橋梁病害防治探索

王洪江 （中鐵四局集團有限公司，安徽 合肥 230022）

0 前言

隨著我國交通基建事業的飛速發展，大批高等級公路建成投入運營，但是由于設計、施工、運營等方面原因，運營期間常出現各種病害,其中橋梁工程是道路交通的主要組成部分，由于其結構的重要性及復雜性，其病害影響更為突出，病害的整治成本代價更大，造成社會影響惡劣，因此做好橋梁病害的防治工作尤為重要。

1 橋梁結構的常見病害

不同結構部位出現的病害既有類似之處，也有不同之處，均會不同程度降低結構承載力和耐久性。

①墩身：鋼筋銹脹、裂縫、鋼筋保護層不足、空洞露筋、表面混凝土剝落等。

②蓋梁：正負彎矩裂縫，斜向裂縫，橫向預應力管道空洞、預應力損失超差，抗震擋破損或澆筑不密實等。

③簡支梁或先簡支后連續梁：正負彎矩裂縫，沿預應力管道縱向裂縫，橫隔板開裂，鉸接縫、濕接縫滲漏水等。

④連續梁：跨中下撓，跨中及墩頂范圍正彎矩、負彎矩區裂縫，預應力管道未灌漿或灌漿不充分，預應力損失超標，底板支座附近、鋼筋密集區或預應力管道密集區出現混凝土空洞，管道實際位置偏差較大，箱內混凝土超方，箱內積水等病害。

⑤支座：支承墊石混凝土空洞、開裂、破損，支座存在不同程度的變位過大、鋼板銹蝕，甚至出現剪切變形等病害情況。支座作為上下部連接的重要構件，承擔著上部結構的反力和變形可靠地傳遞給下部結構，因此其病害情況應引起足夠重視。

圖1 預應力管道病害

⑥伸縮縫：伸縮縫內雜物填充現象較為普遍，伸縮縫處混凝土存在干裂、剝落、露筋，橡膠止水帶破損及局部脫落，甚至伸縮縫垃圾填塞喪失伸縮功能等病害。

⑦其他結構：鋼筋銹脹，混凝土不密實、空洞，露筋，滲漏水等。

圖2 混凝土空洞

圖3 箱內積水

2 病害成因分析

目前國內橋梁結構病害主要原因有，一是由于設計建造年代較早，原標準較低，后期超負荷運營而產生；二是建造期間施工技術的局限性而造成的病害；三是由于結構老化、耐久性不足形成的病害。不同的病害成因還需要進行具體分析。

2.1 裂縫

混凝土裂縫是最為普遍的病害之一，一般分為結構性裂縫和非結構性裂縫。結構裂縫是由于結構承載力不足引起的裂縫，主要有正負彎矩裂縫、剪切裂縫、扭曲裂縫以及局部應力裂縫等。非結構裂縫有收縮裂縫、溫度裂縫、銹脹裂縫等。裂縫嚴重時可發展為貫穿裂縫、U形裂縫、環狀態及網狀裂縫等，直接影響了結構的承載力和耐久性。具體產生裂縫的原因有：①施工及養護期間溫控工作不到位，致使溫差造成的應力超過混凝土的抗拉應力從而開裂;②混凝土施工攪拌、運輸以及坍落度等質量問題；③模架支撐體系差異變形超標造成混凝土開裂;④運營期間橋梁承載力不足，造成相應結構位置發生裂縫；⑤環境侵蝕引起的鋼筋銹脹，以及凍融等；⑥運營荷載超限。

2.2 跨中下撓、預應力損失及管道壓漿不密實

這種病害是連續梁最為嚴重的病害之一，據某連續梁的實際檢測情況，發現部分預應力管道處于半填充狀態甚至無填充狀態，部分預應力損失甚至超過50%，跨中撓度嚴重超標并持續增大。造成這種病害的主要原因有：①可能由于預應力筋的布置線形不合理，預應力筋難以張拉達到設計內力；②部分先穿束的預應力管道澆筑混凝土時出現漏漿堵管,沒有及時處理,致使張拉及壓漿工作不到位；③預應力管道內水泥漿配比不合理，泌水蒸發后形成無水泥漿填充保護的空腔狀態，使該處的預應力筋失去保護；④預應力筋張拉時沒有嚴格執行雙控，伸長量偏差較大時未查找原因；⑤設計對荷載長期效應下混凝土的徐變變形和預應力松弛損失的影響預估值偏低。

2.3 截面尺寸超差、預應力管道移位

①模板設置不當，或混凝土坍落度及澆筑工藝控制不當造成混凝土澆筑超方，嚴重者甚至超方10%以上，嚴重增加自重；②未嚴格按規范設置預應力管道定位筋，澆筑混凝土時管道上浮或側移等；③模板漲模跑模，致使鋼筋和預應力管道發生相對位移；④位置沖突時對鋼筋及預應力管道處理不當等。這些因素將造成結構物自重增加，預應力管道局部不平順，增加預應力管道摩阻，甚至張拉時有造成混凝土局部崩裂等問題。

2.4 鋼筋銹脹

混凝土中的鋼筋在具備條件后便會發生銹蝕以及進一步發展銹脹,主要原因有：①保護層混凝土自身缺陷干縮裂紋,有害物質能夠侵入到鋼筋表面使砼PH值降低,使鋼筋發生侵蝕;②鋼筋由于自身的成分不均勻性和活潑性，在發生碳化腐蝕，氯鹽、硫酸鹽等侵蝕后出現膨脹，混凝土便會開裂。

