城市桥梁伸缩缝渗漏水防治措施研究

余丰茹

(郑州市建设工程质量安全技术监督中心,河南 郑州 450000)

0 引 言

城市桥梁不仅是重要的交通设施,更是城市的一道独特风景线,许多桥梁造型设计优美,一桥一景,有的桥梁已成为一座城市的新地标和形象名片。伸缩缝是为调节桥梁上部结构之间的位移和连接而设置的,可以解决桥梁结构中由于动载、温度、混凝土的收缩和徐变等因素引起的位移开裂问题,对桥梁工程的稳定性、安全性、美观性都有重要的影响。由于桥面伸缩缝设置在梁端构造薄弱部位,直接承受车轮荷载的反复冲击作用,而且长期暴露在大自然中,所处环境比较恶劣,随着交通量的增加和车辆载重量的增大,不少桥梁在使用一段时间后,桥梁伸缩缝出现了不同程度的损坏,进而导致伸缩缝渗漏水现象较为普遍,这不仅腐蚀桥梁的结构,影响桥梁的安全性和使用寿命,而且污染桥下景观,并给桥下通行带来很大影响。本文从设计、施工、养护管理等方面分析城市桥梁伸缩缝渗漏水原因,并提出防治桥梁伸缩缝渗漏水的措施。

1 城市桥梁伸缩缝渗漏水危害及原因分析

桥梁伸缩缝渗漏水来源主要有大气降水和日常环卫洒水。由桥梁伸缩缝处漏下的水往往流到桥台盖梁或台帽顶端,严重的会渗到整个盖梁或台身,如图1所示。这不仅会侵蚀盖梁、台帽、台身及支座,造成盖梁、台帽混凝土反碱以及结构钢筋锈蚀,加速钢筋混凝土的破坏,导致混凝土破碎脱落,而且会使支座锈蚀破坏以致失效,严重影响梁体的正常收缩。由此导致的质量隐患会缩短桥梁的使用寿命,增大桥梁的安全隐患,影响行车的舒适性和安全性。

图1 该伸缩缝处渗漏水严重,侵蚀盖梁、台帽、台身及支座

桥梁伸缩缝渗漏水的直接原因是伸缩缝破损、脱落和桥面排水系统不畅等,深层次原因则是伸缩装置和排水系统设计不当、施工质量控制差、管理养护不到位等,归根到底,还是相关人员质量意识差,管理松懈。

1.1 设计方面

有些城市桥梁在设计时,设计人员未能充分考虑不同类型伸缩装置的性能特点,对伸缩装置选型不当,设计伸缩缝装置结构时对预埋件的深度、位置及伸缩缝过渡部位混凝土的型号、厚度等设计量不足,导致伸缩缝装置本身刚度不够,锚固件强度不足。在荷载反复作用下,造成伸缩缝锚固件损坏及橡胶条破损、锚固混凝土的开裂破损,从而导致渗漏。有些城市桥梁在设计时未能充分考虑桥梁所处地气候因素对排水系统指标的要求,有些桥梁泄水口设计数量不足或泄水口较小,布局不合理,雨水箅空隙较大等,导致泄水口排水量不足或垃圾进入堵塞排水管,致使水不能及时排走,存积的水从伸缩缝等薄弱环节处流下。

1.2 施工质量控制方面

由于城市桥梁伸缩装置和泄水口工程量不大,相比桥梁主体结构施工技术难度较小,项目各参建单位对桥梁伸缩装置和泄水口的施工质量不是那么重视。特别是伸缩装置安装一般处于桥梁施工末期,有的项目单位为赶工期,争取早日通车,往往忽视了对伸缩装置施工质量的管理,导致对伸缩装置施工质量控制不到位,埋下质量隐患。

例如,在施工前,设计人员未对项目建设、施工、监理单位进行设计交底,对施工中应注意的事项未能明确;施工单位未能正确进行施工技术交底,导致施工作业人员未能严格掌握施工工艺和标准,仅凭经验进行施工,是施工质量控制不到位的原因之一。

