江蘇沿海地區(qū)高速公路沿線鋼結(jié)構(gòu)單立柱廣告牌病害分析及處治

王志潼 魏從榮

江蘇交通文化傳媒有限公司（210005）

江蘇沿海地區(qū)，經(jīng)濟水平較發(fā)達，地方區(qū)域的品牌對于廣告宣傳需求量巨大，推動了該區(qū)域戶外大型鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的建設(shè)熱潮。同時戶外廣告牌的大規(guī)模發(fā)展也為推動經(jīng)濟和社會發(fā)展做出了一定貢獻。

沿海地區(qū)由于其特殊的地理位置環(huán)境，空氣平均濕度高，而且氯離子濃度較高，鋼構(gòu)件極易發(fā)生銹蝕。 廣告牌的上部鋼桁架、鋼立柱和基礎(chǔ)是重要的傳力構(gòu)件，其性能影響廣告牌的結(jié)構(gòu)安全。

文章通過江蘇沿海地區(qū)高速公路沿線戶外廣告牌的檢測與安全評定工作，發(fā)現(xiàn)并分析廣告牌的病害形成原因， 在今后的廣告牌的設(shè)計和施工中，有利于減少病害的發(fā)生。 同時，針對鋼結(jié)構(gòu)廣告牌的病害提出相應(yīng)的防護和處治措施，為廣告牌的養(yǎng)護和維修加固提供依據(jù)。

1 工程概況

本次檢測的單立柱廣告牌包括雙面廣告牌和三面廣告牌兩種形式，采樣數(shù)量多，覆蓋江蘇沿海的南通市、鹽城市和連云港市，有一定的普遍性和代表性。廣告牌板面規(guī)格主要有兩種，一種是6 m×18 m，另一種是7 m×21 m，高度一般不超過20 m。廣告結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)、立柱、上部桁架和附屬設(shè)施，附屬設(shè)施包括爬梯和人行棧道。單立柱廣告牌的建設(shè)地點一般位于高速公路互通區(qū)、 高速公路樞紐、服務(wù)區(qū)廣場和高速公路沿線區(qū)域等。沿海區(qū)域廣告牌通常在高速公路運營初期建設(shè)， 使用年限較長，一般超過10 年。

2 主要病害

沿海地區(qū)單立柱廣告牌均為鋼結(jié)構(gòu)。通過實地探勘檢測，對病害部位進行歸納，廣告牌病害主要集中在:基礎(chǔ)、立柱、上部桁架和附屬設(shè)施。

2.1 基礎(chǔ)病害

基礎(chǔ)主要構(gòu)成包括樁基礎(chǔ)或擴大基礎(chǔ)， 基礎(chǔ)和立柱通過法蘭盤和螺栓連接。基礎(chǔ)病害主要是銹蝕，表現(xiàn)為法蘭盤銹蝕和脫空，螺栓銹蝕和缺失。其他病害還有基礎(chǔ)不均勻沉降，法蘭盤包封開裂等。

沿海地區(qū)法蘭盤銹蝕病害較為普遍， 多處廣告牌法蘭盤存在不同程度的銹蝕問題。法蘭盤的上部、下部和加勁肋均出現(xiàn)銹蝕， 氧化皮已因銹蝕而全面剝離，并且鋼材表面已普遍發(fā)生多層銹蝕，屬于最嚴(yán)重的的D 級銹蝕[1]。 個別法蘭盤包封開裂，雨水滲入且不容易排出，會加速法蘭盤和螺栓銹蝕，如圖1 所示。

圖1 法蘭盤和螺栓銹蝕病害

螺栓作為連接立柱和基礎(chǔ)的核心部件， 發(fā)揮傳遞豎向重力、 抗拔力和橫向剪力的作用。 螺栓的病害主要表現(xiàn)為銹蝕嚴(yán)重， 螺桿銹蝕導(dǎo)致螺紋不夠清晰，螺母無法擰動，螺母脫落，螺母滑移等。當(dāng)多個螺母滑移后，在風(fēng)力作用下，廣告設(shè)施容易產(chǎn)生晃動，法蘭盤與基礎(chǔ)的間隙會增大，導(dǎo)致法蘭盤下部空洞、翹起，如圖2 所示。 隨著螺母滑移增加，廣告設(shè)施傾斜程度也會加劇。擴大基礎(chǔ)普遍存在沉降問題，部分出現(xiàn)不均勻沉降。

圖2 法蘭盤脫空病害

2.2 立柱病害

鋼立柱外表一般涂有防腐涂層。 立柱常見病害有防腐涂層開裂甚至剝落，鋼管表面銹蝕，部分鋼管表面銹蝕嚴(yán)重， 銹蝕深度≥0.18 mm， 如圖3 所示。 鋼管壁厚減少，造成應(yīng)力集中[2]，削弱承載能力。

