既有桥梁预防性养护设计方法

张 健

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

1 预防性养护的目的及意义

特大桥及大桥的设计使用年限为100年，中桥的设计使用年限为50～100年，小桥及涵洞的设计使用年限为30～50年。桥梁能否达到设计使用年限取决于设计、施工及养护，近几年，桥梁的预防性养护工作刚刚开展，国内对桥梁预防性养护设计的相关技术还不成熟。如何对桥梁做好预防性养护设计，提高桥梁的耐久性能，延长桥梁的正常使用年限，是预防性养护工作的关键。

2 预防性养护材料的选择

2.1 耐久性维修的材料

(1)裂缝修补胶

桥梁裂缝修补时采用注射或压力灌注胶的性能指标须符合表1的规定。

表1 裂缝修补胶性能指标

(2)锈转化剂

锈转化剂主要用于混凝土剥落后钢筋外露锈蚀部位的除锈、防锈，性能指标须符合表2的规定。

(3)聚合物砂浆

结构混凝土剥落、露筋部位，钢筋除锈后采用聚合物砂浆维修。适用于厚度不大于30mm的缺损部位维修，性能指标须符合表3的规定。

表2 锈转化剂性能指标

表3 聚合物砂浆性能指标

2.2 滴水檐

采用直角形3.0cm×3.0cm的铝合金条或耐老化橡胶条在上部结构两侧边梁外翼缘距外侧5～10cm位置，采用锚固和粘贴的方式设置于翼缘底缘，粘贴时可用结构加固用胶粘剂。

2.3 集水装置

集中排水装置设置于对应伸缩缝的两片主梁外侧翼缘及腹板处，通过伸缩缝橡胶条止水带将桥面雨水导入接水槽内，由接水槽传入雨水斗，最后统一由排水管排到桥下特定位置。目的是防止桥面雨水侵蚀上、下部结构而受水害影响导致梁体混凝土腐蚀、钢筋锈胀等。集水装置中的雨水斗采用不锈钢制成，与主梁采用铆钉连接；接水槽采用1.5mm厚镀锌钢板，沿伸缩缝方向布置到主梁翼缘根部，与主梁采用铆钉连接；排水管采用DN100普通UPVC实壁排水管，粘接连接，排水管道在安装时应尽量靠主梁、盖梁及挡块进行安装。

图1 集中排水装置构造图

2.4 防腐防渗涂装

混凝土采用的防腐防渗涂装应具有良好的附着性、耐碱性以及耐腐蚀性。涂装系统由底涂层、中间涂层和面涂层组成。底涂层应具有渗透性能，面涂层应具有抗老化性能。底涂层宜采用环氧封闭底漆，中间涂层宜采用柔性环氧中间漆，面涂层宜采用柔性聚氨酯面漆；三层涂装均须满足所采用材料的相关技术要求。配套涂层体系的技术要求见表4：

表4 配套涂层体系的技术要求

2.5 沥青桥面微封层

沥青桥面微封层是由砂、水和特质沥青还原剂组合而成。砂必须是干净、坚硬且不规则的金刚砂或玄武岩材料，不含土、灰、盐碱和有机物。水必须是干净的饮用水，为常温状态。特质沥青还原剂与沥青必须能够紧密粘合，为防水性好且能阻止盐和其它物质渗入路面的防水性材料；材料中含高分子聚合物，能有效延长沥青路面的使用寿命；其性能指标须符合表5的要求：

表5 特质沥青还原剂性能指标

3 预防性养护设计的方法及要点

养护前仅针对桥梁检查时存在表观病害进行耐久性维修，之后对桥梁进行预防性养护，整项工作不对桥梁结构或构件进行加固，不提高原结构或构件承载能力。

3.1 耐久性维修设计

在桥梁检查时对存在的表观病害进行彻底维修，将桥梁技术状况等级提升为1类再进行预防性养护工作，以达到提高桥梁的耐久性能及延长正常使用年限的目的。

(1)对宽度在0.15mm以下的受力裂缝，采用裂缝封闭胶对其进行涂刷封闭处理；对宽度在0.15mm及以上的受力裂缝，采用裂缝封闭胶对其进行注胶封闭处理。

(2)锈胀裂缝及混凝土剥落露筋部位，先凿除腐蚀破损的混凝土，钢筋除锈后采用聚合物砂浆进行维修。在凿除混凝土时需多凿除一部分未破损的部位，以方便凿成正规形状及新旧混凝土的结合。

