雙曲拱橋預防性養護應用技術

董海軍 （安徽路達公路工程有限責任公司，安徽 安慶 246001）

0 前言

雙曲拱橋是一種獨特的橋梁結構形式，其結構新穎，外形美觀，在我國早期公路橋梁的建設中得到廣泛的應用。目前我國在用雙曲拱橋數量不多，主要集中運營在國省干線上，大部分始建于上世紀六七十年代。由于設計、施工的經驗不足以及其他各種原因，結構存在一定的缺陷，尤其近年來大型運輸車、超重超限車的增多，以及外界種種因素的作用和影響，導致荷載標準低的雙曲拱橋結構產生病害，出現缺陷[1]。全部拆除重建既不經濟，也不符合我國國情，因此有必要對現有的雙曲拱橋進行準確的檢查分析，對這些橋梁的使用狀況進行客觀實際的檢測與評定，有些急需進行預防性養護與加固維修改造。預防性養護實質是在適當的時間，將適用的技術措施，應用在適宜的部位上；本文主要結合水吼大橋及近年來在雙曲拱橋施工和養護工作中的經驗，針對雙曲拱橋中經常出現的一些主要病害提出預防性養護的應用技術方案。

1 工程概況

水吼大橋（橋梁編號：X096340824L0010）位于安徽省潛山市X096店水路上，跨越潛河；上部結構為4x35m（凈跨徑）雙曲拱橋，矢跨比1/6，4拱3波，實體墩臺，橋面全寬8.4m，凈寬7.6m，全長180.5m。老橋設計荷載汽-15，于1981年建成通車，2008年該橋面更換為鋼筋混凝土橋面；已建成通車運營近40年。

圖1 水吼大橋原貌

2 主要病害及成因分析

在2017年對該橋定期檢查及技術狀況評定檢測中，發現多處病害：主拱拱肋共計63處鋼筋銹脹、局部部位混凝土破損及碳化，7個拱肋底面整跨范圍滲水污染，1個拱肋背面出現長1.6m的縱向裂縫，6個主拱拱波背面縱向開裂，累計長度10.8m；28個腹拱圈在拱頂位置存在橫向貫通開裂，11個拱上橫梁混凝土破損、存在鋼筋銹脹，累計107處；2個拱上立柱鋼筋銹脹，2個腹拱圈受火燒有煙熏痕跡，導致混凝土輕微松散，存在混凝土剝落現象，8個拱上側墻實腹段存在滲水現象。成因主要是由于橋梁建造年代久遠，設計荷載標準偏低，施工質量控制較差，導致主拱及其它構件局部鋼筋保護層厚度不足，致使鋼筋外露，局部破損；橋梁整體受力性能不好，產生擾度不均勻，結構的橫向聯系不夠，構件剛度小；腹拱跨中未設置變形縫，致使腹拱拱圈開裂[2][3]。

