市政橋梁中常見病害及施工處理技術(shù)

柯文尚

廣東省基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510700

在城市化推進(jìn)的過(guò)程中，為了緩解城市交通壓力，市政橋梁工程的建設(shè)也在逐漸增多。市政橋梁具有工期短、施工進(jìn)度要求嚴(yán)格、施工區(qū)域人口密集、施工場(chǎng)地狹隘、施工動(dòng)遷量大、地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜、施工難度大等特點(diǎn)。市政橋梁施工經(jīng)常會(huì)面對(duì)多方面因素的影響，導(dǎo)致工程的施工質(zhì)量出現(xiàn)不同程度的病害問(wèn)題，給城市的發(fā)展造成負(fù)面的影響[1]。在分析市政橋梁的常見病害時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜地選取分析方式，確保工程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠得到妥善的處理。在對(duì)病害進(jìn)行處理時(shí)，需要做出正確的判斷，避免出現(xiàn)適得其反的效果。

1 市政橋梁常見的病害類型

1.1 地基下沉

地基沉降是市政橋梁最為常見的病害之一。地基的不均勻沉降使橋梁樁基的位移發(fā)生不同程度的變化，從而引起橋面發(fā)生損壞，甚至出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重影響車輛的正常行駛。引起地基不均勻沉降的原因較為復(fù)雜，主要包括在橋梁建設(shè)過(guò)程中所使用的建筑材料（如鋼筋、混凝土等）質(zhì)量不滿足規(guī)范的要求，施工方法選擇不合理，技術(shù)裝備水平不高，施工人員的技術(shù)水平有限等。此外，施工人員在橋梁施工前期的工作不完善，所做的勘察不到位，使得實(shí)際的地質(zhì)情況與勘察中所顯示的地質(zhì)情況有較大的出入，且存在邊設(shè)計(jì)邊施工的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖紙缺乏合理性和科學(xué)性[2]。在施工過(guò)程中，未將回填土進(jìn)行分層壓實(shí)處理，回填材料的質(zhì)量未達(dá)到規(guī)范要求，回填完成后未能做好收斂工作便進(jìn)行下一階段的施工，也可能導(dǎo)致市政橋梁的地基沉降。

1.2 裂縫病害

裂縫問(wèn)題同樣是市政橋梁工程在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中常見的病害之一。混凝土材料具有較高的抗壓特性，但其抗拉特性較弱，在受到拉力之后容易形成表面裂縫。橋梁出現(xiàn)裂縫的原因較多，主要包括混凝土的收縮、鋼筋的銹蝕、溫度的變化等。其中，溫度因素是導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生裂縫的主要因素，施工過(guò)程中出現(xiàn)較大的溫度差將容易造成裂縫，尤其對(duì)于北方的低溫區(qū)，橋面出現(xiàn)裂縫的概率更高。此外，車輛的超載、急剎等非正常的運(yùn)行均會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生擠壓、磨損，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。地基的不均勻沉降、混凝土的配比不合理等也將可能導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫。

混凝土孔隙中的水，低溫結(jié)冰膨脹，高溫溶解。在結(jié)冰過(guò)程中產(chǎn)生的膨脹力將導(dǎo)致混凝土變形造成損傷，如此反復(fù)，經(jīng)過(guò)多個(gè)循環(huán)，積累的損傷會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，進(jìn)而發(fā)生混凝土的剝落，最終導(dǎo)致凍融循環(huán)破壞。混凝土的凍融循環(huán)破壞是一個(gè)過(guò)程，最初出現(xiàn)表面2～3mm的小區(qū)域剝落，隨著使用年限的增加，混凝土的剝落量以及剝落的直徑將不斷增大，剝落的現(xiàn)象逐漸從混凝土的表面深入其內(nèi)部。

位置不同裂縫產(chǎn)生的原因也不同，結(jié)構(gòu)性的裂縫主要出現(xiàn)在跨中或者支座處，而其他部位的裂縫大多數(shù)屬于非結(jié)構(gòu)性裂縫。跨中處出現(xiàn)裂縫的主要原因在于粱跨度大、粱身高、鋼筋稀疏等設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，同時(shí)受到施工、養(yǎng)護(hù)以及溫度環(huán)境等方面的影響。支座兩側(cè)的裂縫主要是混凝土收縮使得梁產(chǎn)生一定大小的初拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力過(guò)大時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.3 混凝土碳化

混凝土發(fā)生中和化導(dǎo)致鋼筋鈍化膜破壞的根本原因是混凝土發(fā)生碳化。鋼筋的表面存在電位差，在潮濕的環(huán)境下，水和氧氣較為充足，極易發(fā)生電化學(xué)的腐蝕反應(yīng)。隨著反應(yīng)的發(fā)展，鋼筋不斷失去電子氧化形成鐵銹，鐵銹體積的膨脹引起混凝土體積的變形，最終導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，而裂縫又會(huì)使氧氣和水更容易進(jìn)入裂縫，進(jìn)而加劇鋼筋的氧化，由此形成惡性循環(huán)。混凝土在發(fā)生碳化作用后，延展性降低，導(dǎo)致梁的屈服撓度和極限撓度變小，引發(fā)微細(xì)裂縫的產(chǎn)生[3]。

