高速公路桥涵定期检查常见病害特点及原因分析

张超

（广州诚安路桥检测有限公司，广东广州510420）

0 引言

高速公路桥涵是道路交通运输的关键节点，其运营状况直接影响道路交通运输安全。随着国民经济水平的飞速发展，高速公路交通量日益增长，大重型车辆通行需求逐步上升，桥涵运营安全面临严峻挑战[1]。

定期检查是桥涵养护工作的重要内容，相关单位应当按照规定频率对桥涵进行定期检查，掌握其常见病害的表现特征，对病害产生的原因和后果进行合理分析，通过对高速公路桥涵进行有效的养护维修，保证交通运输畅通、安全。

1 高速公路桥涵工程概况

某高速公路是广东省“十一五”期间重点建设项目，是广州市路网规划“五环十八射”的重要组成部分，是广州市城市空间发展规划中“北优”战略和沟通广佛都市圈与粤东北的重要交通枢纽。高速公路路线全长70.80km，路基宽34.50m，公路全程为双向六车道，起点至前段立交采用100km/h 的设计速度，前段立交至终点采用120km/h 的设计速度，主线全线采用沥青混凝土路面，设计荷载等级为公路Ⅰ级，于2011年通车。

全线共设互通立交6 个，服务区一处。全线桥梁共115 座，共计47305.58m（左右幅分计），其中主线桥87 座，桥长41292.58m，匝道桥28 座，共计6013m，包含特大桥2 座、大桥65 座、中桥37 座、小桥11 座；全线涵洞共计151 座，其中盖板涵49 座，盖板通道37 座，拱涵19 座，箱型通道2 座，圆管涵44 座。

2 桥涵定期检查情况分析

根据国家公路桥梁相关养护规范标准，于近两年对该条高速公路全线桥涵进行了全面定期检查，通过比对两年的检查数据结果，对桥涵的技术状况进行综合分析，为高速公路养护决策提供数据支撑。

2.1 桥梁定期检查情况分析

115 座桥梁定期检查结果中，桥梁技术状况等级评定为1 类的桥梁有1 座，评定为2 类的桥梁有114座。其中，第一年检查的61 座桥梁中，均评定为2 类桥，技术状况评分较上一次检查升高的桥梁有12 座，降低的有48 座，评分不变的有1 座，评分介于[80,85）分的桥梁22 座，介于[85，90）分的桥梁30 座，介于[90,95）分的桥梁9 座，存在3 类构件的桥梁10 座；第二年检查的56 座桥梁中，1 座评定为1 类桥，55 座评定为2类桥，技术状况评分较上一次检查升高的桥梁有14座，降低的有42 座，评分介于[80,85）分的桥梁17 座，[85，90）分的桥梁21 座，[90,95）分的桥梁18 座，存在3类构件的桥梁9 座。近两年桥梁定期检查结果对比详见表1，桥梁定期检查结果对比详见图1。

图1 近两年桥梁定期检查结果对比柱状图

表1 近两年桥梁定期检查结果对比表

根据以上桥梁定期检查结果对比表和对比柱状图可以得出：该高速公路桥梁技术状况等级评定大多为2 类桥，桥梁总体技术状况较好，结构安全可靠，处于正常运营状态，但仍有部分桥梁存在影响桥梁结构安全性病害的3 类构件，表明长期大的交通运营对桥梁技术状况造成了一定程度的影响，在接下来的桥梁日常巡查和养护维修工作中，应继续加强对常规病害的维修保养，针对3 类构件的重点病害，应制定专项维修或加固方案，有针对性地完善和修复，并在日后的桥梁巡查和经常性检查中，密切关注病害的发展状况和病害的新增情况。对比发现，桥梁评分升高的座数有所增长，评分降低的座数有所减少，评分介于[80,85）分和[85,90）分的桥梁座数明显减少，评分介于[90,95）分的桥梁座数显著增加，表明近两年的日常养护和专项维修对改善桥梁技术状况起到了一定的积极作用，应继续加强养护工作水平。

2.2 涵洞定期检查情况分析

151 座涵洞定期检查结果中，第一年涵洞技术状况评定为“好”的涵洞有60 座，占涵洞总数的39.7%，“较好”的涵洞有87 座，占涵洞总数的57.6%，“较差”的涵洞有4 座，占涵洞总数的2.7%；第二年涵洞技术状况评定为“好”的涵洞有53 座，占涵洞总数的35.1%，“较好”的涵洞有98 座，占涵洞总数的64.9%。对比两年的检查结果，涵洞状况等级存在变化的共7 座。

