高速公路橋梁伸縮縫病害原因分析及維修技術

丁鵬程

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高速公路橋梁伸縮縫病害原因分析及維修技術

丁鵬程

（安徽交通控股集團養護管理中心，安徽 合肥 230088）

高速公路橋梁伸縮縫在橋梁結構中承受車輪荷載的沖擊，是橋梁結構容易破壞的部位。為了保證橋梁結構的安全性及行車的舒適性，要求對損壞的伸縮縫進行及時維修。以高速公路橋梁常用的模數式伸縮縫為例，分析了伸縮縫損壞的原因，并研究了伸縮縫的維修更換技術，為今后伸縮縫的養護施工提供了借鑒與指導。

高速公路；伸縮縫；施工技術；荷載

1 概述

橋梁伸縮縫在橋梁結構中直接承受車輪荷載的沖擊作用，并且長期暴露在大氣中，使用環境比較惡劣，是橋梁結構最容易破壞而又較難維修的部位。伸縮縫滿足橋梁縱橫向位移、梁端翹曲發生的轉角變化要求，將垂直、水平荷載通過支承結構傳遞至橋梁梁體。伸縮縫的破壞導致車輛對橋梁的沖擊作用明顯增加，加劇橋面鋪裝的破壞，甚至會影響到橋梁結構。本文結合高速公路橋梁養護，根據現有的研究資料，以模數式毛勒伸縮縫為例詳細分析了伸縮縫主要病害類型、病害成因及維修更換工藝等，為今后的伸縮縫維修施工提供了參考。

2 模數式伸縮縫簡介

模數式伸縮縫包括單縫式和多縫式兩種形式。單縫式伸縮裝置由邊鋼梁與橡膠密封帶組合而成的伸縮裝置，多縫式伸縮裝置由邊、中鋼梁，模數為80 mm的橡膠密封帶，支承橫梁，承壓支座，壓緊支座，位移控制彈簧和位移箱等組合而成的伸縮裝置。模數式伸縮縫由縱梁直接承受車輛荷載，并將荷載傳遞至橫梁，由橫梁傳遞至梁體。德國毛勒生產的產品是模數式伸縮縫的代表，一般稱為毛勒式伸縮縫。

3 模數式伸縮縫病害原因分析

3.1 設計方面的原因

3.1.1 設計深度不足

由于某些伸縮裝置設計主導思想著重強調了解決橋面在伸縮縫處的平整度問題，而忽略了橋面瀝青混凝土與橋面板的同步伸縮，所以，通車后不久，瀝青混凝土表面沿縫出現不規則開裂，冬季加寬，夏季拱起。在車輛荷載和滲水的長期作用下，橋面鋪裝層或路面表層由縫處向里逐漸剪壞，出現啃邊或大范圍的坑槽，給日后修補帶來了很大的困難。設計人員在伸縮裝置設計過程中，一般只注重計算橋梁的伸縮量，并以此進行選型，而往往對伸縮裝置的性能了解不全面，忽視了產品的相應技術要求。

錨固混凝土設計深度不足。由于伸縮裝置錨固混凝土厚度較薄，體積較小，加之預埋件的干擾，其錨固作用容易減弱。然而，錨固混凝土一般不進行專項設計和提供具體指標，僅參照結構混凝土相關技術指標，直接影響錨固混凝土質量。

