既有高速公路桥梁维修及病害处治设计的方法

李泽

（辽宁省交通规划设计院有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）

1 桥梁耐久性病害特点

桥梁作为高速公路中最重要的组成之一，在保障高速公路畅通、安全中起着至关重要的作用。桥梁能否达到设计使用年限，在运营过程中的桥梁维修及病害处治起着至关重要的作用，有效的维修及病害处治可以显著延长桥梁正常的使用年限，是桥梁养护工作的关键。

北方地区冬季降雪量相对较大，为了保证高速公路畅通运行，撒盐量相较于南方地区要大，且北方高速公路桥梁材质以混凝土结构为主，因此北方地区高速公路桥梁耐久性病害较为显著。

2 桥梁耐久性病害成因分析

北方地区撒盐量大，盐随着水流动的路径，与混凝土结构接触并造成相应影响，最终形成耐久性病害。水蚀（盐蚀）病害持续发展，对混凝土构件的影响较大，部分地区可能仅一个冬季混凝土结构就会产生较严重的破坏。根据水的流动路径不同，对桥梁上部结构、下部结构均会造成相应影响。

水经由表1中路径流至主梁边梁翼缘、腹板及底板，墩台盖梁及对应墩柱位置，对混凝土结构造成腐蚀破坏。

表1 水的流动路径及影响位置

3 桥梁耐久性病害处治措施

耐久性问题的维修处治措施，主要从两个角度进行，即对水的流动进行控制和对已发生耐久性病害的混凝土构件进行处治维修。所做的处治维修措施仅针对桥梁表观病害进行耐久性维修，阻止病害进一步发展对构件造成损伤。耐久性维修及病害处治，正常情况下不对桥梁结构或构件承载能力进行提高，也不考虑对桥梁结构或构件进行加固。

3.1 控制水流动的维修

3.1.1 泄水管维修

优先采用泄水管进行接长，较短泄水管进行接长，与防撞墙及原泄水管搭接面应涂膏状防水胶以防漏水。对于原泄水管偏短或破损严重，无法进行接长的，进行更换处理。

3.1.2 防撞墙渗水的维修

沥青混凝土铺装施工前，应对水泥混凝土铺装顶面采取精铣刨处理，精铣刨厚度为0.5cm，处理后桥面板的构造深度为0.4～0.8mm。清洗干净及干燥后，再进行防水层的施工。凿除防撞墙根部20cm沥青铺装，10cm混凝土铺装，在防撞墙底与主梁顶板顶面采用橡胶沥青封层作为防水层，在水流方向靠近防撞墙10cm范围内路面表面层下部设置粒径为1～2cm的碎石盲沟，靠近防撞墙角部先设置三角形的防水砂浆抹斜，再放置φ25mm螺旋裹丝排水管，以汇集层间水，将水排入桥梁纵向集水管，φ25mm螺旋裹丝排水管与集水管密封连接。摊铺细粒式沥青混凝土铺装。部分桥梁可能为桥面铺装破损渗水，需重新铺筑桥面铺装，方能根治渗水病害（见图1）。

图1 沥青混凝土铺装处治大样图

3.1.3 滴水檐

在桥梁各孔边梁翼缘距外侧边缘3～10cm位置底部设置直角3～5cm见方的铝合金条或橡胶条，采用结构加固用胶或用锚固的方式固定。使得桥面上的水不沿主梁流下，阻止流水作用于主梁的翼缘、腹板及底板等位置。

3.1.4 伸缩缝止水带

对老化断裂甚至破损等情况的伸缩缝橡胶条止水带，应及时进行整体更换。以保证止水带功能正常，防止桥面水通过伸缩缝下渗至梁端和桥墩台上方。

3.1.5 集水排水装置

集中排水装置布置于桥梁伸缩缝处的边梁外侧，用固定在翼缘上的V形接水槽，将伸缩缝止水带处流出的水导入到雨水斗中，雨水斗连接排水管，将水集中排到桥下蒸发池或指定处，避免水接触到墩台盖梁混凝土。集水装置尽量靠近边梁翼缘根部（见图2）。

