江苏沿海地区高速公路沿线钢结构单立柱广告牌病害分析及处治

王志潼 魏从荣

江苏交通文化传媒有限公司（210005）

江苏沿海地区，经济水平较发达，地方区域的品牌对于广告宣传需求量巨大，推动了该区域户外大型钢结构广告牌的建设热潮。同时户外广告牌的大规模发展也为推动经济和社会发展做出了一定贡献。

沿海地区由于其特殊的地理位置环境，空气平均湿度高，而且氯离子浓度较高，钢构件极易发生锈蚀。 广告牌的上部钢桁架、钢立柱和基础是重要的传力构件，其性能影响广告牌的结构安全。

文章通过江苏沿海地区高速公路沿线户外广告牌的检测与安全评定工作，发现并分析广告牌的病害形成原因， 在今后的广告牌的设计和施工中，有利于减少病害的发生。 同时，针对钢结构广告牌的病害提出相应的防护和处治措施，为广告牌的养护和维修加固提供依据。

1 工程概况

本次检测的单立柱广告牌包括双面广告牌和三面广告牌两种形式，采样数量多，覆盖江苏沿海的南通市、盐城市和连云港市，有一定的普遍性和代表性。广告牌板面规格主要有两种，一种是6 m×18 m，另一种是7 m×21 m，高度一般不超过20 m。广告结构包括基础、立柱、上部桁架和附属设施，附属设施包括爬梯和人行栈道。单立柱广告牌的建设地点一般位于高速公路互通区、 高速公路枢纽、服务区广场和高速公路沿线区域等。沿海区域广告牌通常在高速公路运营初期建设， 使用年限较长，一般超过10 年。

2 主要病害

沿海地区单立柱广告牌均为钢结构。通过实地探勘检测，对病害部位进行归纳，广告牌病害主要集中在:基础、立柱、上部桁架和附属设施。

2.1 基础病害

基础主要构成包括桩基础或扩大基础， 基础和立柱通过法兰盘和螺栓连接。基础病害主要是锈蚀，表现为法兰盘锈蚀和脱空，螺栓锈蚀和缺失。其他病害还有基础不均匀沉降，法兰盘包封开裂等。

沿海地区法兰盘锈蚀病害较为普遍， 多处广告牌法兰盘存在不同程度的锈蚀问题。法兰盘的上部、下部和加劲肋均出现锈蚀， 氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且钢材表面已普遍发生多层锈蚀，属于最严重的的D 级锈蚀[1]。 个别法兰盘包封开裂，雨水渗入且不容易排出，会加速法兰盘和螺栓锈蚀，如图1 所示。

图1 法兰盘和螺栓锈蚀病害

螺栓作为连接立柱和基础的核心部件， 发挥传递竖向重力、 抗拔力和横向剪力的作用。 螺栓的病害主要表现为锈蚀严重， 螺杆锈蚀导致螺纹不够清晰，螺母无法拧动，螺母脱落，螺母滑移等。当多个螺母滑移后，在风力作用下，广告设施容易产生晃动，法兰盘与基础的间隙会增大，导致法兰盘下部空洞、翘起，如图2 所示。 随着螺母滑移增加，广告设施倾斜程度也会加剧。扩大基础普遍存在沉降问题，部分出现不均匀沉降。

图2 法兰盘脱空病害

2.2 立柱病害

钢立柱外表一般涂有防腐涂层。 立柱常见病害有防腐涂层开裂甚至剥落，钢管表面锈蚀，部分钢管表面锈蚀严重， 锈蚀深度≥0.18 mm， 如图3 所示。 钢管壁厚减少，造成应力集中[2]，削弱承载能力。

部分广告牌小幅度倾斜，个别立柱垂直度偏差较大，但是在规范限定范围内。 由于基础将立柱和上部桁架的竖向力传递至土层。 立柱倾斜后，产生弯矩，不利于结构受力。

图3 立柱病害

2.3 上部桁架病害

上部桁架病害主要是钢构件保护层剥落；钢桁架出现不同程度的锈蚀，部分角钢因为锈蚀严重出现实际厚度减小的现象，削弱钢桁架的抗剪能力，如图4 所示；钢桁架与桁架之间的连接一般采用焊接方式，个别焊缝表面有气孔、夹渣和开裂情况；上部桁架与钢立柱的连接一般采用螺栓连接方式，部分螺栓存在锈蚀问题，个别螺栓锈蚀严重无法松动。广告牌面板正面和背部出现锈蚀的情况，个别面板局部已经锈穿、锈透。 少数桁架和面板之间的铆钉连接不牢甚至脱落，个别部分广告牌面板脱落。

图4 上部结构病害

2.4 附属设施病害

附属设施主要包括钢立柱上的爬梯和上部桁架外侧的人性栈道。 爬梯的主要病害是保护层剥落、钢构件锈蚀。 爬梯构件和钢立柱焊接的位置焊缝开裂。一旦爬梯断裂，作业人员容易踏空坠落。上部的人行栈道主要病害是保护层剥落，钢构件锈蚀甚至锈断，个别栈道钢构件焊接部位焊缝开裂。

本次检测的单立柱广告牌有一部分设有照明设施， 其中有部分照明线路接头套管老化或者缺失，线路外露部分老化严重。 单立柱广告设施普遍没有安装避雷设施，不满足规范要求。