(3)对伸缩缝装置的型钢断裂或严重变形及锚固区混凝土受力过大以致于影响到正常伸缩功能的，须整体更换伸缩缝装置。橡胶条止水带如有断裂、破损现象，须整体更换橡胶条。

3.2 上、下部结构预防性养护设计

桥梁在受力状态下及受水蚀作用下均会产生病害，故全桥病害进行耐久性维修之后，须对水蚀作用部位做预防性养护：

(1)对全桥边梁外侧翼缘处设置滴水檐，防止雨水通过翼缘侵蚀梁体，造成主梁水害。

(2)对应伸缩缝处翼缘、腹板位置设置集中排水装置，即将桥面雨水通过伸缩缝止水带导入集水装置内，统一排到桥下固定的位置。

(3)两侧边梁外侧翼缘、腹板外侧及梁底面涂刷防腐防渗涂装；全桥伸缩缝处墩台盖梁(含挡块)全部侧面、底面及顶面均涂刷防腐防渗涂装；全桥伸缩缝处墩柱表面均涂刷防腐防渗涂装。若桥梁地理位置于沿海气候环境下，须对全桥墩台盖梁及墩柱表面进行涂刷防腐防渗涂装。

3.3 桥面系预防性养护设计

维修桥面铺装、伸缩缝装置及防撞护栏的病害之后，桥面系也须对水蚀作用部位做预防性养护：

(1)桥面铺装沥青采用超薄微封层防腐，延长桥面沥青铺装的使用寿命。

(2)全桥防撞墙涂刷防腐防渗涂装；防撞钢护栏、防撞墙顶钢管扶手涂刷防锈漆。

(3)若泄水管过短或有损坏，须进行接长或更换，防止桥面雨水侵蚀梁体。

3.4 注意事项

上、下部结构在桥梁修建时若已做防腐防渗涂装，在后期预防性养护时须检查已做的防腐防渗涂装是否存在老化、起皮及脱落现象。若存在的面积较小，应将老化部位打磨之后重新涂刷；若存在的面积较大，应将整个构件打磨去除原涂装之后重新做防腐防渗涂装。

混凝土防腐防渗涂装包括基面处理、底涂、中涂、面涂四道工序：

(1)基面处理是使用高压水射流清洗设备提供高压水去除梁体表面尘土及污渍。清洗时如发现构件混凝土有松动须进行处理，去除腐蚀、疏松混凝土，去除外露钢筋锈蚀层，将混凝土剥落部位进行维修。清洗要求高压水射流冲洗作业完成后的混凝土

基面不得有腐蚀、松动、油污。处理完基面要求坚实牢固，对局部锈胀、空鼓部位须采用人工凿除后重新清洗。混凝土基面清洗建议采用专业设备，清洗应全面，混凝土表面不得有遗漏。由于钢护栏清洗位于桥面，产生的废水应及时排除，不得污染桥面铺装及主梁且不能对过往车辆产生影响。

(2)混凝土表面防腐防渗涂装分底涂、中涂、面涂，三道施工工序均可采用滚筒涂刷或喷涂，要求涂刷均匀无遗漏，发现露底需及时补刷。配套涂层体系按表6规定进行：

表6 配套涂层体系

注：涂料品种、涂刷次数和干膜厚度均可根据工程实际进行适当调整

4 结论与展望

对小修后技术状况等级可达到1类的既有桥梁，提出了耐久性维修和预防性养护设计的方法及要点。桥梁耐久性维修方法、主要排水方式及防腐防渗涂装的设计均参考工程实际。主梁翼缘处滴水檐的形式及位置、集中排水装置的设置、防腐防渗涂装的材料及涂层体系在设计施工图时均可作为参考。近几年修建的特大桥、大桥几乎都设计了滴水檐和泄水孔集中排水管，有效防止了桥面雨水对主梁的侵蚀作用。桥梁造价允许的前提下，新建桥梁时将预防性养护工作设计在施工图中，可预防桥梁部分病害的发生和发展的速度，以达到提高结构的耐久性能及延长正常使用年限的目的。