高速公路橋梁工程驗收環節試驗檢測技術 及成果應用

賴盛君

(寧德沈海復線高速公路有限責任公司，寧德 352100)

1 引言

近幾年，福建省加大了對高速公路工程建設的投資，極大促進了高速公路項目的發展。 高速公路橋梁工程是一項施工周期長，投入高的工程，對于質量的要求較高。如不慎出現質量問題，將給社會帶來巨大的經濟損失。福建省質監局對于橋梁工程的竣(交)工驗收格外重視，對于質量缺陷問題慎之又慎。 因此在整個橋梁工程的建設周期內，試驗檢測充當著一個重要的角色。

試驗檢測工作作為橋梁工程施工質量的評定和竣(交)工驗收的依據，通過試驗檢測，可以：(1)合理地選擇原材料，優化原材料的組合，提高工程質量，降低建設成本，節約工程造價；(2)確定新材料的使用品質，為提升新材料的質量提供技術支撐，為發展新技術做出貢獻；(3)不斷改進施工工藝，優化施工流程，保障施工質量；(4)確定工程內在質量和外觀質量，及時發現、消除工程質量隱患；(5)為分析工程質量事故的原因提供佐證， 為實事求是地處理工程事故提供科學依據[1]。

2 驗收環節試驗檢測技術綜述

高速公路橋梁工程竣(交)工驗收檢測的主要內容包括外觀損傷、內部缺陷、材質狀況參數檢測及力學性能綜合試驗等。

2.1 外觀損傷

由于荷載作用、施工缺陷、材料特性、環境因素、通車運營等影響，混凝土橋梁不可避免會產生開裂、蜂窩、麻面、水蝕、保護層脫落等病害。特別是結構裂縫，成為了混凝土橋梁的主要病害特征。 《公路橋涵養護規范》(JTG H11-2004) 對混凝土橋梁使用階段不同部位裂縫最大寬度有嚴格限制， 其寬度和分布特征對評價橋梁結構安全性能有重要作用[2]。 因此，裂縫一直是混凝土橋梁外觀檢測的重要內容。

目前外觀損傷需要借助檢測支架或者檢測車等設備接近結構表面，以人工目測為主，工作量大、效率低，對檢測人員的專業知識和經驗要求較高。 檢測周期長、 強度大、費用高，大量的檢測記錄還需人工進行整理和匯總。現場外觀損傷檢測如圖1 所示。

圖1 外觀損傷檢測照片

2.2 內部缺陷

混凝土橋梁在施工澆筑階段， 由于施工人員操作不當、職業素質不高，引起漏振、離析、石子架空等，易形成空洞、夾層、蜂窩等質量缺陷，造成混凝土強度降低。對于預應力混凝土橋梁而言，除了結構混凝土澆筑質量，預應力孔道施工狀況和壓漿密實度均對鋼束的安全性和耐久性有較大影響。 常用的內部缺陷無損檢測方法有： 超聲法、沖擊回波法、雷達法等[3]。沖擊回波法檢測內部缺陷現場測試如圖2。

圖2 沖擊回波法檢測內部缺陷照片

2.3 材質狀況參數檢測

在混凝土橋梁竣(交)工驗收過程中，混凝土作為主要的原材料之一，是檢測的主要對象。 主要檢測內容包括：混凝土強度和碳化深度、結構尺寸、鋼筋保護層厚度以及墩臺的豎直度。 根據交通部《公路工程竣(交)工驗收辦法實施細則》(交公路發[2010]65 號)、《福建省公路工程竣(交)工驗收質量檢測辦法》(閩交建[2016]188 號)等，按照表1 的規定對橋梁工程項目進行抽樣檢查。

2.4 力學性能綜合試驗

橋梁力學性能綜合試驗又稱荷載試驗， 最基本的目的是了解橋梁結構的實際工作狀態， 檢驗橋梁結構整體的施工質量與受力性能，對橋梁結構的正常使用性能、強度、剛度、裂縫等各項指標做出全面的評價，并對橋梁結構的實際承載能力做出科學的評估，為橋梁竣(交)工驗收提供重要的科學依據以及為橋梁的管養維護提供合理的建議。

荷載試驗主要包含橋梁的靜、動載荷試驗。新建的大中型橋梁或者具有特殊設計的橋梁， 為保證橋梁建設質量，竣(交)工時一般對影響橋梁結構安全及耐久性等方面要求進行評估、檢測評定，必要時應按照《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/TJ21-2011)進行橋梁荷載試驗，并把實驗結果作為評定橋梁工程質量優劣的主要技術資料和依據[4]。