部分廣告牌小幅度傾斜，個別立柱垂直度偏差較大，但是在規(guī)范限定范圍內(nèi)。 由于基礎(chǔ)將立柱和上部桁架的豎向力傳遞至土層。 立柱傾斜后，產(chǎn)生彎矩，不利于結(jié)構(gòu)受力。

圖3 立柱病害

2.3 上部桁架病害

上部桁架病害主要是鋼構(gòu)件保護層剝落；鋼桁架出現(xiàn)不同程度的銹蝕，部分角鋼因為銹蝕嚴(yán)重出現(xiàn)實際厚度減小的現(xiàn)象，削弱鋼桁架的抗剪能力，如圖4 所示；鋼桁架與桁架之間的連接一般采用焊接方式，個別焊縫表面有氣孔、夾渣和開裂情況；上部桁架與鋼立柱的連接一般采用螺栓連接方式，部分螺栓存在銹蝕問題，個別螺栓銹蝕嚴(yán)重?zé)o法松動。廣告牌面板正面和背部出現(xiàn)銹蝕的情況，個別面板局部已經(jīng)銹穿、銹透。 少數(shù)桁架和面板之間的鉚釘連接不牢甚至脫落，個別部分廣告牌面板脫落。

圖4 上部結(jié)構(gòu)病害

2.4 附屬設(shè)施病害

附屬設(shè)施主要包括鋼立柱上的爬梯和上部桁架外側(cè)的人性棧道。 爬梯的主要病害是保護層剝落、鋼構(gòu)件銹蝕。 爬梯構(gòu)件和鋼立柱焊接的位置焊縫開裂。一旦爬梯斷裂，作業(yè)人員容易踏空墜落。上部的人行棧道主要病害是保護層剝落，鋼構(gòu)件銹蝕甚至銹斷，個別棧道鋼構(gòu)件焊接部位焊縫開裂。

本次檢測的單立柱廣告牌有一部分設(shè)有照明設(shè)施， 其中有部分照明線路接頭套管老化或者缺失，線路外露部分老化嚴(yán)重。 單立柱廣告設(shè)施普遍沒有安裝避雷設(shè)施，不滿足規(guī)范要求。

3 成因分析

3.1 銹蝕

基礎(chǔ)螺栓、螺母和法蘭盤、立柱和桁架銹蝕的共性成因是保護層剝落，沿海地區(qū)空氣濕度大。 由于部分廣告牌所處位置低洼，容易積水，基礎(chǔ)長期處于干濕交替狀態(tài)[3]，基礎(chǔ)螺栓、螺母、法蘭盤更容易發(fā)生銹蝕問題，當(dāng)基礎(chǔ)包封開裂后，法蘭盤上面容易積水并難以蒸發(fā)，會加劇銹蝕。 上部桁架得鋼構(gòu)件大都采用角鋼，角鋼呈L 型，施工時未能完全水平，在彎處和焊縫節(jié)點位置容易積水，導(dǎo)致桁架銹蝕。

3.2 基礎(chǔ)

基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，主要是因為沿海地區(qū)土質(zhì)以軟土為主，土質(zhì)含水量高，具有高壓縮性，承載能力低，容易發(fā)生沉降。 建設(shè)期地基處理不當(dāng)，更容易出現(xiàn)不均勻沉降。

通過在空氣導(dǎo)流板的導(dǎo)流裝置內(nèi)側(cè)增加仿形輔助陰極板，消除了導(dǎo)流裝置因自身的多曲率外型而在陽極氧化和電解著色過程中產(chǎn)生的電流尖端效應(yīng)，實現(xiàn)了內(nèi)腔連續(xù)、穩(wěn)定的陽極氧化和電解著色生產(chǎn)。所制備的氧化膜厚度均勻，電解著色后顏色也均勻，并具有較高的發(fā)射率。

混凝土初期養(yǎng)護不到位，容易導(dǎo)致混凝土包封開裂。 廣告牌在風(fēng)的作用下晃動，引起螺栓松動，進一步加劇混凝土包封開裂。

法蘭盤脫空的直接成因是雨水沖刷。 螺栓缺失和松動也會導(dǎo)致法蘭盤翹曲，與基礎(chǔ)表面產(chǎn)生一定的縫隙。

3.3 立柱

立柱保護層剝落的主要成因是保護層老化開裂。 部分保護層重新涂刷時，舊的保護層沒有清理干凈也容易導(dǎo)致保護層繼續(xù)開裂或剝落[4]。

基礎(chǔ)不均勻沉降直接導(dǎo)致廣告牌立柱垂直度存在偏差。 由于基礎(chǔ)螺栓的松動或缺失，廣告牌在風(fēng)力作用下晃動更加明顯， 間接導(dǎo)致廣告牌的傾斜。