3 成因分析

3.1 锈蚀

基础螺栓、螺母和法兰盘、立柱和桁架锈蚀的共性成因是保护层剥落，沿海地区空气湿度大。 由于部分广告牌所处位置低洼，容易积水，基础长期处于干湿交替状态[3]，基础螺栓、螺母、法兰盘更容易发生锈蚀问题，当基础包封开裂后，法兰盘上面容易积水并难以蒸发，会加剧锈蚀。 上部桁架得钢构件大都采用角钢，角钢呈L 型，施工时未能完全水平，在弯处和焊缝节点位置容易积水，导致桁架锈蚀。

3.2 基础

基础出现不均匀沉降，主要是因为沿海地区土质以软土为主，土质含水量高，具有高压缩性，承载能力低，容易发生沉降。 建设期地基处理不当，更容易出现不均匀沉降。

通过在空气导流板的导流装置内侧增加仿形辅助阴极板，消除了导流装置因自身的多曲率外型而在阳极氧化和电解着色过程中产生的电流尖端效应，实现了内腔连续、稳定的阳极氧化和电解着色生产。所制备的氧化膜厚度均匀，电解着色后颜色也均匀，并具有较高的发射率。

混凝土初期养护不到位，容易导致混凝土包封开裂。 广告牌在风的作用下晃动，引起螺栓松动，进一步加剧混凝土包封开裂。

法兰盘脱空的直接成因是雨水冲刷。 螺栓缺失和松动也会导致法兰盘翘曲，与基础表面产生一定的缝隙。

3.3 立柱

立柱保护层剥落的主要成因是保护层老化开裂。 部分保护层重新涂刷时，旧的保护层没有清理干净也容易导致保护层继续开裂或剥落[4]。

基础不均匀沉降直接导致广告牌立柱垂直度存在偏差。 由于基础螺栓的松动或缺失，广告牌在风力作用下晃动更加明显， 间接导致广告牌的倾斜。

3.4 上部桁架

桁架与桁架的焊接部位有气孔，主要成因是焊接部位处理不干净，杂质在焊接高温时产生气体进入熔池或者是焊接过程中风力较大， 熔池混入空气。 焊接电流小、焊接速度快或焊接手法不当造成焊缝夹渣。 存在以上缺陷，均会导致焊缝断裂。

3.5 附属设施

附属设施的病害主要成因包括外部成因和养护成因。 具体病害成因见表1。

表1 附属设施病害成因

4 处治对策

4.1 锈蚀处治

对于轻微锈蚀的情况，按照以下流程处治。

1） 保护层处治。 对于保护层旧漆膜大部分完好，局部破损的情况，只需将局部漆膜清除干净，再嵌批腻子、打磨、补充涂刷，做到与旧漆膜平整、颜色一致。 旧漆膜清除有多种方法，包括碱水清洗、火喷法、涂脱漆剂等。 对于旧漆膜大面积脱皮起壳的情况，应将旧漆膜全部清除，刮腻子、打磨。

2）表面处治。 表面处理包括除锈和控制钢材表面粗糙度。 除锈方法有很多，主要包括手工工具除锈和机械工具除锈。 手工工具除锈需要工人用铲刀、刮刀、钢丝刷、砂轮和纱布等除去钢材表面毛刺和铁锈等污物。 机械工具除锈使用磨光机、风枪和电动工具除锈，保证钢材表面无附着不牢的氧化物、锈蚀附着物， 钢材显露部分的表面应具有金属光泽，表面可留存少量轧制表皮。

3）涂层选择。 涂层品种尽量与原油漆相同。 根据构件特性选择涂刷或喷绘方式，一般选用干燥快，便于刷、喷的常温固化型涂料。 涂料可分为底漆和面漆，两者应有良好的配套性能。 钢构件防腐采用油漆时应做到2 底3 面，涂层干漆膜总厚度不小于150 μm。

对于钢构件锈蚀严重的情况，承载能力削弱严重，应更换构件。

4.2 基础处治

对于基础存在不均匀沉降的情况，可以采用基础注浆[5]的方式，将基础矫正。 对于法兰盘和基础之间有缝隙的情况，经过缝隙清理和表面混凝土凿毛后，用压力灌浆法将缝隙填充密实。

对于螺帽滑移的情况，用扳手复拧，将螺帽复位。 对于螺栓和螺帽锈死、难以复位的情况，用乙炔氧气火焰灼烧后，再用扳手将螺母拧紧；如果以上方法均无效，可以在螺栓下面填充垫片后焊牢固。

4.3 焊缝处治

对于焊缝表面有气孔、 夹渣或开裂的情况，应用机械打磨清除，对焊件表面进行清理，保证焊丝干净，做好防风措施，进行补焊。

4.4 附属设施处治

对于照明线路老化的线缆， 应重新更换布设，并用套管加以保护。 没有装防雷设施的广告设施，应安装避雷针，保证电气设备和人身安全。

5 结语

在对江苏沿海地区高速公路沿线钢结构单立柱广告牌实地检测勘察的基础上，文章分类归纳广告牌的典型病害，对病害成因进行多方面分析，制订有针对性的处治措施。 最后提出如下三点建议，希望对该地区广告牌的设计、养护和维修加固提供一些参考。

1）设计阶段应针对沿海地区土质偏软且含水量高的特点，尽量采用桩基础设计，避免出现基础承载力不足、不均匀沉降等问题。

2）针对沿海地区空气湿度大的特点，应对广告牌所有钢构件进行防腐涂装。

3）广告牌病害防治的最重要手段是加强检查和监测。 适时开展预防性养护[6]，可以有效地延长广告牌使用寿命。