高速公路桥梁病害检测及措施研究

安培怀

(山西路桥集团试验检测中心有限公司，山西 太原 030002)

0 前 言

高速公路建设水平可以从侧面反映出一个国家的经济发展情况，随着我国综合国力提升，高速公路建设事业也在稳步前进，总里程数不断增长，安全质量更有保障。桥梁在高速公路中颇为常见，由于荷载较大，以及其他原因，在使用一段时间后，桥梁难免会出现各种病害，影响到行车的安全性和舒适性。因此，要做好检查维修工作，及时发现病害，分析成因，并采取相应的对策。

1 工程案例

某高速公路全长95 km，于2015年正式通车，共有桥梁62座，包括大桥6座，中桥35座，小桥21座，具体情况如表1所示。

虽然是新桥，使用时间较短，但该线路属于交通要道，行车量大，或多或少也出现了一些问题。对2015、2016、2017、2018年的桥梁检测报告统计进行分析，结合行业相关标准，得出以下结果：一类桥7座，二类桥42座，三类桥12座，四类桥1座。三类、四类桥约占21%，说明该线路的桥梁整体状况较好。本次检测分为两部分，一是通过目视检测法来检测桥梁的外部情况，二是运用非破坏性检测手段来检测桥梁的内部情况。

2 桥梁外观检测

2.1 桥 面

行车路面直接承受车辆荷载，经目视检测，发现有明显的裂缝，以横向裂缝和贯穿裂缝(纵向裂缝)为主。横向裂缝又可分为温度裂缝、干缩裂缝和冷缩裂缝，采用混凝土材料的桥面，铺装层受温度变化影响，容易出现拉伸变形，尤其是温度突然下降时，依据热胀冷缩原理，易产生裂缝。干缩裂缝主要是因为水泥浆体水分缺失，冷缩裂缝则是因为混凝土内外部温度差过大而形成较大拉力，超过混凝土自身的抗拉性能。此外，板角在混凝土路面板中属于比较脆弱的位置，施工过程中，振捣密实工作未达到标准，影响到板角的密实度和强度，从而产生板角裂缝。

2.2 梁 体

渗水、裂缝是梁体常见的病害，当积水渗入钢筋混凝土结构时，易导致混凝土腐蚀、钢筋生锈等现象，进而影响到承载性能。不同结构的桥梁，主梁板的病害及分布位置也不同，该线路梁式桥居多，比如空心板桥，桥梁荷载主要来自车辆和桥梁自重，荷载会使桥梁产生向下的弯曲变形，实心桥梁自重较大，而中心材料并不会明显增加抗弯性能，所以选择空心板可通过减少自重而减少向下的弯曲变形。此类桥跨径一般较小，桥面连续构造简单，混凝土易被破坏，属于设计问题；空心板会产生横向的径向力，由于设计时考虑不周，养护工作也不到位，横向配筋较弱，以至板底有明显的开裂。

2.3 其 他

桩基部位被水冲刷，导致部分钢筋外露锈蚀，主要是河床下切所致。支座存在不平、变形、脱空、橡胶保护层老化等问题，直接影响到荷载传递功能。伸缩缝锚固区构造比较薄弱，在自然因素、车辆荷载共同作用下，加上施工过程中的不足，出现混凝土剥落、橡胶体破损等问题。

3 桥梁内部检测

外观检测比较简单，明显的病害通过目视基本都能发现，三、四类桥的损害程度较为严重，需对其病害情况作进一步分析，检测内容主要是混凝土的强度和钢筋保护层厚度。

3.1 混凝土强度检测

常用的混凝土强度检测法包括无损检测、钻取试样等，无损检测又有回弹仪法、超声波探测仪法等具体手段。回弹法是通过对混凝土表面硬度的测量，来判断其整体强度的一种力学方法，回弹仪是主要仪器，在工程检测领域有着广泛应用。测试前，先检查校验回弹仪，确定其性能良好；然后合理选择测区，按照标准正确操作，检测人员务必保证操作规范，一手握住回弹仪的中部，一手握住尾端，用力要均匀，扶正对准测试面，缓慢施压，控制好推进速度，以提高检测的精准值。回弹值测量结束后，还需选择合适的部位测量混凝土的碳化深度值，如有必要，还需对回弹值进行修正，最后根据相关公式计算出混凝土的强度。超声波检测法是利用电压材料产生超声波，入射到被测材料，在内部检测到缺陷时，会产生一定的响应关系，从而测出想要的结果。考虑到一种方法有其局限性，所以采用多种方法联合的检测方式。

