从水吼大桥维修浅谈桥梁预防养护的必要性

吴鹏来

（安庆市公路管理服务中心，安徽 安庆 246000）

一、背景简述

随着我国经济的持续快速发展，交通运量，特别是公路铁路交通流量显著增加。不断增大的交通量和承载量给桥梁带来极大考验，由于频繁荷载、超负荷运营、交通事故及自然侵袭等原因，导致桥梁在运营中的自身损耗，桥梁损伤及病害越来越多，影响了现役桥梁的运行能力，因此对桥梁本身的质量提出了更高要求。为了延长桥梁使用寿命，提高桥梁结构耐久性，改善现役桥梁的养管水平显得尤为重要。双曲拱桥这种桥型设计产生在现代建桥技术相对初期的阶段，目前已被各种新的桥梁设计形式所取代。在役的双曲拱桥大多是20世纪六七十年代建造的，正逐渐老化，已经无法满足现代交通量增加及路网荷载等级提高的要求，面临修复、加固、提级的需要。运用现代材料，通过预防养护措施可提升这类桥梁的结构健康程度；建于八十年代初期的水吼大桥预防养护维修就是基于这种认知实施的。

一、桥梁简介

（一）桥梁概况

水吼大桥（桥梁编号：X096340824L0010）位于安徽省安庆市潜山市乡道096线店水路上，跨越潜河。中心桩号为k0+200，上部结构为4m×35m（净跨径）双曲拱桥，矢跨比1/6，4拱3波，实体墩台，桥面全宽8.4m，净宽7.6m，全长180.5m，设计荷载为汽-15，于1981年建成通车，2008年更换为钢筋混凝土桥面。桥梁经多年运营，多处发生病害，存在较大的安全隐患，为保证行车安全，对该桥实施了预防性维修养护。

图1 养护前的水吼大桥

（二）检测评定及病害分析

水吼大桥主拱拱肋共计63处钢筋锈胀，7个拱肋底面整跨范围渗水污染，1个拱肋背面出现长度1.6m的纵向裂缝，6个主拱拱波背面存在纵向开裂，累计长度10.8m；28个腹拱圈在拱顶位置存在横向贯通开裂，11个拱上横梁存在钢筋锈胀累计107处，两个拱上立柱钢筋锈胀，两个腹拱圈受火烧有烟熏痕迹，导致混凝土轻微松散，存在表面混凝土剥落现象，8个拱上侧墙实腹段渗水。

该桥各构件技术等级评定包括上部结构主拱圈评定为3类，拱上结构评定为5类，下部结构评定为2类，桥面系评定为2类。综合评定水吼大桥为4类桥。具体病害如下：

桥面系：桥面铺装开裂；原桥护栏表面油漆脱落；桥面泄水孔过短、部分堵塞；伸缩缝堵塞。

上部结构：主拱肋局部混凝土破损、碳化、钢筋外露，拱波接缝处渗水；腹拱拱圈开裂、火烧烟熏痕迹；拱上立柱破损、碳化、钢筋外露；拱上盖梁混凝土破损、钢筋外露。

下部结构：桥墩表面受轻度风化；桥墩基础冲刷。

图2 腹拱开裂

图3 拱上立柱破损、钢筋外露

病害主要成因：

施工质量控制：该桥建造年代久远，质量控制水平有限，主拱及其他构件局部钢筋保护层厚度不足。

环境影响：多年有害物质侵蚀，混凝土碳化明显，导致混凝土孔隙水中氢氧化钙浓度及PH值降低，钢筋脱钝、锈蚀鼓胀引起保护层混凝土开裂、脱落。

设计缺失：该桥腹拱跨中未设置变形缝，致使腹拱拱圈开裂。

养护管理：桥梁伸缩缝及泄水管疏于清理，常年沉积的杂物将其堵塞，失去设计功能。

运营荷载：长期恒载和活载产生的拉弯应力及环境因素导致桥面铺装出现裂缝。

二、预防养护实施

（一）预防养护概念

公路桥梁预防养护的概念诞生于20世纪八十年代，其核心要求及操作上均有别于传统养护，是延长公路桥梁寿命一种经济有效的手段。公路桥梁预防养护是通过周期性地对桥梁构件开展预防性处理，从而保持桥梁良好状态，延缓未来病害的发展恶化，延长桥梁大、中修时间周期，避免桥梁因养护不到位而需要重大修复或更换。预防养护以经济指标作为考量因素，采用最佳成本效益的养护措施，强调计划性的养护管理。

