高速公路橋梁病害的維修與發(fā)展

  為了滿足高速公路平縱面設計的要求,橋梁廣泛的應用于高速公路中,近年來,隨著高速公路運營時間的延長,很多橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害,這些病害嚴重影響了橋梁的使用性能,如果不及時修補和加固,甚至會危及橋梁的使用。因此,需要正確的做出橋梁技術(shù)狀態(tài)調(diào)查,掌握確切的病害情況并進行成因分析,然后針對具體問題制訂相應的加固方法對橋梁進行加固,以確保高速公路的暢通。

  1、橋梁維修加固的基本概念

  養(yǎng)護維修是一項經(jīng)常性的工作,一發(fā)現(xiàn)橋梁產(chǎn)生小的缺陷,就必須及時處理,由養(yǎng)護部門對缺陷進行修理。日常的養(yǎng)護維修對于防止缺陷的產(chǎn)生和擴大具有積極的意義。補強是通過對橋梁構(gòu)件和重大病害進行徹底整治來提高整座橋梁承載能力作用的加固,稱為永久性的加固。為了維護臨時通車而采用臨時加固,稱為臨時性的加固。對舊橋進行拓寬,升高橋面,改橋為涵,全部更換橋梁主要承重構(gòu)件等工作一般稱為橋梁的改建。

  2、橋梁維修加固的目的

  (1)確保橋梁工程的安全。

  (2)掌握橋梁結(jié)構(gòu),完善基礎資料,為維修加固提供必要條件。

  (3)提高原有橋梁的通過能力與承載能力。

  3、橋梁主要病害分析

  311橋面鋪裝開裂

  混凝土橋面鋪裝層的病害隨處可見,主要表現(xiàn)為較規(guī)則的縱、橫向裂縫,不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫及較嚴重的破裂等病害。產(chǎn)生病害的主要原因是橋面板剛度不足,在重載或沖擊荷載作用下產(chǎn)生較大變形,從而導致橋面板的鋪裝層出現(xiàn)裂縫,且發(fā)展較快,其次,鋪裝層與橋面板和主體結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào),產(chǎn)生附加內(nèi)力也會引起縱、橫向裂縫,另外,早期修建的橋梁,由于當時人們對鋪裝功能,病害認識有限,往往存在配筋量偏小,鋼筋直徑過細,鋪裝與承載構(gòu)件的界面連續(xù)不牢靠等問題。

  312伸縮縫損壞

  根據(jù)目前調(diào)查和研究認為,造成伸縮縫破壞的原因主要有以下幾個方面。

  (1)由于設計不周引起的伸縮縫損壞。

  (2)由于選型不當引起的伸縮縫損壞。

  (3)由于橋墩臺施工及梁(板)預制尺寸誤差導致實際板端預留間隙與設計間隙懸殊而引起的伸縮縫損壞。

  (4)設計與實際伸縮量不符引起的伸縮縫損壞。

  (5)板式橡膠伸縮縫由于施工誤差或橡膠板破壞引起的伸縮縫處嚴重跳車。

  (6)板式橡膠伸縮縫或鋼板伸縮縫由于伸縮裝置混凝土施工先于兩端瀝青混凝土路面面層而引起伸縮縫尾端跳車。

  (7)“反工槽法”施工操作不認真引起伸縮縫處跳車。

  (8)材料選用不當引起的伸縮縫損壞。

  313鋼筋銹蝕

  引起鋼筋銹蝕的主要原因是混凝土的密度性不夠以及鋼筋保護層厚度不足或遭到破壞。另外,海洋環(huán)境、大氣中的酸性氣體及潮濕環(huán)境等,都是促進鋼筋銹蝕的客觀因素。我國南方地區(qū),因工業(yè)污染形成的“酸雨”普遍存在,加上氣候潮濕,為橋梁鋼筋的銹蝕提供了合適的外部環(huán)境,北方地區(qū)冬季普遍采用撒鹽的方法防止橋面凍冰,富含CI- 的鹽水滲入結(jié)構(gòu)混凝土土體內(nèi),大大加速了鋼筋的銹蝕。由此可見,鋼筋銹蝕對橋梁的危害是十分嚴重的,有時甚至是致命的,由此可見,鋼筋銹蝕是影響橋梁結(jié)構(gòu)壽命安全的一個重要因素。由于種種原因,橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋的銹蝕廣泛存在,為了維持橋梁的正常運營,需要對出現(xiàn)鋼筋銹蝕的橋梁進行維修。