如果无损检测法收效不大，可尝试采用钻取试样法，即从结构中钻取试样作为样本，并利用专业工具进行强度测试。该方法要求正确选择取样位置，既不能破坏结构安全性，又要能够反映出整体状况。取样之后，进行磨平处理，若有坑洼则要用同标准的砂浆补齐，以保证实验结果的精确度。

3.2 保护层厚度检测

钢筋保护层是指最外层钢筋(箍筋)外边缘到混凝土表面的距离，保护钢筋不被锈蚀，如果大量水渗入，或者二氧化碳含量较高时，需要保护层的厚度达到规定值。可使用钢筋探测仪法，了解钢筋布置的情况，先对钢筋探测仪进行预热，并将其调零；然后正确操作，使探头在检测区有规律地移动，记得避开钢筋接头，当探测仪显示接收信号最强或保护厚度值最小时，可读出钢筋保护层的厚度。其原理是，利用单个或若干线圈组成的探头，打开后会产生电磁场，检测范围内的金属会使磁力线发生变形，进而测出想要的结果。

雷达仪检测法适用于大面积扫描检测，雷达天线发射电磁波进入混凝土，与内部电学性质不同的物质(比如钢筋)接触时会反射回来，接收后对传来的电磁波进行分析，来了解内部情况。

4 加固措施

4.1 裂缝处理

裂缝是桥梁最常见的病害之一，需根据开裂程度采取相应的补救措施。如果裂缝较小，在允许值范围内，可采用涂刷环氧树脂、涂刷水玻璃的方式做好封闭处理工作，防止裂缝继续扩大。注意操作步骤和细节，要先处理混凝土表面的杂质，令表面保持干净，且不能有积水，然后按照规定的标准进行封缝。有些裂缝较深，容易渗水，但并不影响混凝土的承载力，同样进行表面修补即可，包括在表面涂抹水泥砂浆、凿槽嵌补等方法。

如果裂缝较大，超出允许范围且影响到混凝土性能时，需进行内部修补。比如常用的压力灌浆法，把制备好的已经凝固的浆液均匀注入修补位置，浆液进入后，通过填充和挤密等方式，把裂缝填满，进而形成一个整体，起到加固作用。

4.2 支座处理

本次检查中发现多处橡胶支座有开裂、老化的问题，而且主要是伸缩缝下面的支座，主要原因是水的渗入和侵蚀，所以要经常检查及时更换，以免影响到荷载传递。更换支座也要遵守流程，规范每一步操作，先确保有合适的承重基础，本次检查中，有些工段地质条件较好，修建临时的承重基础难度不大；有些工段的地质环境较为恶劣，维修人员将立柱作为临时的受力结构。接着设置顶梁，安装千斤顶并进行试顶，没问题后，所有千斤顶同时发力，把梁体顶起，高出原来支座2～3 cm，然后更换支座。如果只是垫石不平，将梁体顶起后，将垫石找平即可。

4.3 其他处理

对墩台进行加固处理，有效限制墩台位移，或采用增补基装加固法、扩大基础加固法提高桩基的承载力。加强对伸缩缝的日常维护，及时清理上面的杂物，将螺栓拧紧，损坏的伸缩缝要根据具体情况确定是修补还是更换。

5 结束语

高速公路桥梁使用较为频繁，在内外因素影响下，彻底消除病害不太现实，所以要对桥梁病害有正确的认知，及时补救，把损失降至最低。做好日常养护工作，加大检修力度，一旦发现问题，要尽快找到原因并采取应对措施。

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