1.4 鋼筋銹蝕

鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)橋梁最為主要的材料之一。鋼筋自身的結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量對(duì)整座橋梁的性能的影響至關(guān)重要，橋梁中的鋼筋被腐蝕，會(huì)降低整座橋梁的穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)為限制鋼筋自身的彎矩受力。此外，鋼筋被銹蝕后，自身的體積也會(huì)出現(xiàn)明顯的膨脹，進(jìn)而造成混凝土體積的膨脹，形成裂縫，影響橋梁的整體性能[4]。

根據(jù)銹蝕的原理，可以將鋼筋的腐蝕分為電化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕和氫脆腐蝕。其中，電化學(xué)腐蝕占比較大。鋼筋自身存在不均勻性，例如鈍化膜不連續(xù)、受力程度不同、晶格之間有差異等。混凝土的腐蝕與性能關(guān)系較大，如混凝土經(jīng)過(guò)碳化作用降低了pH值，加速了氯離子的釋放，加劇了鋼筋的腐蝕。同時(shí)，混凝土的開裂導(dǎo)致鋼筋與空氣、水分直接接觸，加劇了鋼筋的腐蝕作用。

2 市政橋梁工程病害的有效處理對(duì)策

對(duì)于橋梁的病害防止，相關(guān)人員需要從病害產(chǎn)生的根本原因入手，精準(zhǔn)處理每一項(xiàng)病害，針對(duì)性地制定相應(yīng)策略，最終保證橋梁病害得到有效解決。

2.1 選用合適的混凝土

在混凝土的選取方面，工作人員應(yīng)當(dāng)選用強(qiáng)度較高的混凝土或者水泥砂漿，提高橋梁的整體承載力。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)應(yīng)當(dāng)清除已經(jīng)松動(dòng)的混凝土，補(bǔ)充具備較低的收縮性和良好彈性的混凝土或水泥砂漿，盡可能地保證混凝土不會(huì)開裂，滿足整體的抗拉強(qiáng)度要求[4]。對(duì)于破壞比較嚴(yán)重的混凝土，應(yīng)當(dāng)在原有混凝土的基礎(chǔ)上適當(dāng)擴(kuò)大結(jié)構(gòu)尺寸，從而降低混凝土表面的腐蝕性。對(duì)于一些處于腐蝕性水中的路橋，工作人員需適當(dāng)使用添加劑，防止水通過(guò)裂縫進(jìn)入混凝土的內(nèi)部。

2.2 在混凝土表面增添防護(hù)層

在混凝土表面設(shè)置防護(hù)層是一種較為有效的防護(hù)手段，尤其是對(duì)于氣候潮濕的地區(qū)。在氣候潮濕的地區(qū)，空氣或者水分中氯離子的含量相對(duì)更高，而氯離子更容易和混凝土發(fā)生反應(yīng)。因此，在混凝土的表面應(yīng)當(dāng)使用結(jié)晶型的混凝土保護(hù)材料，相當(dāng)于在混凝土的表面設(shè)置了一道隔水屏障，同時(shí)降低了混凝土的滲透性，使水分難以滲入混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[5-7]。

2.3 做好鋼筋的防銹處理

鋼筋的防銹處理主要遵循兩點(diǎn)原則：提高鋼筋的防銹蝕性能，減少侵蝕介質(zhì)。提高鋼筋防銹蝕性能的主要手段：采用耐腐蝕的鋼筋，如合金鋼；控制原材料中氯化物的含量；此外，還可以應(yīng)用鋼筋的防銹劑。對(duì)于鋼筋自身銹蝕輕微的情況，可在施工過(guò)程中在混凝土結(jié)構(gòu)表面涂抹防銹劑，讓防銹劑進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，附著在鋼筋的表面，從而減少鋼筋銹蝕的不良影響。對(duì)于鋼筋腐蝕較為嚴(yán)重的情況，首先需要將鋼筋表面的混凝土清理干凈，然后在被腐蝕的鋼筋處焊接相同型號(hào)的鋼筋，焊接完畢后，還需要在鋼筋表面刷一層防銹劑，再用混凝土和砂漿進(jìn)行填補(bǔ)[8-10]。

2.4 重視解決地基沉降的問(wèn)題

市政橋梁的沉降問(wèn)題是除裂縫和腐蝕剝離外最常見的病害。同時(shí)，在對(duì)路基沉降修復(fù)的過(guò)程中應(yīng)盡可能地縮短工期，減少對(duì)道路交通的影響。為此，如果橋梁發(fā)生沉降位置的土質(zhì)較差，則需要安排施工人員采用換填法更換砂礫土或風(fēng)化巖等粗骨料。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重沉降的路段，則需要根據(jù)病害的特點(diǎn)針對(duì)性地進(jìn)行加固和填充，通常采用泡沫輕質(zhì)土、深層攪拌固定樁體等方法來(lái)處理[11-14]。

3 結(jié)束語(yǔ)

市政橋梁在城市的交通運(yùn)營(yíng)中起著關(guān)鍵性的作用。文章系統(tǒng)地闡述了市政橋梁工程中常見的地基下沉、裂縫、混凝土碳化和鋼筋銹蝕等病害。同時(shí)，針對(duì)性地提出了重視混凝土的選用、在混凝土表面增添防護(hù)層、做好鋼筋的防銹處理、解決地基沉降問(wèn)題等措施。