混凝土桥梁养护常见病害分析及施工阶段预防措施

熊永磊

（中电建路桥集团有限公司，北京 100048）

0 引言

随着交通事业的不断发展，桥梁在交通建设领域彰显出越来越重要的地位，桥梁不仅仅是跨越各种障碍的建筑物，更是代表城市发展的标志性工程[1]。而混凝土桥梁又在其中占据了相当大的比例，混凝土桥梁具有技术成熟，造价低廉，结构形式多样以及良好的耐久性等特点。但混凝土桥梁长期使用过程中，在养护和检测也会出现桥面铺装开裂等诸多病害问题。桥梁病害产生的原因不仅有后期运营阶段存在的自然因素、交通量增加、车辆超载等影响因素，更有建设施工阶段导致病害产生的隐形质量缺陷因素[2]，根据病害产生阶段又可分为建设施工（包括设计）和后期运营两个阶段。而建设施工过程因具有一次性、不可逆转性等特点，通过挖掘在建设施工阶段产生的病害原因，进行分析并提出预防对策，尽可能避免建设中的“先天”质量缺陷导致桥梁后期病害的产生，对混凝土桥梁在交通建设领域的更高质量发展具有重要意义。

1 上部结构常见病害分析及施工预防

上部结构（承重桥跨结构）常见的病害主要有以下4种类型。

（1）梁体出现蜂窝、麻面。蜂窝的特征为混凝土结构局部出现酥散，无强度状态；麻面的特征是混凝土局部表面出现缺浆和许多小凹坑、麻点，形成粗糙面，但无钢筋外露现象。

（2）梁体出现的破损、剥落、露筋锈蚀等表观缺陷。表观缺陷典型特征为整体现浇脱模造成的局部破损；预制构件吊装撞击造成的破损；混凝土结构及湿接缝浇筑和脱模造成的局部破损或不密实形成的钢筋外露且锈蚀；混凝土结构锈涨破损。

（3）梁体混凝土出现空洞、空洞。是混凝土浇筑后梁体表面的一种质量缺陷，混凝土结构内有空腔，孔穴深度和长度均超过保护层厚度，局部没有混凝土。

（4）梁体混凝土裂缝的主要特征为出现网状裂缝，或主梁出现横向裂缝（普通钢筋混凝土梁允许开裂），或顺预应力主筋方向出现纵向裂缝，或出现斜裂缝、水平裂缝、竖向裂缝等，缝宽未超限。

造成桥跨结构病害的主要原因如下：①原材料质量缺乏有效控制，如水泥标号较低或存放受潮，骨料质量差。②施工过程中混凝土配合比设计不合理，或仅凭经验设计。③钢筋绑扎、立模、浇筑振捣、散热、养生、预应力张拉等环节管理监督不到位，施工过程中工艺、措施粗放，缺少首件工程验证分析、抽检把控等过程措施。④对梁体的存放、运输、吊装、安装质量管理环节疏忽，如T梁的倾倒损伤，“野蛮”吊装、安装等。⑤预应力提前张拉，预拱度超设计要求，预应力张拉双控流于形式，孔道灌浆密实度不达标，预制梁提前吊装，施工期桥上堆载等因素会导致梁体出现裂缝。

施工预防措施：①针对梁体缺陷应加强原材料质量控制，自检、监理试验室、加强型监督抽检要充分发挥作用。②施工过程中应根据实际情况严格进行混凝土配合比设计，并不断优化改进。③强化钢筋绑扎、立模、浇筑振捣、散热、养生、预应力张拉等环节的工艺、措施管理监督，并进行首件工程验证分析。④预应力张拉一定要采取双控措施，孔道灌浆要确保浆液饱满，推广智能张拉、循环灌浆等工艺。⑤在梁体的存放、运输、吊装、安装方面，技术人员现场盯控确保各环节质量可控，吊运安装上桥前先检查预制梁外观状况，吊运时严禁随意改变支撑点，并严禁施工期间将材料堆积在桥面上。

2 下部结构常见病害分析及施工预防

2.1 桥墩、桥台

桥墩、桥台的典型病害特征为墩柱出现网状裂缝或环向裂缝；桥台竖向裂缝；墩柱竖直度超标等。病害成因如下。

（1）在墩身泵送混凝土时从中间向四周浇注，造成墩柱表面水泥浆多粗骨料少，易产生裂纹。

（2）混凝土浇筑过快，流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，在浇筑数小时后发生塑性收缩裂缝。

