混凝土板橋病害分析及加固措施研究

吳月紅

（佛山市建盈發展有限公司，廣東佛山528000）

0 引言

在廣東地區的公路橋梁建設中，橋梁圬工結構出現基礎沖刷是常見的現象，繼而造成橋梁基礎不均勻沉降及局部掏空，引發裂縫的產生。除此之外，數量較多的超限車輛也會對橋梁產生極大的負荷荷載，這也會導致混凝土橋梁內部產生較大的應力集中、變形現象，一旦超過了橋梁所允許的極限狀況，就會影響橋梁的安全穩定性使用。如何科學合理地分析橋梁裂縫形成原因及進行針對性加固，是確保橋梁能夠長周期穩定運營的關鍵。

1 工程概況

廣東省陽茂高速某一主橋，該橋在2004年完成建設并投入使用，其上部表現為鋼筋混凝土板橋結構，單跨，跨徑距離5～10m，橋面寬度為28m，橋臺施工材料則主要采取重力式漿砌片，橋臺表現為U 型，基礎施工則采取明挖擴大形式，地層結構分為卵石層、礫類土。臺帽及橋面板混凝土強度均為C30，橋梁設計荷載為汽超-20、掛-100，行車道路面形式則為混凝土路面。在經過長達10年的運營后，該橋梁的板梁、臺帽兩側出現了較為明顯的豎向裂縫，板體裂縫的產生則主要是在腹板部位靠近下緣位置處，不僅存在數量較多的豎向裂縫，而且底板處還存在較為明顯的斜向裂縫和橫向裂縫。此外，在0 號橋臺中存在著兩條約3m 長的裂縫，寬度分別達到了2mm，4mm；1號橋臺靠近前墻位置則出現了一條長3.5m，寬3mm左右的斜向裂縫，1 號臺另一側則出現了1 條1.5m長，3mm 寬的裂縫，上述裂縫在當前的使用環境下仍舊有擴增的趨勢。并且八字墻基礎、橋臺被嚴重沖刷。橋面鋪裝也受到了嚴重損害（保護層脫落明顯），且存在較為明顯的縱向裂縫。為此，進行橋梁裂縫的科學防治，就需要技術人員對整個橋梁項目的施工設計、所處周圍環境等因素進行綜合分析，這樣才能夠進行針對性的措施加固。

2 混凝土板橋危害因素分析

2.1 板體病害

混凝土板體產生病害主要與下述因素有關：支座受力不均勻、混凝土強度剛度偏低、不同板梁之間的橫向連接強度不足、單板受力現象的存在等。相對于T 梁、箱梁等剛性結構相比，混凝土實心板梁往往在剛度和強度兩個方面具備較為明顯的弱勢，且整個板梁的整體穩定性主要依賴不同板梁之間的鉸縫來實現，結構上的劣勢當面臨著長期超荷載運行的車輛時，則呈現單板受力現象，繼而會出現荷載橫向分配的困難，運行車輛的集中荷載主要由單個混凝土板梁來承受，最終產生板梁的強度疲勞，出現明顯的腹板、底板裂縫，板梁斜向裂縫的產生在很大程度上歸因于板梁支座的標高不一致，出現局部支座的位置脫空，受力不均勻現象[1]。

2.2 橋臺病害

通過對項目橋梁檢測的橋臺病害進行特征觀察分析，橋臺病害裂縫產生的主要原因是在橋臺施工階段，臺背土體材料的碾壓回填存在密實度欠缺的現象；且車輛荷載過大超重等也會造成橋臺牽引的破壞，導致裂縫的產生；再者，對于一些富水地區，橋臺極容易受到水流的沖刷，橋臺地基位置部分的土體則會被掏空，以至于橋臺出現不均勻沉降的裂縫；另外，橋臺地基承載力的缺陷也會導致地基出現水平或者豎向的偏移，附加應力則會導致橋臺的輕微沉降及開裂。

2.3 橋面病害

坑槽、裂縫是橋面鋪裝病害的主要表現形式，病害主要發生在橋面混凝土鉸縫附近，當板梁上部結構的橫向聯系較差，混凝土強度較低，鉸縫尺寸小，施工采取的橫向連接鋼筋間距大、直徑小時，橋面坑槽就會出現。在超負載車輛沖擊下，橋面混凝土出現疲勞損傷而導致的縱向貫通裂縫，貫通裂縫主要出現在橋面鉸縫位置附近，且分布呈現規律性，當貫通裂縫數量較多時，則表現為破碎帶形式，在雨雪情況下，橋面開裂會形成雨水的滲漏，繼而加速擴大裂縫的開展。在本項目監測分析中，技術人員對原橋面的配筋數量進行檢查，發現滿足要求，但是橋面鋪裝層厚度較小（4cm），且構造鋼筋的欠缺造成橋面板保護作用不足，使得車輛集中荷載直接作用于橋面板，應力集中現象也隨著越發加劇，最終導致橋面保護層的脫落及縱向貫通裂縫的產生[2]。

