橋梁維修加固措施失效原因分析

戚淇景

( 江蘇華通工程檢測有限公司，江蘇 南京210000)

0 引言

在公路網結構得到改善、 公路里程快速增長的同時，江蘇省公路橋梁的數量也在加倍增長，但橋梁“老齡化”現象不斷加劇，橋梁病害呈多發和加劇趨勢，越來越多的橋梁面臨維修加固。

1 常見病害

1.1 封縫灌縫

造成橋梁工程出現裂縫的原因很多且較為復雜，常見的有受彎剪裂縫、收縮裂縫、溫差裂縫，這些裂縫與構件受力、混凝土材料特性等有關。 封縫灌縫是有效且常規的修補處理方法，且成本較低。所發現的封縫、灌縫病害主要有：表面不平整、結構膠老化、脫落起皮等。 失效的封縫、灌縫主要病害為局部起皮、脫落。

1.2 缺陷修復

混凝土結構由于各種因素而導致性能劣化，混凝土缺陷修復已成為混凝土結構工程中重要的方面。 所發現的缺陷修復病害主要有：修補后表面不平整、裂縫、起鼓等。 失效的缺陷修復均采用水泥砂漿，主要病害為局部空響聲、表面龜裂。

1.3 粘貼鋼板

粘貼鋼板加固法是將鋼板采用高性能的環氧類粘接劑粘結于混凝土構件的表面，使鋼板與混凝土形成統一的整體，利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構件承載力及剛度的目的。所發現的粘貼鋼板病害主要有：鋼板局部脫膠、銹蝕、剝落、與構件未粘結牢固，部分空鼓，螺栓局部銹蝕、缺失等。 失效鋼板主要病害為空鼓超限（空鼓面積≥5%）[1]。

1.4 粘貼碳纖維布

粘貼碳纖維布加固法是利用結構膠將復合材料粘貼到結構構件的表面，形成復合材料體，通過復合材料與構件的協同工作，來提高結構構件的承載力和延性。 所發現的粘貼碳纖維布病害主要有：黏膠老化，表面不平整，局部坑洼、跳絲、剝離，防護涂刷不均勻，存在滴漏、氣泡、流掛等缺陷，部分空鼓、局部涂裝脫落等。失效碳布主要病害為剝離、空鼓超限（空鼓面積≥5%）。

1.5 增大截面

增大截面加固是在原受力構件上澆一層新的混凝土并增設相應的鋼筋，澆筑層混凝土處在受力區時，增加了構件的有效高度，從而提高了構件的抗彎、抗剪等承載力，增加了構件的剛度。 所發現的增大截面病害主要有： 部分結合面間粘結強度不足，表面存在裂紋、脫層、起鼓等。 失效的增大截面主要病害為表面存在裂紋、局部空鼓、新舊混凝土結合面間未粘結。

2 病害原因分析

2.1 封縫灌縫失效原因

（1）封縫灌縫有效性與年份長短存在一定關聯，當封縫年份超過6～8 年時，結構膠普遍老化，環氧失效。

（2）環境對封縫灌縫有效性的影響較大，潮濕環境較干燥環境易失效。

（3）施工原因影響封縫灌縫有效性，主要有：基面處理、施工時間的選擇和原材料控制等。

2.2 缺陷修復失效原因

（1）從加固部位看，上部結構有效率低，主要受動荷載作用。

（2）從加固材料看，水泥砂漿有效率低，其可涂刮性和抗流掛性不及環氧類材料。

2.3 粘貼鋼板失效原因

（1）粘貼鋼板有效性與外在環境存在一定關聯，存在水跡部位鋼板易空鼓失效，與結構膠老化、環氧失效有關。

（2）鋼板面積越大，厚度越厚，其有效率相對較低。

（3）每平方鋼板螺栓數量增多，其有效率相對變高。

2.4 粘貼碳纖維布失效原因

（1）車道對粘貼碳纖維布有效性存在影響，貨車道有效率相對較低。

（2）外部環境較箱室內環境有效率低。

2.5 增大截面失效原因

（1）施工控制不當。 施工單位未按設計文件進行鑿毛，導致新舊混凝土的粘結力不足，引起新舊混凝土的脫空。

（2）原材料質量不佳。 高性能復合砂漿的體積不穩定性大，未設置施工縫，溫度應力較大，容易脫空開裂。

3 對策及建議

3.1 封縫灌縫

（1）建議路橋管養單位適時對部分橋梁設置滴水檐，及時修補并接長泄水管，保證泄水管下端合理露出長度，避免橋梁主體受雨水侵蝕。

（2）封縫灌縫應安排在適宜的季節施工，并選擇與環境溫度相適用的結構膠。

（3）各路橋管養單位需嚴格把控施工過程，按規范實施， 督促施工單位切實做好混凝土基面打磨處理，保證施工質量。

（4）對橋梁定期檢查中發現的較集中的裂縫病害，應認真梳理，制定有針對性的維修加固方案，切忌盲目進行大規模封縫灌縫。

3.2 缺陷修復

（1）加強對工程主要進場原材料的質量控制，強化質量抽檢，尤其是上部結構較隱蔽部位。

（2）建議上部結構缺陷修復禁止使用水泥砂漿，宜采用具有良好可涂刮性和抗流掛性的環氧類材料。

（3）建議橋梁上部結構較大面積（面積>0.3㎡）缺陷修復施工過程中對過橋車輛限速， 減少行車振動干擾。

3.3 粘貼鋼板

（1）適時對部分橋梁設置滴水檐，及時修補并接長泄水管，保證泄水管下端合理露出長度，避免橋梁主體受雨水侵蝕。

（2）建議各路橋管養單位嚴格把控施工過程，加強現場質量控制，切實按規范實施，高度重視墩柱包鋼及大面積 （每塊鋼板面積>1 m2或長度>3 m）、厚（厚度≥5 mm）鋼板施工，應采用灌注法粘鋼，施工中注膠速度不宜過快，注膠順序應合理，以防形成氣囊。 施工后應注意檢查是否有流膠、漏膠現象，強化質量抽檢、控制鋼板空鼓率滿足規范要求[2]。

（3）現場監理應督促施工單位按照設計圖紙布置螺栓，確保螺栓數量間距等滿足設計文件要求。

3.4 粘貼碳纖維布

（1）建議各路橋管養單位嚴格把控施工過程，按規范實施，保證浸漬樹脂充分浸入碳纖維布中，使碳纖維布中各纖維布協同受力。

（2）各路橋管養單位應在橋梁經常性檢查中加強底板超高車輛刮擦痕跡的檢查，及時采取相關預防措施，避免部分跨路孔因超高車輛刮擦（外力）導致粘貼碳纖維布失效。

3.5 增大截面

（1）建議各路橋管養單位加強施工過程監管，注意關鍵工序、隱蔽工序，督促施工單位嚴格按照設計文件要求對混凝土構件表面進行鑿毛， 并用壓力水沖洗干凈[3]，驗收合格后方可進行下道工序。

（2）施工單位需提供全過程全斷面影像資料，作為交工資料的一部分。

4 結語

通過對維修加固橋梁的實地調研檢測， 梳理了5 種橋梁維修加固措施出現的常見病害， 并從多方面對病害的原因進行分析，給出相關對策及建議，為今后的橋梁維修加固設計和施工提供一定的參考。