（3）混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土结合面出现裂缝。

（4）养护措施不到位，造成混凝土表面暴露，湿度不均匀墩身表面开裂严。拆模过早会造成混凝土强度不足产生裂纹，拆模过晚会造成混凝土表面失水产生裂纹。

（5）弃土偏压影响，随意弃土造成墩身周围偏压。

施工预防措施：①加强原材料控制，在施工中必需采用合格材料，对于不合格的材料坚决不予使用。砂子、碎石、水泥应该控制好各项控制指标，尤其是出场未超过3d的水泥禁止用于浇注墩身。②浇筑墩身混凝土时应从四周向中间浇筑，保证墩身表面有足够的粗骨料，防止表面浮浆过得多造成裂纹。③拆模时间应该根据试验室提供实验数据确定，拆模不应过早或过晚。墩身拆除模板后立即包裹养生，使墩身表面处于湿润状态。④施工中弃土不能随意堆弃在桥墩台附近，避免产生偏压影响。

2.2 桩基基础

桩基基础的典型病害特征为桩基冲刷，桩基被水冲刷后出现桩身凹槽、混凝土破损、露筋锈蚀、微生物侵害等病害。病害程度可分为外观破损、保护层剥落破损、主钢筋内核心区混凝土破损等，核心混凝土破损伴随有加泥、空洞，影响桩基承载能力，应及时进行加固处理。病害成因如下。

（1）修建桥梁导致过水断面变窄，水流湍急，掏空墩台基础。

（2）运营中上、下游挖砂，加大了河床比降，流速增大，冲刷加剧。

（3）桩基结构表面的水生物、松散的混凝土、撞击等引起的混凝土脱落、钢筋露筋。

（4）施工阶段墩桩结合部含泥夹石，桩头清理不彻底；或桩基护壁嵌入桩径内，受洪水冲刷后混凝土脱落显现。

施工预防措施：①增加桥墩周围河床防冲能力。例如，在桥墩周围河床铺设粗粒材料防护层或抛石，可以提高桥墩防冲刷能力。②减小水流冲刷的能量，局部冲刷严重的位置，可考虑设置桥墩防冲刷导流装置。③施工中应加强护壁及清孔的管理，由技术人员进行现场盯控。

3 支座系统常见病害分析及施工预防

支座系统典型病害特征为支座脱空或剪切超限破坏、支座滑动失效等。这些病害会支座系统丧失部分或全部功能，进而改变了桥梁的整体受力情况，严重时对桥梁质量以及车辆的安全性带来极大的隐患。病害成因如下。

（1）支座本身质量不合格，有掺入再生胶的支座，或支座内钢板缺失等情况，在支座质量检验、抽检上存在漏洞；支座垫石因养护不到位出现裂缝影响支撑处的受力。

（2）梁板安装后未及时整体化，位于曲线上的独柱式连续梁，可能会出现扭转变形造成支座脱空。

（3）梁体安装导致支座剪切超限，如施工落梁时不够平稳，支座存在较大的初始剪切变形。

（4）热胀冷缩引起桥梁伸缩，带动支座剪切变形，桥梁合龙时温度偏离平均值过大，导致支座在温度变化下，剪切变形过大。

（5）建筑垃圾影响支座的使用功能，重型车辆作用下导致支座出现损伤。

施工预防措施：①加强支座质量检验、抽检工作，不合格产品严禁流入。支座垫石施工时，位置尺寸，表面平整度和四角高差，垫石出现严重裂缝时必须凿除重新浇筑。②加强关联工序质量管理，提高梁板预制质量、架梁时加强对梁的保护，安装环节确保安装精度。③施工期运料洒落要及时清理，防止建筑垃圾影响支座功能造成支座损伤。

4 附属设施常见病害分析及施工预防

4.1 桥面铺装

混凝土桥梁桥面铺装典型病害为桥面铺装层开裂、桥面出现坑槽车辙以及表面破损等。造成桥面铺装病害的主要原因如下。

（1）梁板预制、安装质量不高，横坡错梁布置误差超标，梁体线形标高控制有误，导致桥面铺装厚薄不均匀。

（2）桥面铺装钢筋安装质量差，钢筋位置未达到设计要求，临时施工车辆碾压。桥面铺装混凝土早期破坏，导致沥青混凝土铺装破坏，桥梁结构结构性病害反映至桥面。

（3）重载交通形成荷载作用，造成桥梁铺装产生的累积永久变形。

施工预防措施：①桥面铺装施工前，应加强梁体尺寸、安装标高控制，连续刚构合拢后标高线形的控制。禁止预制梁错梁调整横坡，改进梁体预制工艺，努力实现在梁板预制时梁体横坡的坡比可调。②精细化安装桥面铺装钢筋，钢筋位置符合设计要求，禁止施工临时车辆碾压。确保桥面铺装与梁体的结合紧密，桥面铺装混凝土厚度和强度符合要求。

