桥梁缺陷成因及加固修复技术

文 / 泉州市交通工程规划建设技术中心 邱江杰

引言

当前阶段，经济发展对桥梁工程建设使用耐久性需求越来越大，是缓解当前地区交通运输系统压力的重要基础设施。然而，受人为因素与自然环境因素影响，桥梁工程在投入运营阶段往往会出现不同程度的缺陷病害。这不仅会降低桥梁工程运行使用的安全性，还会降低所处道路交通系统的运行效率。为此，工程建设者应对缺陷问题的形成原因进行分析，以为后续加固修复技术的运用奠定基础，进而更趋功能性、实用性的状态，保证桥梁建设耐久性，延长使用寿命。

研究桥梁缺陷成因及加固修复技术的现实意义

桥梁，作为所处地区交通运输系统的重要组成，其能够起到连接各区域经济建设的目的。近几年，随着交通运输业的迅猛发展，人们物质与精神生活水平提升，增加了交通系统的荷载与流量。换句话说，交通行车密度与车辆载重增加，这就对桥梁工程的建设使用质量与性能提出了更多要求与挑战。然而，投入一段时间使用的桥梁，会因设计与施工等不合理问题，而出现缺陷。不仅会对桥梁工程所处道路交通系统运行质量与效率带来负面影响，还会埋下诸多安全隐患。

为解决此问题。相关建设者应结合实际桥梁工程建设情况，对缺陷问题产生原因进行分析，并采用具有针对性与科学有效性的加固修复技术，来延长桥梁建设使用期限。这是提高桥梁工程建设运行耐久性，以及满足所处地区经济发展需求的重要课题，应引起更多重视。

桥梁缺陷的形成原因

对于桥梁工程来说，其缺陷主要集中两个方面，即混凝土桥梁结构表层与混凝土构件裂缝，以下内容为这两种缺陷的产生原因：

结构表层缺陷及形成原因

混凝土桥梁工程结构表层出现缺陷的原因主要有两种，即施工不合理等人为因素和自然因素。前者原因造成的缺陷包含露筋、蜂窝、马面以及空洞等。

自然因素是指，锈蚀、磨损以及剥落等。其中受人为因素引发的桥梁缺陷形成原因众多，也十分复杂，如骨料、水泥、脱模剂、模板等材料性能质量、配比等因素；施工过程工艺方法，如混凝土拌制、混凝土运输、入模以及浇筑施工等，均会因为操作不当，而导致缺陷问题出现。具体施工过程，混凝土灌注振捣作业不到位、分层灌注操作不当，或是在运输混凝土材料时，没有做好必要的保护措施，导致泥块与杂物掺入。这些问题，均导致混凝土离析、模板缝隙不严密以及水泥砂浆流失等现象出现。这些现象就会造成混凝土桥梁结构表面出现麻面缺陷。模板缝隙没有封堵严实，支设不牢固以及振捣棒作用于模板，使得模板出现移位。

此外，混凝土配合比不佳、下料不准确，也会导致砂浆少、石子多，混凝土搅拌时间短且拌和均匀度不够。自然因素所带来的影响，主要以雨水侵入形式作用，其会使钢筋锈蚀膨胀，进而引发剥落。如，桥梁工程运行使用环境为严寒地区，混凝土结构表面就会处在冰冻、干湿交替的循环状态下，导致结构表面作用效果失稳。

混凝土构件裂缝缺陷及形成原因

桥梁工程最常出现的混凝土构件裂缝，主要分为几种：因温度变化产生裂缝；混凝土收缩引发王庄裂缝、下缘受拉区域产生裂缝；加设预应力导致先、后张法梁梁端锚固部位出现裂缝以及荷载不当引发的裂缝。裂缝问题的出现，如不及时处理，将严重影响桥梁工程的建设使用寿命，严重的甚至会出现桥塌、车毁以及人亡等安全事故。

上述裂缝缺陷的形成原因，可能是前期勘察不到位、设计不合理、施工方法不适用以及投入运行阶段超载问题等诸多因素。从技术层面来看，可将裂缝缺陷形成原因划分为两种，即因外荷载引发的裂缝：结构性裂缝。还有一种，则是混凝土自身应力形成的裂缝，即非结构性裂缝。

桥梁缺陷加固修复技术的应用控制

以某高速公路合同段桥梁缺陷修复整改工程为例，其针对梁片砼裂缝、梁板砼缺陷以及橡胶支座缺陷，采取了以下加固修复技术：

梁片砼裂缝(纹)缺陷处理

对于桥梁工程的梁片裂缝缺陷，加固修复技术人员应确认其裂缝深度、作用位置以及实际影响走向，来采取对应的处理技术。

首先，纵向裂缝缺陷。当裂缝宽度不超过0.15mm，应采用封闭胶来处理此类微裂缝。当裂缝宽度超过0.15mm，先用恒压灌注法进行注胶修复处理。而后，在将300g碳纤维布粘贴在横向裂缝。