  314墩臺基礎病害

  橋梁墩臺基礎在常年使用過程中,除了承受上部構(gòu)造荷載外,還將承受土壓力,風力,流水壓力,冰壓力和浮力等等各種力的作用。另外,自然界各種因素的影響作用以及由于過橋車輛的日益重型化,墩臺基礎經(jīng)常收到過重荷載的作用,因此,橋梁墩臺將會出現(xiàn)不同程度的損壞。橋梁墩臺基礎易產(chǎn)生的病害有以下幾個方面。

  (1)基礎結(jié)構(gòu)。基礎不均勻沉降:基礎的滑移和傾斜,以及基底局部沖空,基礎結(jié)構(gòu)物的異常應力和開裂等;

  (2)墩、臺身。各種水平、豎向和網(wǎng)狀裂縫; 混凝土剝落、空洞和老化;鋼筋外露、銹蝕、結(jié)構(gòu)變形、移位等。

  315其他病害

  橋梁結(jié)構(gòu)中其他常見的病害包括:支座破壞;混凝土保護層不足;混凝土失效;疏板、脹喜;裂紋甚至脫落;混凝土碳化速度快;碳化深度達到鋼筋表面;防震擋塊損壞;橋頭跳車嚴重;橋面排水落石出暢;欄桿及人行道系損壞等。這些病害不僅影響橋梁的美觀,也影響橋梁的使用。

  4、橋面維修加固方法

  411橋墩面鋪裝加固

  (1)局部修復鑿補法。

  考慮到將來的發(fā)展,并按現(xiàn)行橋梁設計及施工規(guī)范進行設計與施工。

  (2)橋梁加固可以有各種不同的方式,視舊橋的情況、承載能力的減弱程度以及今后的任務而變。

  (3)采用擴大或增加橋梁構(gòu)件截面的方法進行加固時,應特別注意新加部分與原有部分的結(jié)合,使其成為一個整體起到加固作用。

  (4)不管采用何種加固方案、都應考慮投資少、工效快、不中斷交通、技術(shù)上可行、有較好的耐久性等方面的要求。對于鋼筋混凝土橋梁,目前國內(nèi)外比較常使用的上部結(jié)構(gòu)加固方法有: ①壓力灌漿法; ②噴射砂漿法; ③橋面補強層加固法; ④梁下部截面增強法; ⑤鋼板粘貼法; ⑥增設縱梁法; ⑦改變結(jié)構(gòu)體系加固法; ⑧預應力加固法; ⑨更換部分或全部主梁法; ⑩填縫法。

  412鋼筋銹蝕的維修

  (1)鑿除松脫,剝離已損壞部分混凝土。

  (2)對鋼筋作除銹處理,并清理混凝土面上灰塵,對鋼

  筋除銹后即進行防銹處理。

  (3)涂以環(huán)氧膠液等粘結(jié)劑。

  (4)立模、配料澆筑,或噴漿,涂抹施工。

  (5)對新噴涂或澆筑混凝土面進行表面處理。

  413墩臺基礎的加固

  應根據(jù)墩臺基礎的不同損壞程度,不同的結(jié)構(gòu)情況進行維修加固,以確保行車安全,延長橋梁使用壽命,同時可避免拆除重建,從而減少投資,充分發(fā)揮現(xiàn)有公路基本設施的經(jīng)濟效益和社會效益。