3.1.2 設計經驗不足

計算伸縮量時，對溫度的變化幅度、收縮及徐變系數的采用出現偏差，導致伸縮縫的伸縮量不夠，也容易導致伸縮縫產生嚴重的病害；伸縮縫連續設置不夠完善。

3.2 施工方面的原因

由于伸縮裝置為附屬設施，忽略了施工質量的管理或因后期橋梁建設趕工期，施工過程質量管控缺失，施工隊伍未能按照施工工藝標準和伸縮裝置產品安裝要求進行施工，存在質量缺陷，使用過程中易引發損壞。主要的施工質量問題表現在以下幾方面：①預埋筋缺失。梁段或背墻預留鋼筋缺失，但未采取補植鋼筋措施，使得錨固減弱，澆筑錨固混凝土后整體剛度不足，在車輛荷載反復作用下，易出現錨固混凝土破損和伸縮裝置型鋼變形、斷裂。②伸縮縫預留量未隨安裝溫度進行調整。伸縮裝置在出廠時一般暫標定預留量為產品設計值的1/2，現場工地安裝時，技術人員未按安裝溫度和產品自身要求進行預留量復核和調整，直接在出廠狀態下安裝，造成預留量不正確，可能引發伸縮裝置擠死，錨固混凝土受擠壓破壞，密封條脫落，甚至背墻斷裂等嚴重損壞。③焊接質量不達標。預埋筋與伸縮裝置錨環或托架焊接時，只焊接表面或長距離引弧，焊縫質量不達標，錨固焊接作用減弱，可能引發早期錨固混凝土損壞，以及伸縮裝置與混凝土脫離，甚至發生伸縮裝置脫落等。④錨固混凝土施工質量差。伸縮裝置安裝到位后，預留槽內清理不干凈；梁段間隙填塞不密實，預留槽內側模板剛度不足、支付不牢。混凝土水灰比大，以致振搗澆筑混凝土時，造成跑模、漏漿，易造成兩側槽口混凝土擠死或縫隙澆筑填滿；伸縮裝置下部脫空、傳力不均，尤其是模數式伸縮裝置位移箱下部，促使伸縮裝置和錨固混凝土損壞。另外，混凝土澆筑后，因趕工期提前開放交通使混凝土養生不到位，導致混凝土強度不足，早期損壞嚴重。⑤安裝平整度不符合要求。伸縮裝置兩側自身安裝平整度，以及錨固混凝土與橋面鋪裝平整度不達標，會加劇車輛荷載對伸縮裝置的沖擊，導致伸縮縫損壞，并直接影響行車舒適性。

3.3 養護管理方面

橋梁伸縮縫的部件長期暴露在大氣中，并且承受高速行駛車輛的反復沖擊作用，使用環境非常惡劣，所以，平時的養護工作就顯得非常重要。

3.3.1 雜物未及時清理

橋梁建好以后，因長期得不到養護，未經常性地進行檢查維修，縫內經常會填滿塵土和沙礫，使原設計的伸縮量得不到保證，直接影響橋梁結構安全和伸縮裝置的使用。

3.3.2 小型構件養護維修不及時

模數式縫限位塊、支座墊塊的缺失、偏位等小型構件損壞，以及橡膠密封條脫落；錨固混凝土局部破損，日常檢查不到位，維修養護不及時，將會造成伸縮裝置整體快速損壞。

3.3.3 橋梁超載的情況不能得到有效控制

夜間缺乏管理，汽車不按規定行使、超載等也是造成伸縮縫使用效果不理想、耐久性差、整體易破壞的重要原因。

3.3.4 養護維修施工質量控制不到位

伸縮裝置破損混凝土鑿除不采用小型機具，大型破碎設備易造成橋梁梁體和背墻損傷。混凝土鑿除不徹底、槽深不均勻、原預埋鋼筋缺損較多，直接降低新伸縮裝置維修施工的整體質量。

3.4 橋梁縱坡影響

縱坡較大的橋梁，通常施工時把活動支座做成了水平的，在車輛沖擊作用下，使支座向下坡方向產生較大的剪切變形，嚴重時會產生縱向滑移，致使伸縮縫卡死或拉裂。

3.5 強度或剛度不夠

橋面板板端剛度不足、伸縮縫裝置本身剛度不足、伸縮裝置錨固構件強度不足都會導致伸縮縫的損傷。

3.6 外荷載作用

荷載使橋梁端部發生角變位，使伸縮裝置產生垂直、水平及角變位。如果梁比較高，且伴有振動的情況，就更容易使伸縮縫損壞；寬幅橋面設置的縱向伸縮裝置的跨中撓度較大，容易在振動時造成橡膠條的開裂和型鋼的變形；接縫兩側混凝土存在高差，在車輛荷載的反復作用下，也會加速伸縮縫的損壞。