4.2 伸缩缝

桥梁伸缩缝常见的养护病害主要有以下几种类型：伸缩缝堵塞、锚固区混凝土开裂破损、止水带破损、梳齿板伸缩缝螺栓松动，以及梁体伸缩对台帽产生推力导致台帽受力开裂等。造成伸缩缝病害的主要原因如下。

（1）梁板安装质量差，伸缩缝宽度不均匀。梁板安装就位后，对梁端保护措施不到位，施工车辆通行时梁板端头损坏严重，影响了伸缩缝连接效果。

（2）锚固筋施工措施不到位，未达到锚固效果。

（3）锚固混凝土养生时间不足，导致强度不足，施工车辆提前通行。

（4）建筑垃圾影响，造成伸缩缝无法正常发挥功能。

施工预防措施：①提高梁板预制质量、架梁时加强对梁的保护，确保安装精度。②加强锚固筋安装及锚固区混凝土的浇筑质量，养生期未到禁止开放交通。③施工工期计划要合理安排，避免因抢工期，养生期不足而影响质量。④加强过程监督检查，施工期运料洒落要及时清理，避免建筑垃圾堵塞伸缩缝造成伸缩受限。⑤根据跨径、联长的使用条件，推广中小跨径无缝伸缩缝，使用易安装型钢伸缩缝。无缝伸缩缝为柔性填充式伸缩装置，对原来梁体端头结构要求不高、不需要焊接预留钢筋、不需要植筋，匹配各类梁体形式的特点，不仅有效解决了中小跨径桥梁传统伸缩缝在施工、养护上存在质量通病，而且在环保、减振、维修方面优势明显[3-4]。

4.3 桥头搭板

桥头搭板的常见病害特征为桥头搭板损坏，搭板接头出现沉陷、坑槽、开裂，造成桥头跳车现象，桥头跳车造成通行车辆产生颠簸、跳跃，不仅会降低通行车辆的舒适性，而且对通行车辆以及车上人员安全产生威胁。造成桥头跳车的病害成因如下。

（1）搭板施工措施、搭板与道路相接处处理措施不到位。

（2）台背填料多为渗透性材料因具有多孔隙的特性，且边角部位不易碾压，台后回填施工控制不严格造成压实度不能够满足要求。

（3）桥头泄水孔排水不畅，台背填料遇水侵蚀后，影响路基的稳定性，进而造成搭板处出现沉陷。

施工预防措施：①首先要对搭板施工现场进行基底清理，碾压夯实，必要时进行基底加固，以确保搭板与道路相接处能够结合牢固密实。②台后回填采用合格填料并严格按照分层回填厚度要求进行分层回填碾压，压路机碾压不到的局部部位应采用小型机具进行夯实，做好过程中的质量监督和检测，以确保压实度达到设计要求。③保证桥头排水的通畅，只有排水系统设计满足要求，才能较少雨水对桥头搭板的影响。④泡沫轻质混合土因加入了轻质材料，具有自重轻、可压缩性低、流动性高、施工便利等特点，能过有效控制桥头差异沉降，选用泡沫轻质混合土作为填料对解决桥头跳车应用效果良好[5]。

5 结语

中大型桥梁的设计使用年限普遍在一百年，运营维护期占据了桥梁设计使用年限的绝大部分，虽然桥梁的经济效益需要后期养护来实现[6]，但“先天的身体好坏”对后期养护费用的节约起到决定作用，因此重视桥梁建设施工阶段的管理至关重要。通过对混凝土桥梁养护期常见病害梳理并进行分析，提出其施工阶段预防控制措施，不仅具有服务于已建成混凝土桥梁的现实意义，而且对于指导待建桥梁进行设计施工管理具有重要作用。桥梁建设是一个有机的系统工程，工匠精神的施工单位是建设项目管理的根本，尽职尽责的监理单位是建设项目管理的保证，数据准确的试验检测单位是建设项目管理的守护，运筹帷幄的项目业主是建设项目管理的核心。项目各参建方明确职责，通力配合，群策群力，方能造就“百年桥梁”。