根据以上涵洞定期检查结果可以得出：该高速公路涵洞技术状况等级大多为“好”和“较好”，涵洞总体技术状况处于较好水平，但仍有部分涵洞存在影响结构安全性和耐久性的病害。第二次检查时评定等级为“好”的涵洞数量和占比略低于第一次检查，表明日益增加的交通运输量对涵洞的技术状况造成了一定的影响，在日常巡查养护工作中应对此加以重视，对常规病害进行针对性修复和定期巡查，重点关注病害的发展和新增情况；个别涵洞第一次检查时评定为“较差”等级，第二次检查时已修复，评定等级为“较好”的涵洞数量和占比略高于第一次检查，表明近两年涵洞的日常养护和维修工作对改善涵洞技术状况等级起到了一定的积极作用；7 座涵洞的技术状况等级由“好”变化为“较好”，表明存在新增病害，应特别引起重视并及时采取病害修复措施，后期应重点关注发展状况。

3 高速公路桥涵常见病害特点及原因分析

3.1 桥梁常见病害特点及原因分析

高速公路桥梁的上部结构形式主要有预应力混凝土空心板梁、预应力混凝土T 梁、预应力混凝土小箱梁、预应力混凝土连续箱梁等。接下来对高速公路桥梁主要结构形式梁体的常见病害特点及原因进行分析[2]。

3.1.1 预应力混凝土空心板梁

（1）跨中弯曲裂缝（侧面竖向、底面横向）

特点：裂缝主要存在于梁跨的L/4～3L/4 处，侧面从受拉区边缘沿与主钢筋垂直方向竖向延伸至底面，一般数条同时出现，裂缝长度、宽度均较小。

原因分析：主要是梁体受到的弯曲应力超出混凝土的极限抗拉强度，荷载效应超出设计承载能力导致的。

（2）底板纵向裂缝

特点：裂缝沿梁底纵筋方向单条或数条出现，存在于梁底左右边缘或中间，长度在梁跨的L/4～3L/4之间，裂缝宽度偶有超限。

原因分析：预应力管道保护层偏薄，钢绞线放张时在薄弱位置产生了较大的横向拉应力导致的，也可能是纵向主筋保护层厚度不足钢筋锈蚀引起的开裂。

（3）铰缝连接破坏（空心板单板受力）

特点：重车通行时，梁体挠度较大或铰缝处严重渗水结晶和破损，桥面铺装可能存在反射性纵向裂缝。

原因分析：铰缝抗剪强度不足，空心板间横向联结能力不足以抵抗行车荷载产生的竖向剪力，导致板间填料混凝土开裂。

3.1.2 预应力混凝土T 形梁

（1）腹板竖向裂缝

特点：裂缝多位于腹板的中间位置处，在跨中附近大致垂直于主筋，也可能全跨位置分布，靠近支点或四分点位置呈斜向分布，一般裂缝两端宽度较小。

原因分析：主要是混凝土在浇筑过程中收缩或截面抗剪能力不足导致。

（2）底板横向裂缝

特点：裂缝主要分布于梁跨径的L/4～3L/4 之间，时而延伸至侧面。

原因分析：梁底混凝土所受拉应力超出混凝土极限抗拉强度，在跨中区域由于抗弯承载能力不足，出现横向的弯曲裂缝。

（3）支点附近腹板斜向裂缝

特点：裂缝一般位于四分点梁跨径或支点附近处，裂缝延伸方向与梁体纵向成45o左右夹角，通常多条同时出现。

原因分析：靠近支点部位的弯矩和剪力较大，梁体所受弯拉应力超出混凝土极限抗拉强度导致。

3.1.3 预应力混凝土小箱梁

（1）底板纵向裂缝、腹板水平裂缝

特点：底板裂缝一般分布在梁底左右边缘或中间，沿梁底面纵筋方向出现，腹板裂缝一般分布在半高处以下，接近受拉区边缘，单条或数条出现，长度范围在梁跨的L/4～3L/4 之间，裂缝宽度偶有超限。

