淺談如何防治高速公路橋梁的病害
2011-09-05 來源：《中小企業(yè)管理與科技》
近年來我國(guó)公路橋梁建設(shè)快速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，大跨橋梁已很普遍，但橋面鋪裝的設(shè)計(jì)與施工仍沿用傳統(tǒng)的習(xí)慣做法，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)橋面鋪裝層一般不作專門的計(jì)算分析。隨著交通量和重型車輛的增加，橋面鋪裝問題普遍。這不僅妨礙了正常交通，影響了橋面的美觀，更易造成交通事故，也給維修工作帶來了很大困難。近年來，人們對(duì)于因橋面鋪裝問題造成的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失給予了足夠的重視。橋面鋪裝的早期損壞已成為影響高速公路使用功能的發(fā)揮和誘發(fā)交通事故的一大病害。
1 高速公路橋梁病害類型分析
通過對(duì)我省幾條高速公路橋梁的實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，造成橋梁病害有設(shè)計(jì)方面的原因，也有施工方面的原因，還有使用和維修保養(yǎng)不當(dāng)方面的原因，大致有以下四種。
1.1 橋面鋪裝病害 橋梁橋面鋪裝是厚度為15~20cm的復(fù)合結(jié)構(gòu)層，表層瀝青混凝土厚度為10cm，底層高標(biāo)號(hào)鋼筋混凝土調(diào)平層厚度6~10cm不等，中間再夾幾厘米厚的防水層。橋面鋪裝病害是多種因素共同作用的結(jié)果，鋪裝層直接承受高速行車的沖擊、剪切與磨耗，并直接受風(fēng)霜雨雪及氣溫變化的作用、同時(shí)又受主梁的約束，因此其受力狀況十分復(fù)雜，設(shè)計(jì)其合理的厚度和最佳組合方式以及采用何種材料施作，都是有待研究的課題。在施工方面有：①高程控制不準(zhǔn)或梁體拱度控制不準(zhǔn)導(dǎo)致鋪裝層厚度不足或厚薄不均勻，混凝土鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚薄不均使荷載作用下厚度不足部分首先破碎；②鋪裝層施工前梁體頂面浮層處理不徹底，導(dǎo)致混凝土鋪裝層與梁體混凝土結(jié)合不密貼；③防水層施作不精細(xì)出現(xiàn)漏水或滲水現(xiàn)象，雨水和含有空氣中多種有害化學(xué)物質(zhì)的水滲入混凝土鋪裝層內(nèi)引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致混凝土開裂、破碎；④泄水管、伸縮縫、施工縫等薄弱環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，造成先局部破損，然后擴(kuò)展成大面破碎。在使用方面有：①超載車輛的反復(fù)碾壓使得鋪裝層不堪重負(fù)，過早破碎；②維修養(yǎng)護(hù)不及時(shí)等其他許多偶然因素致使橋面鋪裝層破碎。橋面鋪裝破碎致使行車速度減慢、交通量減少，甚至可能中斷交通。
1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土梁裂縫 重量輕、跨度大、施工簡(jiǎn)便快捷的特點(diǎn)使得預(yù)應(yīng)力混凝土梁的應(yīng)用日趨廣泛，但預(yù)應(yīng)力混凝土梁的裂縫始終困擾著工程技術(shù)人員。從施工角度來說，引起預(yù)制梁、現(xiàn)澆梁、懸臂澆筑梁裂縫的因素有：混凝土施工配合比調(diào)制不當(dāng)，支架緩慢變形導(dǎo)致承載力不夠，澆筑順序及施工縫設(shè)置不合理，拆模時(shí)間過早，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或養(yǎng)護(hù)方式不合適，以及預(yù)應(yīng)力張拉控制不當(dāng)?shù)?。從裂縫種類區(qū)分，有干縮裂縫、溫度裂縫、混凝土初凝時(shí)受到擾動(dòng)面出現(xiàn)的裂縫、剪切裂縫等。裂縫使得混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕加速，進(jìn)面使裂縫范圍擴(kuò)大。
1.3 橡膠支座變形受損 橡膠支座由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、安裝方便、均勻分散水平力、幾乎無須養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)被廣泛用于各類公路橋梁中，成為聯(lián)系橋梁上部、下部的重要部件。設(shè)計(jì)方面，每種橡膠支座都有抗壓容許應(yīng)力，當(dāng)靜載與動(dòng)載之和長(zhǎng)期超過支座的抗壓容許應(yīng)力上限時(shí)，支座就會(huì)表現(xiàn)為永久性非彈性變形直至嚴(yán)重?fù)p壞。施工方面主要是：①支撐墊石、梁體與支座結(jié)合部不平整或不水平，導(dǎo)致支座受力不均勻，使得應(yīng)力集中部位過早破壞；②梁體就位不準(zhǔn)時(shí)本應(yīng)吊離支座重新準(zhǔn)確就位，而只簡(jiǎn)單前后挪動(dòng)預(yù)制梁體來糾偏，使得支座還未使用就受損，當(dāng)然也不排除有些支座本身質(zhì)量存在問題。支座受損后，造成梁體局部下沉、橋面破壞，極有可能造成重大交通事故。
