目的的维修加固措施具有“强制性”，维修加固原则的具体选择是在满足安全性的基础上，从桥梁运营的社会经济效益综合考虑桥梁的耐久性问题，以及现有资金和技术条件，进而确定近期和远期的维修加固决策。

对于以保证桥梁耐久性为主要目的的维修加固措施，分为第一类：急需实施；第二类：可暂缓实施两类。

根据上述提出的维修加固措施选择的原则，以下针对所检查桥梁的维修加固措施的选择分别依据以下两类三种提出：

第一类：以下称Ⅰ类，满足桥梁安全性的维修加固措施，需要尽快实施；

第二类：以下称Ⅱ类，满足桥梁耐久性的维修加固措施，分为两种：需在近期内实施，即在运营环境没有重大变化的条件下，需要在一年内实施，以下称Ⅱa；可暂缓实施，即在运营环境没有重大变化的条件下，需要在三年内按计划实施，以下称Ⅱb。

对于属于Ⅱa的维修加固措施，如不及时实施，则不仅会引起结构的耐久性降低，而且可能在近期内，如3年～5年内，病害会严重恶化，进而可能导致维修加固措施变化为Ⅰ类，从而降低桥梁运营、养护及维修加固的社会经济效益。同时会较大幅度地增加维修加固费用，甚至丧失加固的实际意义。

2.2 根据以上维修加固处置原则，桥梁处置措施

由于原拆除2-20 m上部双曲拱后加高墩台重做2-23 m预应力混凝土连续箱梁桥的方案，通过计算，一孔箱梁比原一孔双曲拱重量增加21.12%，在活载不变、上部重量增加21.12%的情况下，而原桥墩台地基承载力的计算资料无法查找，难以考证。另由于修建年代比较久远(修建于1982年)，原桥设计荷载采用汽—15级，下部墩台能否满足上部重做2-23 m预应力混凝土连续箱梁桥公路—Ⅰ级的荷载需求，无法确定。故为了安全起见，将原拆除2-20 m上部双曲拱重做2-23 m预应力混凝土连续箱梁桥的方案改为拆除原双曲拱桥，新建2-25 m预应力混凝土连续箱梁桥，上部采用25 m预应力混凝土连续箱梁，下部采用柱式墩肋板式桥台，钻孔灌注桩基础；桥梁宽度采用12 m，见表1。

表1 国道109线K436+293店湾桥处置措施一览表

3 店湾危桥研究结论

通过对店湾桥的主要病害缺陷及损伤特征，究其原因，从施工缺陷运营中出现的病害和环境变化引起的病害三方面分析，再依据桥检及现场调查的结果，通过计算，得出处置措施为拆除新建2-25 m预应力混凝土箱梁桥。

参考文献：

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