高速公路桥梁中的常见病害及解决方案

徐宗程

（京台高速公路廊坊管理中心，河北 廊坊 065000）

一、工程概况

某高速公路板梁桥上跨主线，路线中心线与主线交角为79°，通车孔净高不小于5m，全桥位于A=125m、R=260m 的曲线上，中心桩号AK0+647.642，桥长237m，桥梁总宽17.5m。除5#桥墩按斜交11°布置外，其余墩台均按径向布置，上部结构为空心板梁。在定期检测中发现桥梁底板和腹板出现大量裂缝，被评定为三类桥，需要加固。

二、高速公路桥梁养护和加固的重要性

高速公路桥梁普遍具有跨河流、跨峡谷的特点，其运营环境错综复杂，行车荷载产生的影响也在逐步加剧，及时发现并处理问题是维持公路桥梁运营水平的关键。做好养护维修加固工作有利于营造安全的车辆通行环境，降低安全事故发生率，创造显著的经济效益和社会效益[1]。

（一）及时处理质量缺陷

高速公路桥梁的运营环境较为恶劣，除承受车辆的应力和荷载外，还会受到雨水、风、日晒等自然因素的干扰，若缺乏有效的养护措施，随着使用时间的延长将出现不同程度的裂缝、坑槽等问题，且具有持续发展的趋势，导致其承载能力大幅下降。在桥梁出现病害后，将明显增加车辆通行期间面临的安全隐患，若未及时发现问题并处理，则容易引发桥梁坍塌等工程事故，造成不可估量的损失[2]。

鉴于此，必须对各类质量缺陷问题形成准确的认识，视实际情况采取合适的养护与维修加固方法，从根本上解决桥梁的质量缺陷，提高公路桥梁的承载能力，保证车辆安全通行。

（二）提高桥梁的耐久性

在明确高速公路桥梁的实际运营状况后，采取相适应的养护与维修加固措施，可有效改善桥梁的工程性能并提高耐久性。高速公路的建设难度较大，造价相对较高，经养护和加固后可延长使用寿命，在有限资源的条件下创造丰厚的经济效益，从而弥补建造成本过高的局限性，帮助相关单位创造丰厚的经济效益。并且，由于高速公路使用寿命的延长，新建桥梁数量减少，进一步降低了成本投入，对于企业的长远发展大有裨益。

三、高速公路桥梁典型病害及原因分析

（一）板（梁）裂缝

裂缝的形式主要分为梁（板）底纵向裂缝、梁（板）底横向裂缝和腹板竖向裂缝，主要形成原因并不相同。

从分布的角度来看，部分与预应力钢束呈平行的关系，梁（板）底纵向裂缝产生的原因包含但不限于预应力钢束的布置、张拉和压浆。以张拉环节为例，若混凝土的强度偏低或未精准控制张拉力（超标），容易引发裂缝。空心板施工中方法不当也容易导致纵向裂缝，例如该处的配筋偏纵向，而横向仅存在少量的构造钢筋，易导致局部缺乏足够的稳定性，在相对薄弱的条件下受外力作用显现出裂缝。

梁（板）底横向裂缝和腹板竖向裂缝属于正常的开裂现象。该裂缝的高发部位为钢筋混凝土结构，且以上部构件位置最为明显，因其存在预应力作用不足的特点，在部分情况下允许带裂缝工作。此外，预应力构件的腹板位置也可能存在部分裂缝，虽然施工期间会在重点部位设置混凝土保护层，但因其厚度不足，竖向钢筋会显现出较为明显的锈蚀和膨胀现象，加速竖向裂缝的形成，但该类裂缝的发展能力有限，通常不会贯穿至板底，因此暂时未发现具有受力裂缝特征。

（二）板（梁）底渗水、泛白

梁体空心中存水是导致板(梁）底渗水、泛白的最主要原因，需要具体考虑梁体排水孔位置和桥面排水效率两方面因素。

梁体排水孔位置设置不合理，且在整个梁体中处在最低的位置，会降低实际的排水量和排水效果，雨水在进入该位置后很难被高效排出，且水泥混凝土本身有一定的透水性，留存在梁体内部的水只能通过水泥混凝土这个单一通道向外渗透，由此显现泛白情况。部分桥涵采用的是普通钢筋混凝土结构，水经底板的细微横向裂缝渗出，随之泛白[3]。

桥面排水效率较低，同时防水混凝土结构有一定程度的破损现象，水逐步从缺陷部位下渗。如遇冬季降雪天气使用融雪剂，混合雪水下渗后将会腐蚀结构。

（三）剥落、露筋

混凝土受到环境因素的影响，例如降雨、日晒、风吹，且随使用时间的延长该类作用对结构的影响逐步加剧，导致混凝土结构表面风化受损，钢筋相继裸露至外界，在与潮湿空气等外部环境接触后发生剥落现象。

（四）板底刮痕

该问题的主要成因分为两方面。一方面，对过往车辆的控制不到位，例如相继有超高车辆于该处通行，由于车辆的实际高度超过设计允许高度而出现板底刮痕。另一方面，部分道路有大量装载砂石料的货车通行，通运行期间货车的部分砂石散落至道路上，而道路的日常养护清理工作未落实到位，长此以往，道路表面因洒落材料的堆积出现高度增加的情况，车辆行驶时易碰撞桥梁。