3 總體預防性養護技術方案

雙曲拱橋預防性養護主要解決：橋梁現有病害；彌補橋梁設計、建造和加固工后的缺陷；采用先進的技術措施和新型材料，預防新的常見病害重復產生；兼顧橋梁的美觀等4大問題。

①對主拱拱波開裂及腹拱圈開裂位置進行注漿方案。

②對主拱拱波、腹拱圈混凝土損壞、剝落、露筋銹蝕等缺陷，采用水泥基滲透結晶漿料噴涂，表面噴涂抗腐抗滲材料。

③對主拱拱肋、拱上立柱、橫梁混凝土等損壞、剝落、露筋銹蝕等缺陷，采用無機聚合物砂漿修復，表面噴涂抗腐抗滲材料。

④主拱拱肋修復完成后，粘貼雙層碳纖維布方案[4]。

⑤主拱兩側與腹拱頂兩側部安裝止水帶；清理伸縮縫、泄水孔，并更換橋面橫向排水管。

⑥橋墩基礎四周開挖至巖石面后回填C20片石混凝土加固，恢復橋墩河床地面線至橋基礎頂面。

⑦橋梁兩端增設限寬墩。

4 關鍵預防性養護應用技術

4.1 大面積水射流基面處理技術

圖2 拱肋混凝土破損，腹拱頂開裂，立柱及橫梁混凝土破損，側墻滲水

采用道橋多功能養護機高壓水射流混凝土無損基面處理。將設備壓力調至合適的壓力值，高壓水射流自動探測混凝土表面松散剝落及有缺陷的部分并將其清除，區別于傳統的機械式破除方式，為后續施工提供“毛、糙、凈”理想的施工基面；使基面狀況包括打掉松動碳化層，使銹蝕鋼筋等情況完全顯露出來；裂縫分布、寬度、走向都清晰展現；表面灰塵、油漬全部清理干凈，為下一步針對不同病害分類處理提供理想條件。

水射流技術震蕩力小，不會對混凝土結構造成裂縫，同時避免了邊角裂等，也不會對原有結構產生聲波傳遞。在不除銹的情況下，僅利用水產生超高壓，耗水量小，水施工過程環保無粉塵、節水節能。高壓水射流技術進行表面處理清理干凈徹底，且不傷害原混凝土，為橋梁預防性養護做好基面處理。

4.2 采用水砂混合除銹技術及涂刷遷移型鋼筋阻銹劑新材料

使用道橋多功能養護機清除表面松動混凝土后，采用水砂混合技術對銹蝕鋼筋除銹。水砂混合除銹技術區別于普通噴砂工藝，水砂混合技術作業效率更高而且噪音小、無灰塵飛揚，對環境友好；對比傳統除銹方式有著高效、優質、環保等特點。

在上述基面處理步驟施工完畢后，鋼筋表面因水砂除銹后會有一定的反銹現象發生，待鋼筋表面水干后，對鋼筋表面涂刷遷移型鋼筋阻銹劑，直接涂刷在鋼筋表面，防止鋼筋表面再銹。在涂刷防銹劑后，鋼筋表面顏色會發生變化，由銹黃色轉為黑色，可以利用顏色的色差檢查鋼筋表面是否有漏涂防銹劑；之后用改性環氧砂漿進行修補處治。

4.3 采用無機聚合物砂漿對混凝土的薄層修復技術

無機聚合物修補砂漿操作簡便，施工時只需在材料中加水攪拌即可。材料經過高分子聚合物改性，對混凝土構件的結合力極強，鏝抹時不垂落，可薄層修復用于構件的平面、立面及頂面。硬化后不收縮、不開裂、強度高；能恢復結構強度，防止外界因素對鋼筋的侵蝕。

無機聚合物修補砂漿修復的施工需根據混凝土脫落厚度選擇不同的修復次數。另外針對混凝土碳化嚴重的部分考慮大面積涂抹，而對于狀況較好的部位，則局部修復即可。人工修補時，首層應壓緊、壓實，若修復厚度大于20mm時應分層壓涂，每層厚度10mm左右。

4.4 采用環氧砂漿對混凝土裂縫的處理技術

裂縫的處理，根據裂縫的寬度選擇不同的處理方法；如果裂縫寬度在0.15mm以下，則直接使用CH-CT裂縫封堵膠對其進行封閉處理即可；如果裂縫寬度在0.15mm以上，使用CH-DB低粘度裂縫補強膠對混凝土裂縫進行注膠處理。

裂縫封閉處理:按照產品說明書要求配兌環氧樹脂封縫膠，用毛刷或膠輥粘膠涂刷于要求裂縫封閉的混凝土表面。封縫膠應分兩次縱橫向涂刷，后次縱向（或橫向）涂刷應在前次橫向（或縱向）涂刷膠液成膜并指觸干燥時進行。每次涂刷應細密重迭和均勻，保證涂刷膠液不流淌或流淌后應即時補刷，膠液固化后膠膜均勻、密實封閉裂縫。

