既有橋梁預防性養護設計方法

張 健

(遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 沈陽市 110166)

1 預防性養護的目的及意義

特大橋及大橋的設計使用年限為100年，中橋的設計使用年限為50～100年，小橋及涵洞的設計使用年限為30～50年。橋梁能否達到設計使用年限取決于設計、施工及養護，近幾年，橋梁的預防性養護工作剛剛開展，國內對橋梁預防性養護設計的相關技術還不成熟。如何對橋梁做好預防性養護設計，提高橋梁的耐久性能，延長橋梁的正常使用年限，是預防性養護工作的關鍵。

2 預防性養護材料的選擇

2.1 耐久性維修的材料

(1)裂縫修補膠

橋梁裂縫修補時采用注射或壓力灌注膠的性能指標須符合表1的規定。

表1 裂縫修補膠性能指標

(2)銹轉化劑

銹轉化劑主要用于混凝土剝落后鋼筋外露銹蝕部位的除銹、防銹，性能指標須符合表2的規定。

(3)聚合物砂漿

結構混凝土剝落、露筋部位，鋼筋除銹后采用聚合物砂漿維修。適用于厚度不大于30mm的缺損部位維修，性能指標須符合表3的規定。

表2 銹轉化劑性能指標

表3 聚合物砂漿性能指標

2.2 滴水檐

采用直角形3.0cm×3.0cm的鋁合金條或耐老化橡膠條在上部結構兩側邊梁外翼緣距外側5～10cm位置，采用錨固和粘貼的方式設置于翼緣底緣，粘貼時可用結構加固用膠粘劑。

2.3 集水裝置

集中排水裝置設置于對應伸縮縫的兩片主梁外側翼緣及腹板處，通過伸縮縫橡膠條止水帶將橋面雨水導入接水槽內，由接水槽傳入雨水斗，最后統一由排水管排到橋下特定位置。目的是防止橋面雨水侵蝕上、下部結構而受水害影響導致梁體混凝土腐蝕、鋼筋銹脹等。集水裝置中的雨水斗采用不銹鋼制成，與主梁采用鉚釘連接；接水槽采用1.5mm厚鍍鋅鋼板，沿伸縮縫方向布置到主梁翼緣根部，與主梁采用鉚釘連接；排水管采用DN100普通UPVC實壁排水管，粘接連接，排水管道在安裝時應盡量靠主梁、蓋梁及擋塊進行安裝。

圖1 集中排水裝置構造圖

2.4 防腐防滲涂裝

混凝土采用的防腐防滲涂裝應具有良好的附著性、耐堿性以及耐腐蝕性。涂裝系統由底涂層、中間涂層和面涂層組成。底涂層應具有滲透性能，面涂層應具有抗老化性能。底涂層宜采用環氧封閉底漆，中間涂層宜采用柔性環氧中間漆，面涂層宜采用柔性聚氨酯面漆；三層涂裝均須滿足所采用材料的相關技術要求。配套涂層體系的技術要求見表4：

表4 配套涂層體系的技術要求

2.5 瀝青橋面微封層

瀝青橋面微封層是由砂、水和特質瀝青還原劑組合而成。砂必須是干凈、堅硬且不規則的金剛砂或玄武巖材料，不含土、灰、鹽堿和有機物。水必須是干凈的飲用水，為常溫狀態。特質瀝青還原劑與瀝青必須能夠緊密粘合，為防水性好且能阻止鹽和其它物質滲入路面的防水性材料；材料中含高分子聚合物，能有效延長瀝青路面的使用壽命；其性能指標須符合表5的要求：

表5 特質瀝青還原劑性能指標

3 預防性養護設計的方法及要點

養護前僅針對橋梁檢查時存在表觀病害進行耐久性維修，之后對橋梁進行預防性養護，整項工作不對橋梁結構或構件進行加固，不提高原結構或構件承載能力。

3.1 耐久性維修設計

在橋梁檢查時對存在的表觀病害進行徹底維修，將橋梁技術狀況等級提升為1類再進行預防性養護工作，以達到提高橋梁的耐久性能及延長正常使用年限的目的。

(1)對寬度在0.15mm以下的受力裂縫，采用裂縫封閉膠對其進行涂刷封閉處理；對寬度在0.15mm及以上的受力裂縫，采用裂縫封閉膠對其進行注膠封閉處理。

(2)銹脹裂縫及混凝土剝落露筋部位，先鑿除腐蝕破損的混凝土，鋼筋除銹后采用聚合物砂漿進行維修。在鑿除混凝土時需多鑿除一部分未破損的部位，以方便鑿成正規形狀及新舊混凝土的結合。