1.4 橋梁外露混凝土局部破損 此種情況比較普遍，在各個(gè)橋梁中均有出現(xiàn)，只是嚴(yán)重程度不同而己。破損部位多為梁體邊角、墩臺(tái)帽棱角、混凝土防撞墻端部或接縫部位等?；炷辆植渴軗p是因雨水和空氣中的多種有害化學(xué)物質(zhì)順著混凝土裂隙、孔隙或破碎面滲入到內(nèi)部，致使鋼筋銹蝕乃至損壞混凝土結(jié)構(gòu)；或由于氣溫變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力破壞混凝土結(jié)構(gòu)。
2 高速公路橋梁病害防治措施
發(fā)現(xiàn)問題的目的是找出其規(guī)律性，從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)階段著手盡早采取預(yù)控措施。同時(shí)不斷進(jìn)行研究開發(fā)，引進(jìn)新材料、新技術(shù)提高混凝土構(gòu)造物的耐久性和延長(zhǎng)各類型混凝土梁的使用壽命。針對(duì)上述主要病害，歸納如下四點(diǎn)防治措施。
2.1 橋面鋪裝病害防治措施 橋面鋪裝過早破碎主要是施工階段的問題，因此要求我們?cè)跇蛎驿佈b施工時(shí)控制好如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：①梁體施工階段，采取有效的方法將預(yù)制梁的拱度控制在誤差允許的范圍內(nèi)，梁體安裝時(shí)要確保橋面鋪裝層的最小厚度。②施工前徹底處理好梁體的頂面，清除梁面的雜物，鑿除處理混凝土表面的水泥砂漿和松弱層。③施工中處理好泄水管，伸縮縫、施工縫等細(xì)小環(huán)節(jié)。④采取適當(dāng)措施控制鋼筋網(wǎng)的保護(hù)層，因?yàn)楸Ｗo(hù)層偏大或偏小都將影響鋪裝層的使用壽命。⑤積極引進(jìn)新材料，新工藝。筆者認(rèn)為有些高速公路使用鋼纖維混凝土代替普通高標(biāo)號(hào)混凝土、用冷軋帶肋鋼筋代替普通鋼筋都是很好的嘗試。
2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土梁裂縫的防治措施 造成混凝土梁裂縫相關(guān)的原因有：結(jié)構(gòu)受力、施工操作、環(huán)境條件和材料品質(zhì)。因此在確定防治措施前首先要弄清楚裂縫原因再對(duì)癥下藥：①當(dāng)確定為結(jié)構(gòu)受力變形而造成混凝土梁裂縫時(shí)，檢查梁體底模及支架體系下伏地基是否在緩慢下沉，還是模板或支架剛度不夠有輕微變形，必要時(shí)預(yù)加荷載試壓，或采用換填等措施強(qiáng)化處理地基。②當(dāng)確定為由于施工操作原因引起的裂縫時(shí)，從檢查工序出發(fā)，重點(diǎn)考察混凝土施工配合比、攪拌、運(yùn)輸、澆筑順序及間隔時(shí)間、振搗、模板拆除時(shí)間、養(yǎng)護(hù)周期及方式、預(yù)應(yīng)力張拉和壓漿控制等環(huán)節(jié)。③環(huán)境條件主要影響混凝土的配合比和養(yǎng)護(hù)：在多雨潮濕的氣候條件下由于砂、石料含水量較大，應(yīng)適當(dāng)控制混凝土用水量；對(duì)于嚴(yán)寒、酷暑、風(fēng)沙、陰雨連綿等不同類型氣候條件要采取靈活多樣的養(yǎng)護(hù)方式。④不同材料有不同的材質(zhì)特性，施工中設(shè)計(jì)配合比都要有所區(qū)別。
2.3 橡膠支座變形受損的防治措施 我們知道除承擔(dān)全橋的豎向荷載外，全橋的水平力包括制動(dòng)力、牽引力、溫度力、地震力、風(fēng)力等均通過支座傳遞到下部結(jié)構(gòu)。從設(shè)計(jì)方面，確保像膠支座的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足使用要求；從施工角度，一是要控制好支承墊石表面的平整度和水平，確保像膠支座平置；二是要保證同一片梁的幾個(gè)支座均勻受力；三是當(dāng)梁體架設(shè)就位不準(zhǔn)時(shí)，要起吊離開支座后進(jìn)行一次就位，絕對(duì)不允許不離開支座前后左右挪動(dòng)梁體。對(duì)于損壞嚴(yán)重?zé)o法繼續(xù)使用的個(gè)別橡膠支座必須及時(shí)更換，否則會(huì)影響橋梁整體使用壽命。
2.4 橋梁外露混凝土局部破損的防治措施 橋梁外露混凝土局部破損，一方面是由于外界對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕作用，另一方面是由于受到意外撞擊導(dǎo)致的損害。不論是那種破損都可能加速內(nèi)部鋼筋的腐蝕，進(jìn)而又引起混凝土保護(hù)層進(jìn)一步剝落，露出更多鋼筋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全。外界環(huán)境條件對(duì)混凝土的侵蝕是多方面的。如空氣中的各種酸性離子、堿性離子、鹽離子等都會(huì)破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期浸在海水中的混凝土?xí)艿礁鞣N化學(xué)物質(zhì)的侵蝕等。對(duì)于這些混凝土的損害只有從提高混凝土自身的密實(shí)性、抗?jié)B性入手，同時(shí)可考慮針對(duì)不同環(huán)境類型在混凝土中添加具有不同功用的防護(hù)劑。另外在拆模期間和模板拆除初期采取特殊保護(hù)措施，防止沒有達(dá)到強(qiáng)度的混凝土受損，對(duì)己受損部位需及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。