其次，处理梁底横向、腹板竖向以及翼缘板竖向裂缝过程，因其对桥梁工程结构危害影响较大。加固修复技术人员应结合裂缝实际作用性质与缺陷成因，采用以下两种方法进行加固修复控制。一方面，当裂缝宽度不超过0.15mm时，应采用封闭胶封闭，并粘贴一层300g碳纤维布。当裂缝宽度超过0.15mm时，先利用恒压灌注法完成注胶修复处理，而后，再按照先纵向后横向、纵向的顺序，加贴3层300g碳纤维布。

最后，对于出现了对桥梁结构造成较大影响的缺陷，应通过上报监理与业主部门，来确定专项修复方案，以提高梁片混凝土裂缝的处理效果。

梁板砼缺陷处理

首先，梁板混凝土的开裂与敲击空鼓声缺陷，应将存在空洞部分凿除，并借助结构胶来修补。当长边长度超过1m，还应沿着主筋按照先纵向后横向的顺序，加设2层300g碳纤维布。

其次，梁板砼掉块、空洞露筋、蜂窝露筋缺陷。当单掉块面积低于0.1m2，表明其无法对混凝土桥梁结构的整体性造成影响。只需通过露筋除锈处理，清洁创口，并借助结构胶修补即可。如单掉块面积大于0.1m2，除了露筋除锈、清洁创口以及结构胶填补，还在主筋方向加设一层300g碳纤维布。

最后，梁板砼松散、空洞露波纹管缺陷。先要进行松散混凝土清除作业，如内部无空洞、蜂窝问题，应先进行露筋除锈、清洁创口以及结构胶填补，而后，按照要求加贴碳纤维布即可。如松散混凝土清除完毕后，内部仍存在空洞与蜂窝缺陷，除了露筋除锈与清洁创口处理措施，还要对注浆孔的灌注结构进行预留，以为后续结构胶封闭做准备。在进行完加设碳纤维布修补工作后，还要注意内部混凝土修复操作的结构安全问题。最后，在粘贴碳纤维布的过程中，应按照缺陷宽度来确定操作内容。

当松散混凝土清除完毕后，缺陷宽度小于等于0.5m，加固修补技术人员应沿着波纹管方向进行一层300g碳纤维布的加设。如，缺陷宽度大于0.5m，或是缺陷边缘0.5m范围存在类似缺陷，则要沿着波纹管方向进行三层300g碳纤维布的加设。

橡胶支座缺陷

为解决支座密贴不够问题影响，技术人员应针对缺陷部位进行处理控制。当密贴不够位置是梁底钢板与固结墩盖梁顶钢板，应结合周边施工图纸对其进行焊接封闭处理后，借助结构胶来强化支座的密贴作用效果。如支座密贴不够缺陷作用于橡胶支座与梁底钢板，则应将梁体稍微顶升。此时，在运用结构胶来封闭处理。如密贴度不够出现在支座与钢板、与垫石以及支座下钢板与垫石部位，在稍微顶升梁体后，应填塞不锈钢片与涂刷结构胶来进行调整。

对于桥梁工程橡胶支座存在剪切变形，且横桥方向剪切角超过10°时，可采用稍微顶起梁片方式，使支座呈放松状态恢复原位；对于顺着桥梁的纵向剪切角低于10°，且横向、纵向组合剪切角也低于10°时，不可进行处理。但当纵、横向剪切角，或是组合剪切角超出35°，应直接采用更换方式处理。安装支座设施过程，应保证其上下钢板安装位置的水平效果。如支座采用四氯氟板滑动橡胶，且没有做好填充硅脂油操作，应重新进行注满处理。橡胶支座的破损、裂纹以及开裂缺陷，应直接更换处理。

当采用板式橡胶支座，其横向偏位不锈钢板悬出、长短边错位以及橡胶底安装存在偏歪，处理工作，应稍微顶升梁体，并按照设计规范要求进行重新安装作业。当支座的钢板出现变形缺陷，可在增加焊接封闭效果的同事，将结构胶作用于周边环境处理。对于钢板变形严重的问题，除了要技术更换，还要使支座上下钢板安装位置达到水平控制效果。

结语

综上所述，桥梁工程的缺陷多发生在结构表层与混凝土构件上。对其控制，应结合施工过程是否存在混凝土灌注振捣作业不到位、分层灌注操作不当，或是在运输混凝土材料时，没有做好必要的保护措施。

此外，还要对缺陷问题影响程度、作用部位进行分析，以提高加固修复技术的运用效率。裂缝宽度不超过0.15mm，应采用封闭胶来处理此类微裂缝；裂缝宽度超过0.15mm，即先用恒压灌注法进行注胶修复处理。而后，将300g碳纤维布粘贴在横向裂缝。不同缺陷部位、影响程度，采用的加固修复技术不同，应在做好缺陷类型分析、裂缝大小以及作用部位的情况下，强化加固修复处理质量，保证使其发挥出事半功倍的效果。