橋梁靜載試驗主要包括測試橋梁控制截面的應變、應力、 位移和裂縫等在等效設計荷載的靜力荷載作用下的反應； 橋梁動載試驗主要包括測試橋跨整體結構的動力特性參數和沖擊系數。

3 檢測成果應用

管理部門可以合理利用檢測結果， 在指導后期維修加固施工以及運營養護方面進行有效運用。 橋梁力學性能綜合試驗能夠為橋梁結構技術狀況及承載能力評定和日后養護、維修、加固的決策提供科學依據和支持。

4 工程案例

寧德沈海復線柘榮至福安段高速公路是國家高速公路沈陽至海口縱線擴容工程、海峽西岸經濟區“三縱八橫三環三十三聯”高速公路網布局中“二縱”的重要組成部分，是溝通“海峽西岸”和“長三角”兩大經濟區的快速通道， 也是省、 市 “十二五” 縣縣通高速項目， 路線全長52.82km。 項目概算批復43.65 億元，工程建設期共3 年。于2015 年9 月通車運營，運營兩年后開展竣工驗收前質量檢測。 本次檢查6 個標段(A5-A10 標段)橋梁工程，主線橋合計27 座橋。 根據實施細則的要求，項目建設單位委托具有交通部頒發的具有有效的公路工程試驗檢測綜合甲級資質的第三方檢測單位現場對橋梁工程進行竣工驗收前質量檢測。

4.1 外觀損傷檢測結果

外觀損傷檢測發現主要存在預制T 梁混凝土掉塊露筋以及翼緣板縱向裂縫、 現澆箱梁縱向裂縫以及混凝土空洞露筋、支座剪切變形等缺損狀況。檢測結果匯總如下表2。 應及時組織竣(交)工修復單位對缺損情況進行修復。其中對于混凝土超限寬裂縫，應組織專家對其是否為受力裂縫及是否影響結構承載能力進行分析論證。

表2 交工驗收前橋梁工程質量檢測結果匯總表

4.2 內部缺陷檢測結果

預制T 梁以及現澆箱梁因現場鋼筋間距控制不到位，澆筑混凝土時振搗不充分，存在多處混凝土空洞露筋露波紋管的缺陷情況。 建設部門根據存在的質量缺陷情況，抽取若干橋梁開展靜動載試驗，結合試驗結果探明內部缺陷對橋梁整體受力的影響程度。

4.3 材質狀況參數檢測結果

材質狀況參數的抽樣檢測， 本項目橋梁工程檢測結果表明：①混凝土強度檢測的合格率較高，基本能夠滿足設計強度要求，合格率達到95%以上；②鋼筋保護層厚度檢測的合格率差異性較大， 梁底的鋼筋保護層厚度合格率在75%～85%之間，腹板的鋼筋保護層合格率能夠達到90%，主要原因在于施工過程中梁底鋼筋的保護層墊塊控制不到位、灌注混凝土時鋼筋網存在偏離或者上浮的情況； ③混凝土尺寸的合格率基本能夠達到95%以上；④墩柱垂直度合格率能夠達到90%。

4.4 力學性能綜合試驗結果

全路段抽取5 座大橋開展荷載試驗檢測項目，通過對靜載試驗的應變、撓度、裂縫和動載試驗的頻率、沖擊系數等試驗結果的分析， 表明橋梁結構的承載能力能夠滿足設計荷載等級的要求。 局部內部缺陷的存在，對橋梁結構局部強度有影響，但對橋梁結構的整體受力影響較小，建議按照規范進行修復，保證結構使用的耐久性。

5 結語

(1)高速公路橋梁工程試驗檢測技術能夠有效地提升橋梁建設質量，保障結構運營安全和人民交通出行安全；

(2)橋梁工程的高質量和高穩定性是其為社會經濟發展做出貢獻的根本保證，必須重視橋梁試驗檢測技術，用好檢測成果，為交通事業服務[5]；

(3)利用好檢測結論，針對性地處理工程中遇到的難題，可以有效節約施工成本，把握施工質量和減少不必要的施工資源、工期的浪費；

(4)高速公路橋梁工程試驗檢測結果可以較好地為今后項目改進施工方法、提升施工技術和工藝提供服務；

(5)通過竣(交)工試驗檢測，可以確定工程的可靠性，為橋梁順利投入運營提供可靠依據， 同時為橋梁的長期養護提供完整的初始狀態數據， 為今后同類型橋梁設計與施工積累實際資料。