高速公路道路与桥梁结构病害与加固技术分析

沈清林

摘要：高速公路道路与桥梁是公路运输体系的重要组成部分，如何保障路桥工程结构安全和行车安全是社会关注的焦点话题。由于路桥工程自身结构复杂、跨度大、荷载大，对施工质量提出了更高的要求，再加上人为因素、自然因素等多方影响，很容易出现一些病害问题，如桥面铺装病害、伸缩缝病害、梁体混凝土裂缝病害等等。基于此，本文首先分析路桥工程结构病害及其成因，进而探究路桥工程加工（固？请确认）技术的应用。

关键词：路桥工程结构病害加固裂缝

中图分类号：TU753

Analysis of the Structural Diseases and Reinforcement

Techniques of Highway Roads and Bridges

SHEN Qinglin

（The Fifth Engineering Co.， Ltd. of China Railway 11th Group， Chongqing， 400000 China）

Abstract： Highway roads and bridges are important components of the highway transportation system， and how to ensure the structural safety and driving safety of road and bridge engineering is a hot topic of social concern. Due to the complex structure， large span and high load of road and bridge engineering， higher requirements are put forward for construction quality， and coupled with the influenct of human factors and natural factors， it is easy to have some disease problems， such as bridge deck pavement diseases， expansion joint diseases， beam concrete crack diseases， etc. Based on this， this article first analyzes the structural diseases and their causes of road and bridge engineering， and then explores the application of the reinforcement technology of road and bridge engineering .

Key Words： Road and bridge engineering; Structural disease; Reinforcement; Crack（請确认）

近些年，道路运输车辆持续增加，致使道路荷载加大，提升路桥工程结构病害发生率。我国公路交通事业正处于高速发展阶段，全面加强路桥工程养护与维修，不仅关乎到社会经济发展，更关系到民生问题。针对路桥工程结构病害，必须要分析病害产生的原因，并以此针对性采取相应的加固技术，消除病害以及风险隐患，从而保障我国公路交通运输事业长足发展。

• 路桥工程结构病害及其产生原因

1.1伸缩缝病害

作为路桥工程最常见的伸缩装置，设置伸缩缝主要应对结构收缩、荷载变化等问题。我国大部分伸缩缝都是仿毛勒伸缩缝，由异形钢梁、橡胶止水胶条构成，是一种可伸缩的密封结构。伸缩缝由于是表面装置，受到车辆长期反复荷载作用以及自然条件侵蚀作用，可能会产生相邻混凝土破坏、离骨、断裂等病害。导致伸缩缝病害的主要原因有以下几个方面。

1.1.1设计方面

设计中的配筋量少、结构刚度较差、伸缩量计算不准，没有考虑到温度变化对伸缩缝造成的负面影响，从而导致靠背混凝土结构出现裂缝和损坏。

1.1.2施工方面

锚固焊接没有焊透，焊接质量不达标，一旦受到较大的荷载冲击焊接位置容易断裂，造成靠背混凝土结构脱骨、破碎、（型钢）断裂。施工中造成伸缩缝破坏，初始缝宽不足，受车辆影响导致伸缩缝抵拢。混凝土浇筑不严密、振捣不到位，导致结构出现裂缝、空洞等问题，承载性能下降。

1.2桥面铺装病害

1.2.1设计方面

混凝土层厚度不足、配筋数量不足，无法承受较大的行车荷载，增加坑槽、开裂的发生概率。由于路桥工程相比城市普通公路工程受到的上部荷载、冲击更强，普通的道路防水卷材无法满足路桥工程使用要求，从而造成了沥青面产生推移病害。

1.2.2施工方面

混凝土配比不合理，强度不达标，造成铺装局部破损。沥青料配比不符合规范标准，增加开裂、车辙发生概率。施工主梁顶面标高超出设计标准允许范围，铺装层以及混凝土钢筋网保护层厚度不足或厚度不均，特别是厚度较薄的部位很容易出现破碎情况[1]。防水层施工中由于混凝土层清理工作不到位，凿毛环节不符合质量标准，降低了混凝土层、防水层之间的黏结性能，受到冲击容易产生病害。

1.3梁体混凝土裂缝

路桥工程主体是钢筋混凝土结构，其主要病害就是裂缝问题，如果裂缝扩大到一定程度，会导致钢筋裸露，从而造成腐蚀问题，锈蚀钢筋表面膨胀增加混凝土应力挤压周围混凝土出现脱落情况，严重会影响路桥工程整体架构的安全。造成梁体混凝土裂缝病害的原因有以下几个方面。