3 混凝土板橋梁加固措施

3.1 板體加固

作為混凝土板橋梁常見結構病害形式，裂縫的防治需要考慮多因素環境，并且結合具體的受損部位進行針對性的開裂分析和治理。對于一些結構承受拉力而導致的裂縫（梁體下緣受拉區域、扭轉區域、抗剪區域等），技術人員就需要考慮先進行梁體的加固以便完善梁體的既有結構，繼而才開展裂縫的分析治理；對于一些非受力產生的裂縫，技術人員則可以直接進行裂縫的修補，當前主要裂縫處理手段是采取裂縫修補膠液進行壓力灌注封閉或者封閉涂層處理。

板體混凝土出現麻面、蜂窩、空洞等問題時，需要對破損部位進行鑿除，處理完表面的松散層和浮漿后再用環氧水泥砂漿進行修補。板體出現鋼筋保護層損失、鋼筋外露等病害時，需要開展銹蝕區的鑿除工作，鋼筋的除銹則主要按照以下流程開展：首先露出板體混凝土內部的銹蝕鋼筋，并且清理油脂、油污、灰塵等雜質；其次在銹蝕鋼筋處進行多功能阻銹劑的噴涂；最后在鋼筋表面上需要均勻涂上一層膠粘劑，進行新混凝土的澆筑工作或者直接進行環氧樹脂砂漿的混凝土修補工作，為了防止混凝土產生碳化反應，可以在新澆筑混凝土表面涂上一層防水劑。施工階段，技術人員需要確保通風防火等安全防護措施，考慮到化學試劑的應用極容易造成身體威脅，一旦出現異常情況，就需要用清水反復清洗受傷部位[3]。

3.2 橋臺加固

橋臺加固則主要通過裂縫部位的加固和地基加固兩個方面進行操作，地基加固處理主要是為了提升地基承載力，一般采取注漿加固的形式，即在橋臺側面進行45o傾斜壓漿孔的設置，壓漿孔需要延伸到基礎以下位置，混合外加劑的水泥漿則需要被壓漿機打入孔內。通過情況下，常規的水泥漿配比：水泥∶粉煤灰∶水∶JK-24 早強劑∶鋁粉=1∶1∶0.5∶0.16∶0.001。壓漿工作需要不斷持續進行，其中沖程式壓漿機的壓力需要控制在1.5MPa 以上，壓漿工作持續到純水泥漿不斷溢出孔外為止，繼而開始封孔處理。橋臺裂縫修補則首先采取水泥漿配合比為1∶2 進行裂縫封堵，其中壓漿孔位則需要每隔20cm 設置，等封堵砂漿硬化之后，再采取1∶0.8 配比的灰漿進行0.5MPa 壓力下的注漿工作；裂縫后續加固則需要用Φ25 騎馬釘進行每50cm 的箍住設置，且騎馬釘可以錯開設置，孔位整體應該在橋臺中心位置。

橋臺的加固可以采取外包鋼筋混凝土薄墻的形式，這有助于新舊混凝土共同受力，為確保新舊結構之間的有效穩定結合，則需要將原橋臺混凝土表面進行鑿毛清除處理工作，并且采取壓力水泵進行表面濕潤處理，橋臺需要設置等距1m×1m 的錨桿孔位，錨桿錨固深度、直徑需要小于孔深、孔徑，孔位布置成梅花狀，并且植入直徑20mm 的螺紋鋼筋，錨桿在植入孔位后還需要和鋼筋網進行一體化焊接固定，鋼筋網為HRB335，直徑15mm，布置間距為15mm，再采取膨脹水泥砂漿進行牢固埋置，其中砂漿配比：水泥∶砂∶SH外摻劑=1∶1.835∶0.2，薄壁混凝土為C30，參入的外加劑為速凝劑，其中碎石骨料粒徑在20～25mm。

3.3 橋面加固

針對本項目橋面鋪裝層情況，則需要對原有舊鋪裝層進行挖除重鋪，主要采取10cm 厚C35 鋼筋混凝土鋪裝層，其中鋪裝層鋼筋為直徑12mm 的HRB335，縱橫向布置間距為12cm，鋪裝層的頂部需要鑿毛露出4mm 左右的骨料，并且用壓力水泵進行必要的處理，為確保鋪裝層的整體結構穩定性，則需要控制施工階段的混凝土坍落度、配合比，現場混凝土主要采取低收縮混凝土，這有助于減少干縮裂縫。公路路段橋頭舊路面需要挖除，新建鋪設有構造鋼筋的混凝土路面需要和舊路面銜接處理，此時一般設置長5m 過渡段，路面的過渡則主要采取階梯疊合設置。對于橋面保護層脫落的問題則可以采取表面修補法進行處理，在橋面混凝土涂抹環氧樹脂保護膜。施工前期需要進行橋面混凝土雜質的清除，在經過清水濕潤干燥后用油狀樹脂進行混凝土表面凹陷部位的填充處理，再進行涂抹工作[4]。

4 結語

當前我國橋梁建設中仍舊存在較為明顯的問題，橋梁病害檢測防治工作的開展就顯得極其重要，尤其對于出現裂縫的橋梁結構，則需要從設計、施工、應用環境等多個方面進行裂縫誘發原因的針對性措施的分析，現場技術人員需要加強橋梁結構安全意識的重要性，對一些明顯病害則要及時采取科學有效的加固防治措施，避免橋梁結構病害的后續擴大。另外，新型橋梁檢測加固技術也需要充分發展，對于國外先進經驗、新技術、新工藝、新經驗、新材料等充分引進，最終提升我國橋梁使用的可靠性、耐久性。