3.4 上部桁架

桁架與桁架的焊接部位有氣孔，主要成因是焊接部位處理不干凈，雜質(zhì)在焊接高溫時產(chǎn)生氣體進入熔池或者是焊接過程中風(fēng)力較大， 熔池混入空氣。 焊接電流小、焊接速度快或焊接手法不當(dāng)造成焊縫夾渣。 存在以上缺陷，均會導(dǎo)致焊縫斷裂。

3.5 附屬設(shè)施

附屬設(shè)施的病害主要成因包括外部成因和養(yǎng)護成因。 具體病害成因見表1。

表1 附屬設(shè)施病害成因

4 處治對策

4.1 銹蝕處治

對于輕微銹蝕的情況，按照以下流程處治。

1） 保護層處治。 對于保護層舊漆膜大部分完好，局部破損的情況，只需將局部漆膜清除干凈，再嵌批膩子、打磨、補充涂刷，做到與舊漆膜平整、顏色一致。 舊漆膜清除有多種方法，包括堿水清洗、火噴法、涂脫漆劑等。 對于舊漆膜大面積脫皮起殼的情況，應(yīng)將舊漆膜全部清除，刮膩子、打磨。

2）表面處治。 表面處理包括除銹和控制鋼材表面粗糙度。 除銹方法有很多，主要包括手工工具除銹和機械工具除銹。 手工工具除銹需要工人用鏟刀、刮刀、鋼絲刷、砂輪和紗布等除去鋼材表面毛刺和鐵銹等污物。 機械工具除銹使用磨光機、風(fēng)槍和電動工具除銹，保證鋼材表面無附著不牢的氧化物、銹蝕附著物， 鋼材顯露部分的表面應(yīng)具有金屬光澤，表面可留存少量軋制表皮。

3）涂層選擇。 涂層品種盡量與原油漆相同。 根據(jù)構(gòu)件特性選擇涂刷或噴繪方式，一般選用干燥快，便于刷、噴的常溫固化型涂料。 涂料可分為底漆和面漆，兩者應(yīng)有良好的配套性能。 鋼構(gòu)件防腐采用油漆時應(yīng)做到2 底3 面，涂層干漆膜總厚度不小于150 μm。

對于鋼構(gòu)件銹蝕嚴(yán)重的情況，承載能力削弱嚴(yán)重，應(yīng)更換構(gòu)件。

4.2 基礎(chǔ)處治

對于基礎(chǔ)存在不均勻沉降的情況，可以采用基礎(chǔ)注漿[5]的方式，將基礎(chǔ)矯正。 對于法蘭盤和基礎(chǔ)之間有縫隙的情況，經(jīng)過縫隙清理和表面混凝土鑿毛后，用壓力灌漿法將縫隙填充密實。

對于螺帽滑移的情況，用扳手復(fù)擰，將螺帽復(fù)位。 對于螺栓和螺帽銹死、難以復(fù)位的情況，用乙炔氧氣火焰灼燒后，再用扳手將螺母擰緊；如果以上方法均無效，可以在螺栓下面填充墊片后焊牢固。

4.3 焊縫處治

對于焊縫表面有氣孔、 夾渣或開裂的情況，應(yīng)用機械打磨清除，對焊件表面進行清理，保證焊絲干凈，做好防風(fēng)措施，進行補焊。

4.4 附屬設(shè)施處治

對于照明線路老化的線纜， 應(yīng)重新更換布設(shè)，并用套管加以保護。 沒有裝防雷設(shè)施的廣告設(shè)施，應(yīng)安裝避雷針，保證電氣設(shè)備和人身安全。

5 結(jié)語

在對江蘇沿海地區(qū)高速公路沿線鋼結(jié)構(gòu)單立柱廣告牌實地檢測勘察的基礎(chǔ)上，文章分類歸納廣告牌的典型病害，對病害成因進行多方面分析，制訂有針對性的處治措施。 最后提出如下三點建議，希望對該地區(qū)廣告牌的設(shè)計、養(yǎng)護和維修加固提供一些參考。

1）設(shè)計階段應(yīng)針對沿海地區(qū)土質(zhì)偏軟且含水量高的特點，盡量采用樁基礎(chǔ)設(shè)計，避免出現(xiàn)基礎(chǔ)承載力不足、不均勻沉降等問題。

2）針對沿海地區(qū)空氣濕度大的特點，應(yīng)對廣告牌所有鋼構(gòu)件進行防腐涂裝。

3）廣告牌病害防治的最重要手段是加強檢查和監(jiān)測。 適時開展預(yù)防性養(yǎng)護[6]，可以有效地延長廣告牌使用壽命。