1.3.1设计方面

预应力大面积失效，局部应力集中，造成混凝土开裂。设计中没有考虑定位钢筋，梁板预制上浮，保护层厚度不足，振捣不充分导致混凝土不密实，增加了干缩裂缝出现概率。

1.3.2施工方面

结构预应力张拉阶段存在张拉早、预应力筋多、底板混凝土厚度不均，张拉应力超过混凝土抗拉应力从而出现裂缝问题。水泥标高过高或用量过多，会增加养护阶段的收缩应力，出现开裂现象。拆模过早、养护不到位也会引发裂缝问题。

1.4横向结构病害

目前大部分新建路桥工程都是采用装配式桥梁施工方案，具有施工效率高、重量小等优势。而装配式桥梁是采用横向布置形式，通过铰链、横隔板等联系结构将梁体连接成一个整体。横向结构用于传递弯矩、剪力，从而让各个部位梁体均匀受力。常见的横向结构病害包括板梁铰缝渗水、某个梁體集中受力、T梁横板开裂。造成横向结构病害的主要原因有以下结果方面。

1.4.1设计方面

铰缝规格、截面、配筋数量、刚度较小，采用干接头T梁横隔板，用钢板连接隔板，无法承受较大的弯矩和剪力，增加开裂发生概率。

1.4.2施工方面

T梁焊接质量不达标，焊接长度不达标，横隔板错位焊接，砂浆与横隔板黏结性较差。板梁铰缝振捣不充分，混凝土结构强度不足，容易产生破坏问题。

1.4.3其他方面

车辆超载运行，增大结构受力荷载量，如果上部荷载超出了抗弯矩、抗剪力最大值就会造成破坏情况。

1.5构件混凝土局部破损

路桥构件主要为混凝土结构，其较为常见的病害就是局部破损，并且十分普遍。主要表现为钢筋锈蚀、混凝土局部开裂。构件混凝土局部破损主要是因为雨水或空气进入到混凝土结构缺陷位置造成构件侵蚀，锈蚀挤压作用导致混凝土结构受损。同时，温度剧烈变化也会增加混凝土出现裂缝的概率。

• 路桥工程结构病害的加固技术

2.1伸缩缝病害维修加固

伸缩缝病害维修加固主要是通过局部修补为主，如果受损较为严重则直接重新设置伸缩缝。维修加工方法具体如下。

1. 将受损混凝土部位全部剔除，内部不得出现松散混凝土情况，应确保锯缝要锯透，避免后续开槽出现沥青层松动。
2. 原梁体预埋钢筋尽可能保留，维修更换能利用的钢筋数量少，通过植筋的方法补齐用量，这也是伸缩缝重新设置的重要环节。植筋选用Φ16二级钢筋，严格按照维修方案的标准深度、强度开展植筋工作，可以采用L型植筋方案和门字形植筋方案，确保伸缩缝锚固环焊接长度达标[2]。
3. 钢筋网片可以起到抗裂作用，能有效提升伸缩缝抗病害能力。网片使用Φ10二级钢筋制成。
4. 将网片插入到伸缩缝中，与锚固环焊接连接，保证焊透、焊足，加强伸缩缝混凝土整体强度，通过网片传导作用使伸缩缝和上部主体结构同时受力。

此外，考虑到路桥工程特性，伸缩缝型钢以E型或Z型伸缩缝为主。

2.2桥面铺装病害维修加固

2.2.1局部挖补

局部挖补维修主要是应对铺装面坑槽病害的技术方案，贯彻“圆洞方补”理念，将局部受损位置切除并修整成矩形，将铺装层所有受损混凝土全部剔除至坚实边缘位置，修好后制作钢筋网片并焊接，焊接长度、保护厚度与原设计标准一致，之后使用混凝土、环氧树脂等材料修复矩形口，喷洒黏油层保养，并在上部铺设与原高度相同的沥青料。

2.2.2铺装层改造

将损坏部位到梁顶为止的铺装层全部剔除，并做好表面清理工作。适当提高铺装层厚度，用以极大横向联系作用，可以选用C40防水混凝土，混凝土层厚度不低于15cm。顶层钢筋和底层钢筋分别起到抗裂、抗弯折作用，采用Φ10二级钢筋制作而成的网片用于强化。梁顶植筋，保证与钢筋网焊接质量，这样除了可以更好的实现钢筋网片定位，同时还可以保证混凝土结构受力均匀。