2.5 混凝土不密實、空洞、露筋、滲漏水

造成該類質量缺陷的原因較多，主要有以下方面：①混凝土拌和質量差，和易性不好，鋼筋密集處混凝土難以順利到達；②混凝土的分層澆筑控制不當，一次下料過多，局部超過振動棒的作用半徑，造成漏振；③模板拼縫、接頭處密封不好，板縫過大引起漏漿；④砼振搗時鋼筋墊塊移位，或墊塊太少；⑤混凝土現場施工組織不好，工序銜接不到位，不按方案及規范要求操作影響質量。

3 病害預防與整治

3.1 病害預防

3.1.1 橋梁跨中下撓、預應力損失、箱體開裂的預防措施

①優化設計,改善預應力筋的布置及張拉方式；②優化混凝土配合比，提高混凝土性能保障耐久性，減少混凝土的收縮徐變；③選擇可靠的施工工藝，保證預應力施工質量及管道注漿密實度，減少預應力損失；④梁體內預留部分預應力備用管道；⑤建立橋梁健康監測機制，形成長期完整的監測數據，對病害的整治提供可靠依據。

3.1.2 鋼筋銹蝕的預防措施

①提高混凝土的耐久性、耐腐蝕性等性能；②保證施工質量確保鋼筋的保護層厚度；③合理養護、溫度控制，減少混凝土外觀裂紋；④侵蝕環境惡劣、防腐要求高的結構部位，還應采取環氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋等，混凝土表面涂封閉層、防滲層等，以及采取混凝土添加阻銹劑，電化學保護等預防措施。

3.1.3 混凝土超灌、預應力管道移位的預防措施

應做好優化模板設置保證結構尺寸，做好澆筑工藝控制，保證澆筑不超方；預應力管道定位要牢靠、定位筋間距要滿足規范要求，同時在管道安裝、混凝土澆筑過程中保證預應力管道不變形、不漏漿。

3.1.4 凍脹的預防措施

要嚴格按照規范冬期施工的要求做好施工控制，避免混凝土凍害。冬期即將來臨時，預應力管道注漿施工，要充分考慮到預應力管道內漿體所泌水分受到波紋管的阻隔短期內難以及時泌出蒸發，即使注漿后達到一定強度，梁體降溫至零度以下時，預應力管道也可能發生徑向凍脹，梁體外側極易出現沿預應力管道走向的裂縫，應做好保溫防護工作。

3.2 病害整治

3.2.1 橋梁跨中下撓、梁體開裂等病害整治

跨中下撓、預應力損失、箱體開裂等病害發展相互影響，惡性循環。預應力筋在高應力狀態下對腐蝕損壞相當敏感（即應力腐蝕），造成預應力筋的腐蝕部位斷面缺損，甚至嚴重降低橋梁的承載能力和結構安全性。為了減小梁體跨中繼續下撓，提高主梁壓應力安全儲備，提高梁體的承載力，最常采用體外預應力加固技術。體外預應力加固由于其施工便捷，后期易于維護，加固體自重增加不多等特點，現已被廣泛采用。

在原結構外側新增澆筑一層鋼筋混凝土，增加結構截面尺寸，以及在加厚層中增設預應力。這種加固措施可以起到補強效果，但是，加固體自重較大，需要消耗部分橋梁承載力，甚至對橋梁受力更不利，同時新加設的加固體屬于二次受力結構體外（或體內）預應力張拉后，才逐步參與承受荷載，原結構處于高應力、大變形的狀態時，加固體的應力和應變可能始終處于一個較低的水平，甚至由于砼收縮及隨同原結構繼續變形等影響而自身出現新的裂縫，因此設計時對加固體自重、材料性能及結構尺寸等都要合理考慮，以提高加固效果。

正彎矩區頂板、翼板出現裂縫時，除進行加固補強外還應重做橋面鋪裝進行封閉防水。

3.2.2 裂縫及不密實、空洞的整治

對于裂縫的整治通常根據裂縫寬度、深度、位置等情況采用表面封閉法、壓力灌漿法及自動低壓滲注法等處治。結構裂縫可以在開裂部位粘帖鋼板條、碳纖維板進行加固補強，加固后基本不影響外觀，自重增加也不多，加固效果也較好。粘貼鋼板加固前要根據病害位置及具體情況，設計出鋼板厚度、形狀尺寸、粘貼方向等進行設計，粘貼時要保證粘貼質量，鋼板與混凝土表面應具有良好的粘結，不能有空隙。

混凝土不密實一般采取注膠法或灌漿法進行處置,一般較小空洞可以鑿除松散混凝土然后灌注微膨脹混凝土進行處理,較大空洞或重要部位（如錨具的位置）要會同監理及設計確定處理方案,再進行處理。

4 結語

橋梁結構的安全健康首先要立足于提高建造質量，創建品質工程,做好質量缺陷的防范工作。在橋梁病害發生后，需要對橋梁的工作性能和承載能力進一步進行檢測、鑒定、評估，根據橋梁病害具體情況合理確定整治措施，盡最大努力保證橋梁運營安全，減少經濟損失及社會影響。