在施工过程中,由于处于桥梁施工收尾阶段,有的项目上主要管理人员往往被调往其他项目,留下管理经验不足的小部分管理人员留在项目处理收尾工作,因管理人员较少或管理人员技术不过硬,对现场施工质量问题不能及时发现和进行纠正,监理单位在监理过程中和隐蔽验收时未能严格按照质量验收标准把关,导致施工质量控制不到位。最终可能会导致伸缩装置施工时预埋钢筋的位置不准确,钢筋间距不符合设计要求,或预留锚固高度不足,无法与伸缩装置有效焊接,如图2所示;预埋钢筋安装后未采取保护避免污损的措施,施工过程中造成预埋钢筋变形或锈蚀严重;预埋钢筋因后续施工导致的变形未调整平顺,与伸缩装置锚固钢筋焊接不牢固,造成锚固筋与伸缩缝钢筋的连接性降低。橡胶止水带埋设位置不准确,埋设时扭曲偏斜、严重离位或出现破损问题,影响到止水带适应变形的能力;橡胶止水带固定不牢,在车行荷载下脱位,导致耐久性差;橡胶止水带未按设计要求通长埋设,在车行道和人行道交接处人为断开留下缝隙。混凝土振捣不密实造成空洞、蜂窝,养护措施不当,达不到设计所要求的强度。车辆在后期行驶过程中极易造成混凝土松散脱离,最终造成桥梁伸缩缝的破坏,成为渗水通道。或桥面横坡和纵坡施工不符合设计要求影响排水;泄水口安装位置不准确或桥面沥青混凝土面层铺装时边缘标高控制不准确,导致泄水口标高或高于桥面铺装层无法完全排出水,或低于桥面铺装层导致排水面减少;雨水箅缝隙过大或设计双层雨水箅只安装单层等,雨水箅不能有效过滤杂物导致排水管堵塞无法有效排水等,未能及时排出的水流入伸缩缝留下渗水隐患。

图2 该伸缩缝一侧预埋钢筋预留高度不足,部分预埋钢筋保护不到位变形

在竣工验收阶段,有的项目验收组成员往往更关注桥梁主体结构验收质量,而对伸缩装置和雨水箅这些看似不太重要的设施重视不够,对伸缩装置或桥面排水系统存在的质量问题未能发现,例如有的项目在验收之后仍存在伸缩装置橡胶止水带在人行道和车行道上未通长设置而存在人为设置缝隙(图3)、橡胶止水带固定不牢有脱落、伸缩缝在桥梁侧端护栏踢脚处未断开而影响伸缩装置的自由伸缩、桥面铺装废料未清理堵塞排水口(图4)等质量问题。对这些看似“细枝末叶”的内容验收流于形式,导致最后一道质量关口失守,从而留下了质量隐患。

图3 该伸缩缝橡胶止水带在车行道和人行道交接处人为断开留下缝隙

图4 该伸缩缝桥面铺装废料未清理堵塞排水口

1.3 管理养护方面

目前城市桥梁建设仍存在重建设、轻养护管理的现象。城市桥梁在通车后,由于相关单位对桥梁管理养护不重视,或养护经费不足、专业养护人员和养护设备短缺,未能对桥梁及时进行定期与不定期维护。在车辆荷载的冲击下及自然环境侵蚀作用下,桥梁伸缩装置构件会出现破损、脱落、松动,甚至引起破坏,来往车辆撒落的杂物或泥土如果清理不及时也会进入伸缩缝影响其自由伸缩(图5),进而导致伸缩缝损坏。受到损坏的伸缩装置构件如未能及时维修更换,会致使破坏不断扩展而成为渗水通道。另外,桥面泄水口雨水箅因长期受水分侵蚀会出现破损,或因盗窃而缺失,如未及时对破损或缺失的雨水箅进行更换或补装,则会导致杂物从泄水口进入堵塞排水管而影响桥面排水(图6),使桥面积水不能及时排出而流入伸缩缝留下渗水隐患。

图5 该处伸缩缝内杂物未清理,伸缩装置锈蚀,橡胶止水条破损

图6 该处桥面泄水口雨水篦缺少未补装,易导致杂物进入泄水口堵塞排水管

2 城市桥梁伸缩缝渗漏水防治措施

伸缩缝装置是桥梁结构的重要构件,伸缩装置的设计、施工和管养质量必须保证伸缩缝能正常发挥其功能、处于完好状态,即伸缩装置选型和结构设计要满足上部结构梁与梁之间和梁与台之间的位移;锚固必须牢固可靠、经久耐用,能够经得起车辆荷载的机械磨损和桥头“跳车”的碰撞冲击影响;维护管养应及时,防止伸缩装置构件破损,避免水和杂物渗入。根据上述城市桥梁伸缩缝渗漏水原因分析,可从以下几个方面加强管理,及早预防和治理伸缩缝渗漏水病害。

2.1 提高设计质量

设计质量是确保桥梁质量的前提。设计单位应在设计前全面搜集相关资料,在进行伸缩缝选型设计时,应充分考虑桥梁所在城市的环境、周围气候温度变化及城市雨季降水量等各方面的影响,能够根据桥梁的实际情况合理选用伸缩缝装置。在设计伸缩装置结构时,除了要考虑伸缩量大小,还要兼顾施工工艺要求,应使预埋件的位置、深度与桥梁的结构设计相匹配,对伸缩缝两侧混凝土和铺装层材料的选择、配合比、密实度、强度等也应严格要求,以此来保证伸缩装置的刚度和锚固件的强度质量。在进行排水系统设计时要充分考虑桥梁所处地气候因素对排水系统指标的要求,科学设计桥面纵坡和横坡,合理计算泄水口数量和大小,细化雨水箅设计,必要时设计双层雨水箅,以保证桥面泄水口排水量和过滤杂物功能。在降水量大的地区,可在伸缩装置迎水面一侧设置汇水槽截留雨水,通过桥面排水系统及时将雨水排出桥面,以减少伸缩装置的渗水。