针对防水层性能不达标问题，应将其该为热喷SBS改性沥青和热拌碎石混凝土防水层方案。施工前，先对混凝土层进行凿毛，确保没有颗粒和毛刺，要求混凝土面均匀露出粗骨料，完成凿毛后清除表面杂质和灰尘。使用AC-13改性沥青均匀摊铺在混凝土层上，厚度控制在4～5cm即可。改性沥青级别应不低于SBS（I-C），石料选用高性能碎石，如玄武石等[3]。

2.3混凝土梁体裂缝维修加固

2.3.1封闭裂缝

如果裂缝并未影响到结构整体性能，则一般采用裂缝封闭措施，通常情况裂缝宽度低于0.15mm时则进行封闭处理，否则需要灌胶。封闭裂缝主要是采用素水泥、环氧砂浆、聚合物砂浆等在裂缝一定范围内刮抹实现裂缝封闭[4]。在处理当中，需要先将混凝土表面使用钢丝刷打磨干净，表面所有附着物全部清除干净，之后再涂膜封闭材料。而灌浆是将材料灌入到裂缝内部起到全封闭作用，需要清理地基、裂缝杂质，将裂缝暂时封闭并粘贴注浆嘴，向缝隙中灌胶，完成灌胶后将注浆嘴拆除，封堵注浆孔并修整表面。

2.3.2结构补强

如果裂缝发展到一定程度且危害到混凝土结构安全时，则需要进行结构补强工作。可以选用粘贴钢板法、粘贴纤维法。粘贴钢板法虽然可以提升结构整体荷载性能，但会加大结构自重，主要应用于表面平整的构件，如果表面不平则会直接影响粘贴性能。而粘贴纤维法能有效缓解这一问题，施工方法与粘贴钢板大体一致，但纤维材料可以粘贴在不平整表面上，如梁体锚固等，可以发挥纤维高强特性，还可以抑制裂缝发展。如图1所示，在施工中，碳纤维布覆盖裂缝位置避免裂缝进一步发展，碳纤维布需同时覆盖裂缝周围20cm范围，加大粘结面积提升加固性能[5]。

2.4横向结构病害维修加固

2.4.1板梁铰缝

针对铰缝受损和某梁体受力集中等情况，主要是通过提升铺装层厚度解决病害。在设计时应加入穿手钢筋，维修中可以增配箍筋、纵向筋，增加铰缝刚度。

2.4.2T梁橫隔板

由于该病害主要出现在干接头部位，维修中可以将其改成湿接头。施工中将干接头部位的混凝土凿除，使用重新焊接修复断裂钢筋，在横隔板底部增设钢筋，之后浇筑混凝土。横隔板处通过施加预应力以抵抗弯矩。施工中在T梁腹板位置打孔并穿过钢绞线，按照维修标准安装钢垫板，使用千斤顶施加预应力，固定锚具，外露钢筋使用环氧树脂或聚合物砂浆覆盖钢筋表面以免锈蚀，同时起到加固作用[6-7]。

2.5构件混凝土局部破损维修加固

通过局部修补解决该病害问题，将破损部位凿除直到基底部位，锈蚀的钢筋除锈并涂抹一层防锈材料，填充环氧树脂完成修复。如果锈蚀十分严重则需要对其补强处理，将不锈钢绞网线挂在破损部位，使用聚合物砂浆覆盖其表面起到补强作用。

3结语

综上所述，道路桥梁工程结构病害直接影响工程整体质量安全和行车安全，这就需要掌握路桥工程结构病害发生原因，并针对性采取有效的维修加固措施，包括裂缝修复、结构加固、结构补强等，严格控制病害加固处理的施工质量，做好修复加固施工质量管理工作。由于路桥结构病害具有发展性，应做到及时发现、及时修复缺陷部位，这样才能够确保道路桥梁工程安全。

参考文献

[1] 吴璟.高速公路桥梁结构病害及加固技术分析[J].建材发展导向， 2022，20（17）：156-158.

[2] 高鹏，鞠野.分析高速公路道路与桥梁结构病害及加固技术[J].建筑工程技术与设计，2020（22）：1643.

[3] 黄绍洲.高速公路道路与桥梁结构病害及加固技术探讨[J].幸福生活指南， 2020（27）：61.

[4] 刘琦.道路桥梁结构病害及加固技术分析[J].建材与装饰， 2019（10） ：276-277.

[5] 范建松.高速公路道路与桥梁结构病害及加固技术探究[J] .建筑工程技术与设计，2021（20）：1154.

[6] 杨恩斌. 桥梁监测的多源异构信息分析与数据融合研究[D].昆明：云南大学，2022.

[7] 张峰. 大跨径连续刚构桥梁检测评估与体外预应力加固研究[D].成都：西华大学，2023.