原因分析：预应力管道保护层偏薄，钢绞线放张时在薄弱位置产生了较大的横向拉应力导致的，也可能是纵向主筋保护层厚度不足钢筋锈蚀引起的开裂。

（2）腹板竖向裂缝、底板横向裂缝

特点：腹板裂缝一般存在于跨中半高位置，部分可延伸至底板，呈横向裂缝。

原因分析：腹板裂缝多是施工养生不当或混凝土收缩变形导致，底板裂缝也可能是正常受力导致的弯曲裂缝。

（3）湿接缝纵向裂缝

特点：裂缝多存在于湿接缝的左右边缘，偶有出现在中间，长度或长或短，缝宽一般不超限。

原因分析：可能是桥面板局部受力过大或桥梁结构整体变形过大，导致接缝处局部受力集中。

3.1.4 预应力混凝土连续箱梁

（1）底板横向裂缝、腹板竖向裂缝

特点：底板横裂一般存在于梁的跨中附近位置，部分伴有腹板的竖向弯曲裂缝，部分在预应力节段之间的接缝附近。

原因分析：混凝土收缩徐变造成预应力损失导致或荷载作用下产生的弯曲裂缝，接缝附近裂缝是由于波纹管管道安装不直导致的。

（2）底板纵向裂缝

特点：底板纵裂一般出现在悬臂施工箱梁节段的两个四分点位置间，多集中于底板中间及其附近，数条同时出现，个别裂缝跨节段贯通。

原因分析：主要是底板横向弯矩和拉应力过大导致的，也可能箱梁底板横向配筋不足导致横向刚度不够，底板在预应力作用下横向弯曲效应导致的。

（3）内顶板纵向裂缝

特点：箱内顶板纵裂多存在于悬臂施工节段的两个四分点位置间，沿纵筋方向均匀分布，一般裂缝数量较多，裂缝长度多在单节段内，个别裂缝长度跨节段，偶有宽度超限。

原因分析：顶板构造设计较薄，横向配筋不足，箱内顶板所受横向弯矩过大导致的，也可能是顶板预应力管道下方混凝土厚度偏薄导致的收缩裂缝。

（4）腹板斜向裂缝

特点：裂缝一般位于支点附近，与水平方向大致呈30～45 度角。

原因分析：箱梁截面高度和腹板尺寸偏小，支座附近梁端剪力较大，弯剪应力共同作用下导致的，也可能是竖向预应力筋张拉损失较大导致的。

3.2 涵洞常见病害特点及原因分析

高速公路涵洞的主要结构形式有圆管涵、盖板涵、箱涵和拱涵。加下来对上述结构形式涵洞的常见病害特点及原因进行分析[3]。

3.2.1 节段变形错台开裂

特点：节段错台变形多存在于盖板涵、圆管涵、拱涵中，多出现在两端或中间节段处，一般多个节段连续存在，同时伴有纵向裂缝，缝宽偶有超限。

原因分析：可能为涵洞上方填土施工碾压不当、节段顶部集中力过大或涵节段不均匀沉降导致的变形错台和开裂，也可能是施工时预制节段拼装不当，后期运营长期荷载引起。

3.2.2 节段环向、纵向裂缝

特点：环向裂缝常存在于圆管涵节段顶部和沿行车方向的环部位置，一般断续出现，偶有连通，裂缝宽度一般较小。纵向裂缝一般出现在盖板涵、拱涵和圆管涵节段顶部中间或偏左右位置，裂缝少有贯通节段。

原因分析：环向裂缝可能是混凝土不均匀收缩，温度变化，施工工艺不当，基础竖向不均匀沉降等原因引起；纵向裂缝主要是混凝土保护层厚度偏薄、配筋偏少、抗弯能力不足或混凝土收缩徐变、沉降缝位置设置不合理等原因导致。

3.2.3 涵身竖向、水平裂缝

特点：裂缝一般存在于盖板涵、箱涵和拱涵涵身的大小桩号面，单条或数条出现，多数连通偶有断续，多为无规则分布，裂缝长短不一，少数缝宽超限。

原因分析：可能为混凝土材料收缩所致，施工过程中水泥水化热产生的温度应力也是大体积混凝土出现裂缝的重要原因。

3.2.4 施工缝渗漏水、结晶

特点：主要表现为盖板涵、拱涵节段间施工接缝处填料脱落渗水结晶，盖板与涵台接缝处渗水结晶。

原因分析：涵洞节段间产生不均匀沉降导致涵节错台引起渗漏水或是施工缝设置过大、填料脱落导致渗水，也可能是涵顶路面防排水措施不当，涵周填土含水量较大导致的。

4 结语

总而言之，在社会经济快速发展的背景下，提升高速公路养护水平亦刻不容缓。通过对该高速公路桥涵近两年检查情况的简单分析可知，技术状况等级和分数降低主要是由于原有病害一定程度的发展或类似病害出现新增。因此，对高速公路桥涵的常规病害因地制宜地开展养护维修格外重要。想要有的放矢地提升养护和管理水平，则必须全面了解桥涵常见病害的特点及产生原因，这样才能制定出适宜的养护修复方案，事半功倍地做好养护管理工作。