  (1)基礎加固方法。

  常用的有水泥灌漿加固法:擴大基礎加固法;鋼筋混凝土套箍加固法;增補樁基加固法和人工地基加固法等。

  (2)墩臺加固方法

  常用的有鋼筋混凝土套箍或護套加固貫通裂縫的墩臺法;用支撐法或增設擋土墻法處理墩臺滑移;用頂升法加固產(chǎn)生過大沉降的橋梁結(jié)構(gòu)等。

  5、國內(nèi)、外橋梁加固方法及發(fā)展趨勢

  橋梁結(jié)構(gòu)的加固我們從上、下部結(jié)構(gòu)化分為橋梁上部加固和橋梁下部加固。而對舊橋加固是多方面的,應根據(jù)不同破壞原因,不同部位和不同結(jié)構(gòu),采用相應的加固方法。究竟在什么情況下才加固,加固時應考慮何種加固方法為好,這些都是橋梁加固時,應加以考慮的原則問題。對舊橋梁采取加固措施。

  (1)橋梁加固是一種借加大或修復橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力或通過能力的措施。因此,橋梁加固工作一般以不更改原建筑形式為原則,只有在復雜的情況下,才更改其結(jié)構(gòu)。如僅加固仍不足以適應交通運輸?shù)男枰?必須進行重建橋梁的一部或全部時,則在建新橋梁時,需將水泥混凝土鋪裝層的表面鑿毛,深度以使滑料露出為準;用清水沖洗干凈斷面并充分潤濕;涂刷上同標號的水泥砂漿,最后在橋梁承載能力容許范圍內(nèi),鋪筑一層1～5 cm厚的水泥混凝土鋪裝層。

  (2)重新澆筑混凝土橋面板。橋面板的碎裂和其他損壞特別嚴重,混凝土質(zhì)量或施工狀況特別不良,且無適用的修補方法時,就必須采用重新澆筑新的混凝土橋面的措施。施工時,將原有的行車道鋪裝全部拆除,再將行車道表面清掃干凈,必要時錨入適量短鋼筋,配置1～2層鋼筋網(wǎng),澆筑整體化混凝土。

  (3)橋面補強層加固法。即在舊有橋面板上,重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補強層,此方法既修補已出現(xiàn)裂縫,剝離等損壞的橋面板,又能加高原有梁板的有效高度,增加梁板的抗彎能力,改善鉸結(jié)梁板的荷載橫向分布,從而提高橋梁的承載能力。

  (4)其他方法。

  如加鋪一層瀝青混凝土,采用混凝土粘結(jié)劑或環(huán)氧樹脂材料修補法,鋼纖維混凝土修補法,聚合物混凝土罩面法等。伸縮縫應注意日常保養(yǎng),及時清除碎石,泥土等雜物,擰緊螺栓,必要時可加油保護;若有損壞或功能失效需要修理或更換時,應先查明破損原因,依據(jù)缺陷程度確定是進行部分修補,部分更換還是全部更換。

  (1) u形鋅鐵皮伸縮縫的維修。當其鋅鐵皮老化、開裂、斷裂時,應拆除并更換為新型伸縮縫;當其軟性填料老化脫落時,先清除其縫隙泥土,重新注入新的填縫料;當其鋪裝層破壞時,應鑿除重新鋪筑,鑿除破損部位應劃線切割,清除舊料后再澆筑新面層。

  (2)鋼板伸縮縫的維修。當其鋼板變形、螺栓脫落、不能正常運行時應及時拆除并更換為新型伸縮縫;當鋼板與角鋼焊破裂時,應消除污垢后重新焊牢;當梳齒斷裂或出現(xiàn)裂縫后,也要采取焊接方法進行修補。

  6、結(jié)束語

  既有橋梁加固和改造實踐表明:利用既有橋梁加固,不僅提高橋梁技術(shù)標準,與擴除另建相比,工期短,資金少,而且對現(xiàn)有交通運輸影響小,有的甚至可以在不中斷交通的情況下完成。早期設計施工的高速公路上的橋梁在長期大交通量、重荷載的運營情況下,大部分都出現(xiàn)了不同情況的病害,因此,對這些橋梁進行病害分析,提出相應的維修加固方法,具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。