(3)對伸縮縫裝置的型鋼斷裂或嚴重變形及錨固區混凝土受力過大以致于影響到正常伸縮功能的，須整體更換伸縮縫裝置。橡膠條止水帶如有斷裂、破損現象，須整體更換橡膠條。

3.2 上、下部結構預防性養護設計

橋梁在受力狀態下及受水蝕作用下均會產生病害，故全橋病害進行耐久性維修之后，須對水蝕作用部位做預防性養護：

(1)對全橋邊梁外側翼緣處設置滴水檐，防止雨水通過翼緣侵蝕梁體，造成主梁水害。

(2)對應伸縮縫處翼緣、腹板位置設置集中排水裝置，即將橋面雨水通過伸縮縫止水帶導入集水裝置內，統一排到橋下固定的位置。

(3)兩側邊梁外側翼緣、腹板外側及梁底面涂刷防腐防滲涂裝；全橋伸縮縫處墩臺蓋梁(含擋塊)全部側面、底面及頂面均涂刷防腐防滲涂裝；全橋伸縮縫處墩柱表面均涂刷防腐防滲涂裝。若橋梁地理位置于沿海氣候環境下，須對全橋墩臺蓋梁及墩柱表面進行涂刷防腐防滲涂裝。

3.3 橋面系預防性養護設計

維修橋面鋪裝、伸縮縫裝置及防撞護欄的病害之后，橋面系也須對水蝕作用部位做預防性養護：

(1)橋面鋪裝瀝青采用超薄微封層防腐，延長橋面瀝青鋪裝的使用壽命。

(2)全橋防撞墻涂刷防腐防滲涂裝；防撞鋼護欄、防撞墻頂鋼管扶手涂刷防銹漆。

(3)若泄水管過短或有損壞，須進行接長或更換，防止橋面雨水侵蝕梁體。

3.4 注意事項

上、下部結構在橋梁修建時若已做防腐防滲涂裝，在后期預防性養護時須檢查已做的防腐防滲涂裝是否存在老化、起皮及脫落現象。若存在的面積較小，應將老化部位打磨之后重新涂刷；若存在的面積較大，應將整個構件打磨去除原涂裝之后重新做防腐防滲涂裝。

混凝土防腐防滲涂裝包括基面處理、底涂、中涂、面涂四道工序：

(1)基面處理是使用高壓水射流清洗設備提供高壓水去除梁體表面塵土及污漬。清洗時如發現構件混凝土有松動須進行處理，去除腐蝕、疏松混凝土，去除外露鋼筋銹蝕層，將混凝土剝落部位進行維修。清洗要求高壓水射流沖洗作業完成后的混凝土

基面不得有腐蝕、松動、油污。處理完基面要求堅實牢固，對局部銹脹、空鼓部位須采用人工鑿除后重新清洗。混凝土基面清洗建議采用專業設備，清洗應全面，混凝土表面不得有遺漏。由于鋼護欄清洗位于橋面，產生的廢水應及時排除，不得污染橋面鋪裝及主梁且不能對過往車輛產生影響。

(2)混凝土表面防腐防滲涂裝分底涂、中涂、面涂，三道施工工序均可采用滾筒涂刷或噴涂，要求涂刷均勻無遺漏，發現露底需及時補刷。配套涂層體系按表6規定進行：

表6 配套涂層體系

注：涂料品種、涂刷次數和干膜厚度均可根據工程實際進行適當調整

4 結論與展望

對小修后技術狀況等級可達到1類的既有橋梁，提出了耐久性維修和預防性養護設計的方法及要點。橋梁耐久性維修方法、主要排水方式及防腐防滲涂裝的設計均參考工程實際。主梁翼緣處滴水檐的形式及位置、集中排水裝置的設置、防腐防滲涂裝的材料及涂層體系在設計施工圖時均可作為參考。近幾年修建的特大橋、大橋幾乎都設計了滴水檐和泄水孔集中排水管，有效防止了橋面雨水對主梁的侵蝕作用。橋梁造價允許的前提下，新建橋梁時將預防性養護工作設計在施工圖中，可預防橋梁部分病害的發生和發展的速度，以達到提高結構的耐久性能及延長正常使用年限的目的。