农村公路中小跨径桥梁病害规律研究

张亚龙

（西咸新区城市管理和交通运输局，陕西 西咸新区 712000）

0 引言

桥梁是公路交通设施的重要组成部分，对行车安全和道路畅通起着至关重要的作用。我国农村公路桥梁呈现数量多、分布广、以中小跨径桥梁为主、建设年限久远、管理养护制度不完善等特点[1]。因此，分析研究农村公路中小跨径桥梁病害分布及变化规律对保障农村道路安全通行有重要意义。

1 病害特征分析

本文依托陕西省西咸新区农村公路桥梁安全检测评估项目，对72座中小跨径桥梁主体结构及其附属构造物病害和损伤进行全面细致的调查，对桥梁病害的部位、性质和受损程度进行归类统计，并对主要构件的病害特征进行分析，得到桥梁不同部位的病害比例[2]。上部结构病害有主梁混凝土剥落、蜂窝、麻面、裂缝，支座变形、脱空、老化；下部结构病害有桥台锥坡开裂、破损，基础冲刷，墩台混凝土剥落、渗水；桥面系病害主要有桥面铺装破损、裂缝，伸缩缝堵塞、卡死、损坏，排水孔堵塞、排水不良，护栏裂缝、破损。

统计数据表明，农村公路中小跨径桥梁中，桥面系发生病害的比例较大，桥面铺装病害占比最大为19.4%，其次为护栏病害和伸缩缝病害，占比分别为14.3%和13.5%。墩台裂缝、剥落和渗水占比为12.7%，主梁混凝土剥落占比为11.5%。

农村公路桥梁日常维修养护频率较低、养护不及时是造成病害的主要原因。桥面铺装病害主要表现为局部坑槽、裂缝、破损、粗骨料外露等，此类病害最为普遍，发展较快，其原因是铺装层在汽车荷载和雨雪作用下，沥青逐渐从矿料表面脱落，出现松散状态形成坑槽，加之重载车辆的日益增多，桥面局部出现龟裂、网裂时没有及时养护，造成破损面积进一步增大，病害更加明显[3]。

伸缩缝处病害主要表现为槽口堵塞、卡死、断裂，调查发现铺装层为沥青混凝土的农村公路桥梁伸缩缝处桥面极易出现破损，且此类病害易反复出现，日常维修养护必须由专业施工队实施。混凝土剥落主要是由于混凝土保护层厚度不足，施工缺陷导致表面混凝土破损后，在雨水侵蚀和外界环境作用下发生钢筋锈胀，混凝土剥落。

2 病害规律分析

2.1 病害与跨径的关系

所调查桥梁的跨径主要有5m、6m、8m、10m、13m、16m、20m、30m八类，将病害数据按桥梁的跨径进行分类统计分析，得到病害与跨径变化关系，如图2所示。

由病害与跨径的变化曲线可知，在农村公路中小跨径桥梁中，跨径为5m和6m的主梁混凝土剥落占比明显大于其它跨径，这与主梁的施工材料、质量控制、周边环境等因素有关，其它跨径的主梁混凝土剥落占比差别不大。桥面铺装病害（破损/裂缝）占比随跨径变化的规律并不十分明显，这与桥梁所在的道路等级和日常养护关系较大，桥梁所在道路等级较低，建设年限较久，若后期维修养护不及时，桥面铺装层破损和裂缝就比较突出。伸缩缝病害（卡死/损坏）和桥面排水不良占比随着跨径增大基本呈增大趋势。跨径小的桥梁泄水孔少，桥面汇水面积小，主要通过桥面纵坡排水；跨径越大泄水孔越多，但农村公路桥梁泄水孔极易被杂物堵塞，导致雨水沿伸缩缝渗至墩台，易造成墩台混凝土剥落，钢筋锈蚀[2]。

桥梁跨径越小，主梁混凝土剥落占比大于桥面排水不良占比；反之，跨径越大，主梁混凝土剥落占比小于桥面排水不良占比。跨径为5m和6m的桥梁主要病害为桥面铺装破损/裂缝和主梁混凝土剥落，而随着跨径增大，桥梁主要病害变为伸缩缝卡死/损坏、桥面排水孔堵塞/排水不良。