3.7 伸縮縫自身缺陷

伸縮縫生產工藝條件要求較為嚴格，各種材料的材質、性能和生產加工要求嚴格，稍不注意就容易出現質量問題，造成伸縮縫的早期破壞。

4 模數式伸縮裝置的更換技術

4.1 混凝土鑿除及拆除原伸縮縫

在進行維修及更換之前，需要先拆除已損壞的伸縮縫。用風鎬將安裝伸縮縫范圍內的混凝土鑿開，根據施工圖紙鑿到原設計預留尺寸，并將原預留槽鑿毛。露出舊伸縮縫及原橋梁固定伸縮縫的預埋鋼筋，清理廢料。用氣割設備斷開伸縮縫連接鋼筋及橋梁預埋鋼筋的連接，注意不能燒到原橋梁預埋鋼筋，將伸縮縫割斷拆除。

4.2 整理預埋鋼筋及槽內植筋

將槽內的錨固筋理順，對原有錨固筋進行調整，預留鋼筋數量要與設計圖紙相符，如果原有預埋筋損壞嚴重，則根據實際情況及施工規范進行植筋，植筋錨固時長一般為10 d。

4.3 安裝伸縮縫

安裝時最好選擇在10～20 ℃的溫度范圍內進行固定伸縮縫的焊接。安裝前對伸縮縫各梁之間的間隙進行檢查，并符合設計及規范要求。安裝時，要保證伸縮縫與橋梁機構縫兩者的中心線在一條直線上，并使其順直向與垂直縫向的頂面標高達到設計標高要求，然后根據圖紙要求進行水平鋼筋的橫向聯接。為了保證伸縮縫的穩定性，需要在位移箱緊靠邊梁的兩側與橋梁結構之間焊接固定鋼筋，還可在預埋鋼筋上焊接伸縮縫的錨固裝置，確保伸縮縫在使用過程中不會出現位移。

4.4 混凝土重新澆筑

伸縮縫安裝結束后就要進行混凝土的重新澆筑，在澆筑前，施工人員需要在伸縮縫的間隔處嚴格按照要求填充塑料泡沫，防止在澆筑過程中混凝土堵死伸縮縫間隙，影響伸縮縫的使用。在填充塑料泡沫后，才能安裝模板，檢查模板解封后，將預留槽清晰干凈后才能進行混凝土的重新澆筑，澆筑過程中需要進行適當的振搗，以保證澆筑后混凝土的密實度。為了保證伸縮縫周圍混凝土的強度，一般使用C50特快硬微膨脹硫鋁酸鹽水泥混凝土，達到提高施工效率的目的。

4.5 混凝土的養護

由于特快硬微膨脹硫鋁酸鹽水泥混凝土早期強度高，養生24 h后即可達到設計強度的70%，澆筑混凝土結束后就要采取覆蓋麻袋等措施，并保持外表濕潤。

5 結束語

本文對高速公路橋梁伸縮縫損壞的原因進行了分析，并研究了伸縮縫的維修更換技術。在伸縮縫發生損壞時，應及時進行修復或更換，確保其處于正常工作狀態。在伸縮縫維修施工中要保證安裝定位、錨固、焊接及混凝土澆筑養護等施工環節的施工質量，才能確保伸縮縫性能發揮，更有效地保障橋梁的安全運行。

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2095－6835（2018）18－0068－03

U445.7

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.18.068

丁鵬程（1981—），男，安徽合肥人，碩士研究生，工程師，從事高速公路養護管理工作。

〔編輯：張思楠〕