道路桥梁常见结构病害及加固技术研究

周恩海

广州市穗高工程监理有限公司，广东 广州 510000

随着道路交通量的逐渐增多，人们对道路桥梁的建设和维修加固保养技术都提出了更高的要求，为了延长道路桥梁的使用年限，减少经济损失，道路桥梁的加固技术逐渐得到重视，应用加固技术对桥梁的常见结构病害进行处理，不仅能够在一定程度上提高结构的强度和稳定性，还能延长桥梁的寿命，增强桥梁的各部分使用性能，提高桥梁的质量。因此，在新的交通形势及交通背景下，对道路桥梁进行适时的维修加固和保养是十分必要的。

1 道路桥梁常见病害形式

一旦道路桥梁出现结构病害，对桥梁的强度和稳定性都会产生较大的影响，如果病害得不到及时有效的处理，便会逐渐演变成结构的破裂，最终导致桥梁被破坏。其中，常见的道路桥梁结构病害主要有桥梁裂缝、混凝土碳化、钢筋锈蚀外露、地基不均匀沉降等。

1.1 桥梁裂缝

道路桥梁的裂缝主要有两种，一种是桥面铺装的开裂，另一种是主梁板的开裂。

桥面铺装的裂缝主要分为纵向裂缝和横向裂缝。裂缝产生的原因有三种：（1）桥面铺装层属于桥梁结构的最外层，长期暴露在外界环境中，受温度和天气的影响比较大，极易产生结构的热胀冷缩，进而导致铺装层产生不同程度的裂缝；（2）随着交通量的不断增大，在车辆荷载的重复作用下，桥面铺装层负荷增大，加上超载车辆的不断作用，最终导致桥面产生横向裂缝和纵向裂缝；（3）施工质量对桥梁的影响也是较大的，在桥梁施工时，如果桥面铺装层混凝土的质量不合格或者施工时没有严格按照材料配比配制混凝土，这些都会导致桥梁在使用过程中产生裂缝，严重时还会出现较大的路面开裂，影响桥梁的正常使用[1]。

主梁板的开裂也是桥梁结构病害中的常见类型，其中底板的开裂尤为明显。在主梁中，主要是钢筋和混凝土的共同作用来承受一系列压力荷载，钢筋是韧性材料，而混凝土属于脆硬材料，两者在共同作用时，往往会由于力的分配不平衡而使得混凝土产生裂缝。另外，受温度的影响，也会导致混凝土在热胀冷缩的情况下产生裂缝。

1.2 混凝土碳化及钢筋的外露锈蚀

混凝土结构的碳化是指空气中的二氧化碳进入混凝土后，与混凝土中的某些碱性物质发生反应，进而导致混凝土结构的分离，产生破坏。混凝土保护层的设置不合理及施工质量的不合格也会导致钢筋的外露锈蚀，进而加快混凝土结构的开裂[2]。混凝土的碳化问题及钢筋的腐蚀外露问题均会影响桥梁质量，且处理难度大，给桥梁的安全和稳定带来严重威胁。

1.3 基础沉降问题

桥梁基础不均匀沉降问题属于桥梁结构病害中较为严重的一种，桥梁结构出现较大的不均匀沉降会导致桥面凹陷，严重时会导致桥梁崩塌。桥梁产生不均匀沉降的原因较多，其中最主要的是设计和施工的问题，如果在设计时设计结构不合理，或者没有根据当地的地质水土条件来设计桥梁基础，均会导致桥梁基础在后期使用过程中出现不均匀沉降。另外，施工不当也会导致基础产生不均匀沉降。基础不均匀沉降会给桥梁带来巨大的危害，设计者和施工者应引起重视，一旦发生沉降，应立即采取相应的加固措施，避免发生安全事故。

2 道路桥梁加固技术

2.1 桥梁裂缝加固技术

桥梁裂缝的种类不同，其加固技术也不同，对于桥面层的裂缝，一般情况下，会重新更换桥面铺装层，如果交通量较以前有所增加，可以适当增加铺装层厚度，并采用双层钢筋进行处理。对于混凝土路面，如果裂缝不严重，需先将混凝土接缝处表面的杂质处理干净，清理表面比较松散的混凝土，再重新浇筑成型，严格控制超高，保证浇筑前后的平整度。对于沥青路面，可以采用相同的方式进行修补或者重新铺筑，但要根据桥面的损坏情况确定具体的维修加固措施[3]。