（五）铰缝渗水碱蚀、勾缝砂浆脱落

该问题的主要成因分为3种。

勾缝砂浆与梁体未形成紧密结合的关系，两者间缺乏足够的稳定性，在车辆通过时存在较为明显的震动感，久而久之勾缝砂浆会因震动出现脱落问题。

车辆因荷载不同产生的不同剪力可通过梁板结构传递，在整个传递过程中，铰缝需要承受弯剪组合的作用。由于该处勾缝砂数量有限、厚度不足，铰缝会遭到一定程度的破坏，严重时可能引发安全事故。

桥面排水效果不佳时，积水经铰缝开裂处逐步向内部结构渗透，期间产生碱蚀作用。

（六）支座脱空

支座垫石开裂松散或者墩台顶面缺乏平整性时，均容易出现支座脱空的情况。

（七）预应力横向裂缝

预应力横向裂缝的产生原因具有多样性，比如超载等原因导致的梁底横向裂缝或徐变上拱现象导致的上翼缘横向裂缝，徐变上拱现象越严重，上翼缘裂缝的缝隙就会越大。

四、高速公路桥梁典型病害养护加固对策

（一）梁体裂缝

以缝宽为依据采取针对性的方法。缝宽W＜0.15mm时，清理表面杂物再刷涂环氧树脂浆液；缝宽W≥0.15mm时，较为适宜的是化学灌浆法，在外部压力作用下将浆液灌入。针对受力裂缝，可将钢板或碳纤维布粘贴在板底处，并处理好板底位置的排水问题，才能在最大程度上保证排水孔的排水畅通[4]。

（二）剥落、露筋

根据具体的原因采取针对性的处理措施。若因车辆剐蹭而出现剥落及露筋现象时，需确定破损部位并对该处采取修补措施，设置醒目的限高标志，以免后续再次出现同类事故。若因碱骨料反应而出现剥落、露筋现象，只需针对病害部位利用环氧砂浆修补即可；若钢筋有锈蚀现象则在处理前先将锈迹清理干净，待其呈光洁状态后刷涂钢筋保护剂，并在此基础上利用环氧砂浆修复。若因钢筋锈胀而出现混凝土剥落现象，首先应全面清理钢筋表面因锈蚀累积的残渣和物质，清理完毕后再为其刷涂上专门的钢筋保护剂，最后使用环氧砂浆全面修复[5]。

（三）渗水碱蚀残留物质

处理板（梁）底的渗水碱蚀残留物质时，需提前详细检查该位置的排水孔，并判断其是否通畅，若阻塞则需重新钻孔，高效排出积水。

（四）板底刮痕

针对交道路级别较低的通道、涵洞，如果梁体受损程度轻微，可以考虑使用环氧混凝土修补，或向受损部位粘贴钢板、碳纤维布及其他具有可行性的材料，并配套限高门架和限高标志牌，提前告知过往驾驶人员。对于受损较为严重的梁体，在维修加固工作中宜采取更换措施，并且下挖被交道路、加大净高，从源头上避免问题。对于净高不足但现阶段尚未遭撞击的桥梁，也应当合理调整桥梁的净高，以免后续再次出现同类问题。

（五）铰缝渗水碱蚀、勾缝砂浆脱落

针对出现的铰缝渗水碱蚀问题，需要重点考虑桥面本身和伸缩缝位置的防水作业，做好防水工作有利于抑制病害出现和后期蔓延；针对勾缝砂浆脱落问题，需及时采取对应的修补措施，最好使用高标号的水泥砂浆作为修补材料。

（六）支座脱空

选择液压扁形千斤顶并将其置于盖梁的顶部，利用高压电动油泵对千斤顶供油。调节梁体的起顶高度时，需要自动监测系统与平衡分流阀相互配合。当梁体的高度支座保持相同时，为了维持其高度需要利用千斤顶持荷。利用钢管搭建成的双排脚手架作为施工架，利用安全网将施工场地围起来。先顶升1mm，当盖梁、梁板和扁形千斤顶之间均匀受力，同时详细观察梁板、桥面自身的受力情况，主要包括变化及均衡状态，如果符合要求便开始顶升2mm，同样进行上述观测，此时还需要移动支座，如果利用专门工具不能产生移动效果，还需要顶升2mm，同样进行上述观测。在顶升过程中要使泵油速率保持一致，同时保证千斤顶的行程相等。为了增强施工的安全性，需安排专门的人员观察桥面板的顶升情况。当支座距离桥面板3mm～10mm时，可以考虑不再顶升。完成顶升之后将调平胶涂抹在梁板底支座处，之后放入钢板或者替换支座。

（七）体外预应力加固

运用体外预应力加固的方式，结合工程的结构形式、病害状况并综合考虑施工空间等因素，合理布置体外预应力形式。就该工程而言，底板及腹板裂缝适合采用体外预应力加固，因而这一部分的布置形式选用腹板体外索。在布置锚固块体时，应尽可能将其黏结到腹板上，最大限度减轻预应力在传递过程中的损失。此外，该工程病害范围比较集中，可采取局部加固的方式进行体外预应力加固。

五、结语

桥梁是高速公路建设领域的重头戏，但由于桥梁运营环境复杂，且随使用时间的延长，在行车荷载、自然环境等因素的共同作用下容易导致桥梁出现不同程度的病害。为创造安全的车辆通行环境，管理人员等相关工作者需要准确认识到桥梁养护和加固工作的重要性，围绕桥梁结构展开全面的检查，分析具体情况，做好养护和加固工作，解决桥梁病害，提高桥梁的通行服务水平。