2.2 加强施工质量控制

加强施工质量控制是确保桥梁质量的关键。设计单位、施工单位、监理单位应进一步增强质量意识,加强全面质量管理。

首先,在施工前,设计单位要做好设计交底工作,明确告知施工单位和监理单位施工的重点和注意事项,并加强技术指导。施工单位应通过可视化技术或现场操作演示等措施向施工作业人员认真进行施工技术交底,并确保施工作业人员严格掌握施工工艺和技术标准。

其次,在施工过程中,施工单位要派驻经验丰富的管理人员在现场指导施工,并加强现场巡查和技术指导,确保作业人员能严格按照相关标准规范、施工工艺进行施工,发现施工质量问题及时进行纠正。伸缩装置安装时应注意与伸缩缝安装有关的预埋、预留钢筋,做到安装准确,焊接牢固;安装前要彻底清理槽口杂物,并冲洗干净;伸缩装置与锚固钢筋焊接长度应满足规范要求;应采用快凝高强膨胀混凝土,在低温时进行施工,以减少收缩裂缝,提高混凝土抗震抗渗的密实度;混凝土浇筑应连续进行,养护7天达到强度后再开放交通。桥面铺装层施工时加强测量控制,保证桥面横坡和纵坡施工符合设计要求,铺装层与泄水口衔接平顺。以此来保证伸缩装置和泄水口安装位置准确,安装质量符合设计要求。监理单位应加强旁站、巡视,并在隐蔽验收时严格把关,确保施工质量满足验收标准,每道工序经监理验收检查合格后,方可进行下道工序施工。

最后,在竣工阶段,各单位要严格检查各项指标,确保桥梁的伸缩缝无任何质量问题,发现橡胶止水带固定不牢有脱落或在车行道和人行道上未通长设置的要及时更换,发现护栏踢脚处伸缩缝未断开的要及时断开;发现雨水箅安装不正确的要及时调整。只有保证伸缩缝和排水系统的施工质量,才能最大限度降低桥梁伸缩缝渗漏水隐患,确保城市桥梁整体的质量,从而延长桥梁的使用寿命,保障桥梁的安全性。

2.3 科学养护管理

科学的养护管理是确保桥梁质量的重要手段。相关单位要提高对桥梁伸缩装置和泄水口养护管理工作的重视,坚持防治结合,针对伸缩装置和泄水口常见病害制定科学合理的养护管理措施,建立健全城市桥梁管理养护长效机制,加大养护管理的资金投入力度,积极引进技术含量较高的新技术、新材料、新工艺,使其能更好地应用到桥梁伸缩缝的养护管理工作中。加强对各级管理技术人员的培训工作,使工作人员能够熟悉掌握桥梁伸缩缝检测、维修及养护的基本方法。安排专人负责桥梁伸缩缝、泄水口等相关设施的日常养护管理工作,经常性地对桥梁进行巡视和检测,特别是在恶劣的天气情况下,更要加大检查的频率,及时发现问题,并做好相关记录工作,建立相关的养护档案。通过定期对伸缩缝做好维修和养护工作,做好伸缩缝内杂物的清理工作,避免橡胶止水带因为杂物的影响而出现损坏;发现破损的伸缩缝时要及时更换,避免形成渗水通道。做好雨水箅的检查和维护工作,发现雨水箅破损或丢失时要进行及时的维修更换,及时清理进入泄水口的杂物,避免排水不畅而流入伸缩缝。以此来保证伸缩缝的正常使用功能和桥面正常的排水功能,从而提升城市桥梁结构的安全性和行车舒适度。

3 结束语

综上所述,桥梁伸缩缝渗漏水病害对城市桥梁结构的安全性、稳定性和耐久性有着较大影响。因此,需要对伸缩缝渗漏水相关病害问题进行研究,不断提升伸缩装置建设质量水平。由于伸缩缝是城市桥梁最薄弱的位置,伸缩装置发生病害是伸缩缝发生渗漏水的主因,做好伸缩缝的设计、施工和养护管理工作是避免渗漏水的关键。同时,桥面排水系统不畅是伸缩缝渗漏水的重要影响因素。因此,要树立系统性防水建设理念,坚持防治结合原则,全面分析伸缩缝产生病害的原因,从设计、施工到养护管理都要制定全面合理的防治措施,从技术和管理两方面进行加强,重视防水、排水的处理细节,这样才能很好地解决桥梁伸缩缝渗漏水问题,确保桥梁质量安全和使用寿命,让城市桥梁能够更好地为城市经济社会发展和人民生产、生活服务,更好地展现城市形象。