裂縫灌膠處理：裂縫注射前的準備，查清裂縫的長度、寬度、走向、貫穿及漏水情況，確定注射位置及注射間距。粘結注射端口，在確定注射的位置粘接注射端口，其間距在200～300mm，應特別注意涂抹粘接劑時防止堵塞注射端口。涂抹封縫，使用封縫膠涂抹裂縫表面，涂抹厚約3mm，寬約25mm，封縫好6個小時以后才能進行下道工序的施工。連接注射管，水平孔從任意端開始，垂直孔從最低處開始，依次向另外一端，把注射管連接到注射端口上，要保證所有的未注射端口處于開啟通氣狀態。注射CH-DB裂縫膠，要保證所有的未注膠端口處于開啟通氣狀態，確保注膠效果可靠。

圖3 拱波裂縫注膠

4.5 采用噴涂水泥基滲透結晶漿料對主拱及拱上結構拱波的處理技術

水泥基滲透結晶型防水涂料是一種用于水泥混凝土的剛性防水材料。其與水作用后，材料中含有的活性化學物質以水為載體在混凝土中滲透，與水泥水化產物生成不溶于水的針狀結晶體，填塞毛細孔道和細微縫隙，從而提高混凝土致密性與防水性。

水泥基滲透結晶生物涂層是按配方預先測量包裝供應的。把A產品包裝中的所有材料倒入盛有產品B（液體）的混合桶中，同時用電鉆和短漿攪拌混合。徹底混合幾分鐘，產生粘稠漿體。確保混凝土處于表面干燥的水飽和狀態，使用高壓噴涂機均勻噴涂在底表面。每次覆蓋厚度不要超過3mm，通常噴涂2～3遍；待表面干燥后噴灑一層密封劑（液體），用于增強性能的功效。濕養護至少一天以上，防止施工部位干燥。

4.6 采用粘貼雙層碳纖維布對拱肋的處理技術

在拱肋薄層修復完成后，工序為混凝土基底處理→涂底層底膠→找平膠找平→貼雙層碳纖維布→涂抹粘結樹脂→養護。

4.7 采用防腐抗滲和高耐污高硅新材料對主拱拱肋、拱上構件等部位的處理技術

在混凝土防腐處理完成，待養護48小時干燥后，涂刷混凝土防腐防碳化抗滲保護材料。通常可采用輥涂的涂刷方法，由于涂料干燥較快，每個刷涂面應盡量一次完成，否則易產生接痕。輥涂可用羊毛或人造毛輥。這是較大面積施工中常用的施工方法，毛輥輥涂時，不可蘸料過多，最好配有蘸料槽，以免產生流淌。在輥涂過程中，要向上用力、向下時輕輕回帶，否則易造成流淌弊病。輥涂時，為避免輥子痕跡，搭接寬度為毛輥長度的1/4。

5 預防性養護工后狀況

預防性養護工后運營三年多來，總體狀況良好，未出現其他病害。工后效果如圖4所示。

圖4 預防性養護工后

6 結語

①貫徹“預防為主，防治結合”的方針，加強對雙曲拱橋的檢査機制；定期對橋梁“體檢”，及時發現橋梁的病害，及時進行預防性養護。

②更加關注雙曲拱橋病害的成因，并預判病害的發展，是在橋梁尚處于良好，還沒有發生明顯的嚴重病害之前就進行的主動介入，對可能出現或已經出現的病害進行徹底的處治，彌補橋梁設計與建設中的不足，對非結構病害進行整體處治，將病害處理在萌芽狀態，防止或延緩病害的發生，達到延緩大修周期、提高橋梁的耐久性和延長使用壽命的目的。

③預防性養護應用技術可顯著抑制雙曲拱橋的病害。據此建議需不斷優化雙曲拱橋的預防性養護應用技術，加強新技術、新工藝和新材料的研究；保護好我國雙曲拱橋的歷史遺跡，增添當地原住古典的旅游風景線。

④該橋現場進行的應用技術，與其他雙曲拱橋的預防性養護應用可能存在一定差異，筆者在以后的研究工作中還需要進一步在室內和現場施工進行驗證。