（二）预防养护要求

桥梁管理单位需重视桥梁预防养护，对重点桥梁加强检测频率，分析监测桥梁病害发展，为判断桥梁预防养护的最佳时机提供依据。设置桥梁预防养护专项资金、专款专用，为预防养护的实行提供硬性条件。预养单位需要对预防养护的新材料、新工艺、新技术积极探索，形成成熟工法，积累经验，逐步形成系统的预养工艺。

（三）水吼大桥预防养护措施

1.病害处理

①桥面铺装裂缝处理：雨水会经由桥面铺装裂缝侵入铺装层，长期作用会导致桥面病害加剧，必须及时修复桥面铺装裂缝。

②主拱及拱上构件混凝土裂缝处理

a、对于主拱及拱上构件小于0.15mm的混凝土裂缝，涂刷裂缝封闭胶封闭。首先清除混凝土裂缝表面的粉尘、油污，清水清洗湿润混凝土表面。现场配置封闭胶，分层十字交叉涂刷3～4道胶液封闭。

b、对于主拱及拱上构件大于等于0.15mm的混凝土裂缝，压力灌胶封闭处置。首先用电动工具骑缝打磨，打磨范围超出裂缝四周各50mm～100mm，露出坚实平整的混凝土表面后清理。清理包括：清除表面浮尘、油垢和污脂等，并用吹风机或空压机清除裂缝内的灰尘等杂物。表面清理完成后安装注浆嘴，注浆嘴以外的裂缝外口和贯通裂缝的对面外口用密封胶封闭。养护后使用专用注射器自动低压持续注射专用低黏度裂缝补强胶修复裂缝。

③主拱拱波、腹拱圈注浆：对于主拱拱波、腹拱圈的开裂用压力注浆修复。步骤如下：检查开裂部位，清理干净开裂周边，钻孔埋设注浆嘴，封闭所有裂缝，嵌缝和堵漏。经压水和压气试验实施压力注浆，完成封堵后对表面清理修复。

2.缺陷修复

更换泄水管：桥梁原泄水孔部分堵塞，泄水管过短。桥面的雨水经原过短泄水管排下，雨水易冲刷桥台、盖梁等部位混凝土，实施泄水管更换，通过集中排水布管设计，集流引排。

3.结构补强

主拱拱肋黏贴碳纤维布：水吼大桥主拱肋局部混凝土破损、碳化、钢筋外露，拱波接缝处渗水，病害较为严重，待主拱及拱上结构缺陷修复完成后，为保证桥梁的承重要求，对主拱肋中心18m范围即1/4L～3/4L内黏贴两层碳纤维布，提高桥梁承载力。

4.功能提升

防撞墙护栏处理：使用聚合物砂浆修复防撞护栏表面缺陷，露筋部位涂刷锈转化剂实施除锈阻锈，薄型砂浆整体批刮后，涂刷强抗碱封闭材料和防水防盐高耐污罩面材料，提高防撞护栏耐久性。

主拱拱波及腹拱圈等部位缺陷处理及耐久性防护：主拱拱波、腹拱圈的开裂部位注浆完成后，修复桥梁表面混凝土破损、锈胀露筋、剥落掉块等缺陷。为提高混凝土耐久性，使用水泥基渗透结晶浆料在主拱拱波及腹拱圈喷涂两遍，横向联系、拱上立柱、横梁、盖梁等部位使用聚合物砂浆分层包覆并喷涂防腐抗渗材料，提高混凝土防腐、抗渗、防水等综合性能，延长结构使用寿命。

表1 水吼大桥养护措施表

三、预防养护的必要性

图4 养护后的水吼大桥

通过针对性病害处理，同时施加各种预防性养护措施，水吼大桥各构件的技术等级相应提高，行车安全和舒适性得到极大改善，进而使这座具有历史时代特色的双曲拱桥从结构质量到外观都焕发了青春，得以正常使用。这座大桥不仅实施了维修养护作业，还实施了补强防护、耐久性处治等预防性养护措施，通过有限投入，使桥梁健康周期得以有效延长。

通过这一案例可以看出，桥梁建成使用后不可避免的会逐渐出现裂缝、破损、钢筋锈蚀等病害，不仅影响桥梁安全使用，还会持续增加维修成本，而通过传统维修养护和预防性养护相结合，可有效延长桥梁健康时段，增加桥梁使用寿命。

四、结语

桥梁是公路的重要组成部分，保证桥梁安全使用是保证公路安全畅通的基本要求。桥梁预防性养护在延缓公路桥梁病害恶化速率、延长桥梁使用寿命和节约桥梁养护维修费用等方面效果明显。开展桥梁预防性养护，就是针对可能出现的桥梁病害、缺陷的类型和损坏程度，实施正确、合理的预防养护措施。通过预防性养护措施提高桥梁使用年限、节约养护费用、提高公路桥梁养管实效，是十分必要且具有重要意义的举措。