2.2 病害与桥梁宽度的关系

根据桥梁的宽度不同，将病害数据进行分类。分别按照5.5m、6.5m、8m、9m、11m、12m六种宽度进行统计分析，得到病害与桥梁宽度变化关系图，如图3所示。

图3 病害与桥梁宽度变化关系

由图3可知，主梁混凝土剥落和护栏破损占比随着桥梁宽度的增大而减小，这是由于农村公路桥梁越窄，所在道路等级越低，设计施工标准较低，对施工材料和工程质量的检测不够重视，施工受周边环境和天气等因素影响较大，易形成施工缺陷。宽度5.5m和6.5m的桥梁一般均在村道上，日常养护管理不到位，农用机械较多，在桥面通行时易损坏桥梁护栏。桥面越窄，主梁混凝土剥落和护栏破损的占比均要大于墩台裂缝/渗水和伸缩缝卡死/损坏的占比。

桥梁墩台裂缝/渗水、伸缩缝卡死/损坏占比随着桥梁宽度的增大而基本呈现增大趋势，并且这两种病害的占比相差不大，变化规律一致，说明伸缩缝病害与桥梁墩台渗水有一定的关联性。由于桥面越宽汇集雨水越多，若伸缩缝内止水带老化、破损，桥面水流将直接通过伸缩缝流向墩台表面，造成墩台渗水污染、剥落、钢筋锈蚀等病害；对于墙式桥台，台后填土积水不能及时排出时，造成流水由台身砌石勾缝渗出[4]。

2.3 病害与上部构造形式的关系

农村公路中小跨径桥梁常见的上部构造形式有整体现浇板、预制空心板和箱梁三类，将桥梁病害信息数据按不同的上部构造形式进行分类统计，得到病害与上部构造形式关系对比图，如图4所示。

图4 病害与上部结构形式关系对比

由图4可知，整体现浇板的主梁混凝土剥落、桥面铺装破损/裂缝、护栏破损病害占比要明显高于预制空心板和箱梁，这是由于农村公路桥梁整体现浇板施工环境较为复杂，如支架搭设、桥下净空、跨越障碍物、养护质量、周边环境、天气等因素均会影响混凝土浇筑质量，而预制空心板和箱梁在梁场进行标准化施工和标准化养护，达到强度后直接运输到现场架设，施工质量能得到保障。整体现浇板伸缩缝卡死、损坏病害占比明显小于预制空心板和箱梁，这与伸缩缝数量和车辆反复作用有关。

通过对不同上部结构形式的病害对比分析可知，预制空心板和箱梁和总体病害要少于整体现浇板的病害。因此建设农村公路中小跨径桥梁时，主梁应优先选择预制结构，不仅施工方便、工程质量易控制，而且后期病害相对较少。

2.4 病害与桥面铺装的关系

农村公路中小跨径桥梁桥面铺装类型有水泥混凝土和沥青混凝土两种，根据不同的桥面铺装类型将病害数据进行统计分析，得到病害与桥面铺装关系对比图，如图5所示。

图5 病害与桥面铺装类型关系对比

由病害与桥面铺装类型关系对比图看出，不同桥面铺装的农村公路中小跨径桥梁除了桥面破损/裂缝病害占比差别较大外，其余部位病害占比相差不大，说明桥面铺装材料仅与桥面病害关联性较大，与其他病害的关联性不大。水泥混凝土桥面铺装破损/裂缝占比要大于沥青混凝土桥面。

2.5 病害与桥梁跨越障碍物的关系

因所调查的农村公路中小跨径桥梁基本处于平原地区，主要跨越障碍物有灌溉渠（主要为干渠）、河流和高速公路，此次调查的跨越山沟的桥梁极少，故此类桥梁暂不分析。将桥梁病害信息数据按跨越障碍物的不同进行分类统计，得到病害与跨越障碍物关系对比图，如图6所示。

图6 病害与跨越障碍物关系对比

由图6可知，在农村公路中小跨径桥梁中，跨越灌溉渠的桥梁主梁混凝土剥落和护栏破损的病害比例均要明显大于墩台裂缝/渗水和伸缩缝卡死/损坏，该类桥梁主梁混凝土剥落占比也大于跨越河流和高速公路的桥梁，表明跨越灌溉渠的桥梁主梁混凝土剥落病害比较突出，应加强日常检查和养护。