对于主梁板的裂缝，一般采用修补的方式进行加固保养；对于有钢筋外露的情况，要先对外露钢筋进行除锈处理，再进行修复；对于普通的细小裂缝，可以采用涂料进行封闭修补；对于由承载力不足而引起的裂缝，要采取具体的措施进行加固，增大结构的承载力，避免裂缝的进一步扩大，如可以增设钢板，增大截面面积，在支点处增设支架等。

2.2 植筋加固技术

桥梁结构容易出现混凝土碳化及钢筋外露锈蚀的情况，大多是由于桥梁使用时间过长，混凝土发生老化。为了加固钢筋，增强各部分之间的连接，提高结构的承载能力，可以采用植筋的方式进行加固，特别对于空心板结构，铰缝极易脱落，重新浇筑铰缝及桥面铺装后，为了加强铺装和梁板之间的粘接，往往采用植入钢筋的方式加强连接，提高桥梁结构的稳定性。植筋时首先要进行钻孔，钻孔孔径要比植入钢筋孔径大2mm，注意不要破坏原有的钢筋结构，钻孔后及时进行清理灌胶处理，然后植入钢筋，等待胶凝固成形。

2.3 预应力加固技术

预应力加固技术的原理是为了抵消受拉区应力，减小梁的挠度，提高结构的承载能力。预应力加固技术是现阶段桥梁加固的一项重要技术，其采用的方法主要有体外预应力钢绞线加固和张拉碳纤维板，钢绞线加固法是指在桥梁板受拉一侧沿梁板设置绑扎钢绞线，并隔一定距离设置定位箍圈，通过张拉来实现减小梁挠度的效果，进而增强结构的稳定性[4]。张拉碳纤维板的施工工艺比较成熟，首先植入高强度螺栓，固定住端头的张拉构件，然后在梁板和碳纤维板上涂抹黏结剂，粘接张贴碳纤维板，安装完成后，待碳纤维板达到指定强度以后开始张拉，并及时检测梁板挠度，控制张拉应力。

2.4 其他加固技术

对于桥梁基础的不均匀沉降，如果沉降量较小，可以采用压实换填的方式，改变地基的土层土质，提高承载能力。桥梁端头伸缩缝出现损坏，要及时清理伸缩缝中的垃圾杂质，如果破坏轻微，可以进行简单的修补处理；如果破坏严重，要及时更换，保证桥梁的正常使用功能，减少跳车现象的发生。针对混凝土的碳化问题，如果情况轻微，可以采用环氧材料进行修补处理；如果碳化严重，要及时清理表面碳化部分，采用环氧砂浆进行处理，并在表面涂抹环氧基液防止碳化。

3 案例分析

以某道路K411+752.7处桥梁为例，该桥跨俎店渠，河渠在此处呈东西走向，桥梁长度为56m，交角为75°。桥面组成为行车道（2×11.0）m+中央分隔带1.0m+两侧防撞护栏（2×0.5）m，上部为钢筋混凝土空心板或预应力混凝土空心板，下部为桩柱式桥墩、重力式桥台，该桥修建于1999年，2011年两侧加宽，2018年桥梁定期检查全桥评定等级为二类桥。全桥20%的板底1/4～3/4跨范围存在多条横向裂缝，宽度为0.05～0.10mm，间距为10～40cm，多块板底有混凝土破损、露筋；20%铰缝处板底勾缝间断脱落；桥面铺装在墩顶处均存在横向通长裂缝，超车道、行车道处有较深车辙；伸缩缝被垃圾堵塞，多处混凝土破损、橡胶条局部破损；防撞护栏混凝土高度为90cm，护栏上无钢管扶手；桥台台帽有3处竖向裂缝，无继续发展迹象。桥梁部分病害如图1所示。

图1 桥梁病害典型图

针对该桥梁的病害情况，其维修加固方案如下：凿除原桥面现浇层，采用15cm厚的双筋混凝土+5cm厚的沥青混凝土铺装，重做防撞护栏及伸缩缝；对于板底锈胀露筋处，凿除劣化混凝土，对锈蚀钢筋进行除锈，采用丙乳砂浆进行结构修复；对台帽处的裂缝进行改性环氧树胶灌缝处理；勾缝脱落处重新做板底勾缝。

4 结束语

随着交通量的不断增加及桥梁使用率的不断提高，桥梁产生了各种各样的病害，如果得不到及时有效的加固维修处理，任由病害蔓延，后果不堪设想。为了保证人们的出行安全，采取有效的措施，及时进行桥梁的维修加固保养处理是十分重要的，要根据桥梁的不同病害形式采取相应的加固措施，提高桥梁的承载能力，延长其使用年限。此外，施工人员和设计人员在进行相关工作时也应该严格遵守规范要求，提高桥梁的建设质量，为人们的生命安全保驾护航。