图2 集中排水装置构造图

3.2 已有耐久性病害的桥梁构件维修方法

根据耐久性病害程度，采用不同材料进行维修处治。为保证维修处治效果，对耐久性病害需凿除混凝土腐蚀层至新鲜界面，如钢筋锈蚀应进行彻底除锈，保证新旧界面的结合。维修处治后，宜涂刷防腐涂装，对混凝土表面进行保护（见表2）。

表2 病害处治位置及方法

4 桥梁耐久性病害处治材料选择

4.1 C40自密实混凝土

C40自密实混凝土主要用于上部结构混凝土局部维修及墩台盖梁、墩柱外包混凝土维修，自密实混凝土拌和料除应满足普通混凝土拌和物对黏聚性、凝结时间和保水性等要求外，还应满足自密实性能要求，具体参见《自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T283—2012）标准。

表3 C40自密实混凝土拌和物的自密实性能及要求

4.2 聚合物砂浆

聚合物砂浆适用于厚度小于30mm的病害或缺损维修，聚合物砂浆是通过高分子聚合物对砂浆进行改性，对混凝土构件的结合力相较于普通砂浆强很多，可以用于混凝土构件的平立面以及顶面上。硬化后强度高、不开裂、不收缩，以防止外界因素对钢筋的腐蚀，其性能指标必须满足规范《混凝土结构加固用聚合物砂浆》（JG/T289—2010）要求，选取Ⅱ级聚合物砂浆。

4.3 环氧树脂砂浆

用于混凝土修复的环氧树脂砂浆的性能指标应满足《环氧树脂砂浆技术规程》（DL/T5193—2004）要求，其固化后的力学性能应满足表4的规定。

表4 固化后环氧砂浆力学性能

4.4 玻璃纤维网格布

玻璃纤维网格布主要用于混凝土表面腐蚀抹压聚合物砂浆维修时进行局部加强处理，采用经纬纱密度为6根/25mm，幅宽为100cm，单位面积质量为180g/m的玻璃纤维网格布[ARNP6×6～100L（180）]，其理化性能、经纬密度、拉伸断裂强度和断裂伸长率等性能指标应满足行业标准《耐碱玻璃纤维网布》（JC/T841—2007）的要求。

4.5 锈转化剂

锈转化剂是一种酸性高分子复合物，能够将铁或铁基合金腐蚀产生的易碎的、作为铁锈基本成分的铁氧化物和特别是氢氧化铁转化为更有抗性特别是抗氧化的化合物，并形成针对侵蚀源的保护性屏障的化合物或化合物的混合物，使钢铁基体与介质分隔不再受到侵蚀。

4.6 橡胶沥青碎石封层

在橡胶沥青碎石封层中，橡胶沥青的撒布量为2.2～2.4kg/m，碎石采用9.5～13.2mm单粒径石灰岩，撒布量为12～14kg/m，覆盖率应不低于70%。

4.7 防腐防渗涂装

混凝土采用的防腐防渗涂装应具有良好的附着性、耐碱性以及耐腐蚀性。底涂层宜采用环氧封闭底漆，中间涂层宜采用柔性环氧中间漆，面涂层宜采用柔性聚氨酯面漆；三层涂装均须满足所采用材料的相关技术要求。涂装系统由底涂层、中间涂层和面涂层组成。底涂层应具有渗透性能，面涂层应具有抗老化性能。配套涂层体系的技术要求见表5。

表5 配套涂层体系的技术要求

5 结语

针对北方地区高速公路桥梁混凝土构件耐久性病害，分析病害原因，结合水蚀病害的特点，提出了维修及病害处治设计的方法和材料选择方向，以期提高桥梁结构的耐久性能，达到延长使用年限的目的。桥梁具体的维修方法、处治措施均应参考工程实际。针对各种病害的维修方法材料选择，在做设计施工图时均可作为参考。在桥梁养护经费允许的前提下，可以对桥梁重要孔联采用混凝土桥梁结构表面用防腐涂料进行预防性养护，可预防桥梁部分病害的发生和发展的速度。