跨越河流和高速公路的桥梁墩台裂缝/渗水和伸缩缝卡死/损坏占比明显大于跨越灌溉渠的桥梁，这与桥梁的跨径有一定的关系，灌溉渠的桥梁跨径相对较小，伸缩缝数量较少。跨越高速公路的桥梁主梁混凝土剥落病害最少，但伸缩缝病害较多。不同障碍物桥梁护栏破损占比相差不大，表明护栏病害与跨越障碍物的关联性不明显。

3 维修养护建议

对技术状况等级评定为三类以下的农村公路桥梁必须进行加固改造或拆除重建，三类及以上桥梁需要进行维修，应选择施工难度小，工程造价低、对交通影响小、对原结构损伤小的维修方案[5]。农村公路桥梁常见病害处治方法有：

（1）对上下部结构混凝土破损、孔洞、网裂、剥落露筋等病害建议用环氧砂浆修复，先对露筋部分进行钢筋除锈处理，破损部位阻锈剂处理完毕后采用高标号环氧砂浆进行表面修复。

（2）对上下部结构混凝土裂缝宽度小于0.15mm的裂缝，采用结构胶（例如水玻璃或者环氧树脂）进行封闭处理；当裂缝宽大于等于0.15mm时，采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶封闭裂缝。

（3）建议采用高标号水泥砂浆对锥坡、护坡裂缝进行修补；对锥坡、护坡局部破损的，建议凿除局部破损处，再重新砌筑；对锥坡、护坡下沉的，建议采用注浆对其进行加固，注浆施工要严格控制施工质量，防止引发次生病害。

（4）对于桥面铺装层破损、坑槽等病害，采用局部切割修复；当铺装层破损严重，大面积出现坑洞、破损情况时，应及时更换桥面铺装层。

（5）伸缩缝断裂、损坏的应及时更换，更换伸缩缝必须要专业施工队负责实施，日常养护应及时清理伸缩缝内杂物。

（6）对部分建设年限较久、设置不规范的桥梁防撞护栏应更换防撞能力较好的波形梁护栏或者钢筋混凝土墙式防撞护栏。

4 结论

通过对农村公路中小跨径桥梁病害特征进行统计分析，研究了桥梁主要病害与跨径、桥梁宽度、主梁构造形式、桥面铺装、跨越障碍物要素之间的关联性及变化规律，得到以下结论：

（1）在农村公路中小跨径桥梁中，桥面系的病害比例要明显大于桥梁其他部位的病害，桥面铺装破损/裂缝占比最大，其次为护栏裂缝/破损和伸缩缝卡死/损坏，日常养护管理不及时是造成桥梁病害的主要原因。

（2）伸缩缝病害和桥面排水不良占比随着跨径增大基本呈增大趋势，桥面铺装病害占比随跨径变化的规律并不十分明显；桥梁跨径越小，主要病害表现为桥面铺装破损/裂缝和主梁混凝土剥落，而随着跨径增大，桥梁主要病害变为伸缩缝卡死/损坏、桥面排水孔堵塞/排水不良。

（3）主梁混凝土剥落和护栏破损占比随着桥梁宽度的增大而减小，桥梁墩台裂缝/渗水、伸缩缝卡死/损坏占比随着桥梁宽度的增大而基本呈现增大趋势，缩缝病害是引起桥梁墩台渗水的主要原因之一。

（4）预制空心板和箱梁和总体病害要明显少于整体现浇板，农村公路中小跨径桥梁主梁设计应优先选择预制结构。

（5）桥面铺装材料仅对桥面病害影响较大，与其他部位病害的关联性不明显，水泥混凝土桥面铺装破损/裂缝占比要大于沥青混凝土桥面。跨越河流和高速公路的桥梁墩台裂缝/渗水、伸缩缝卡死/损坏占比明显大于跨越灌溉渠的桥梁，跨越灌溉渠的桥梁主梁混凝土剥落病害比较突出，应加强日常检查和养护。