道路橋梁常見結構病害及加固技術研究

周恩海

廣州市穗高工程監理有限公司，廣東 廣州 510000

隨著道路交通量的逐漸增多，人們對道路橋梁的建設和維修加固保養技術都提出了更高的要求，為了延長道路橋梁的使用年限，減少經濟損失，道路橋梁的加固技術逐漸得到重視，應用加固技術對橋梁的常見結構病害進行處理，不僅能夠在一定程度上提高結構的強度和穩定性，還能延長橋梁的壽命，增強橋梁的各部分使用性能，提高橋梁的質量。因此，在新的交通形勢及交通背景下，對道路橋梁進行適時的維修加固和保養是十分必要的。

1 道路橋梁常見病害形式

一旦道路橋梁出現結構病害，對橋梁的強度和穩定性都會產生較大的影響，如果病害得不到及時有效的處理，便會逐漸演變成結構的破裂，最終導致橋梁被破壞。其中，常見的道路橋梁結構病害主要有橋梁裂縫、混凝土碳化、鋼筋銹蝕外露、地基不均勻沉降等。

1.1 橋梁裂縫

道路橋梁的裂縫主要有兩種，一種是橋面鋪裝的開裂，另一種是主梁板的開裂。

橋面鋪裝的裂縫主要分為縱向裂縫和橫向裂縫。裂縫產生的原因有三種：（1）橋面鋪裝層屬于橋梁結構的最外層，長期暴露在外界環境中，受溫度和天氣的影響比較大，極易產生結構的熱脹冷縮，進而導致鋪裝層產生不同程度的裂縫；（2）隨著交通量的不斷增大，在車輛荷載的重復作用下，橋面鋪裝層負荷增大，加上超載車輛的不斷作用，最終導致橋面產生橫向裂縫和縱向裂縫；（3）施工質量對橋梁的影響也是較大的，在橋梁施工時，如果橋面鋪裝層混凝土的質量不合格或者施工時沒有嚴格按照材料配比配制混凝土，這些都會導致橋梁在使用過程中產生裂縫，嚴重時還會出現較大的路面開裂，影響橋梁的正常使用[1]。

主梁板的開裂也是橋梁結構病害中的常見類型，其中底板的開裂尤為明顯。在主梁中，主要是鋼筋和混凝土的共同作用來承受一系列壓力荷載，鋼筋是韌性材料，而混凝土屬于脆硬材料，兩者在共同作用時，往往會由于力的分配不平衡而使得混凝土產生裂縫。另外，受溫度的影響，也會導致混凝土在熱脹冷縮的情況下產生裂縫。

1.2 混凝土碳化及鋼筋的外露銹蝕

混凝土結構的碳化是指空氣中的二氧化碳進入混凝土后，與混凝土中的某些堿性物質發生反應，進而導致混凝土結構的分離，產生破壞。混凝土保護層的設置不合理及施工質量的不合格也會導致鋼筋的外露銹蝕，進而加快混凝土結構的開裂[2]。混凝土的碳化問題及鋼筋的腐蝕外露問題均會影響橋梁質量，且處理難度大，給橋梁的安全和穩定帶來嚴重威脅。

1.3 基礎沉降問題

橋梁基礎不均勻沉降問題屬于橋梁結構病害中較為嚴重的一種，橋梁結構出現較大的不均勻沉降會導致橋面凹陷，嚴重時會導致橋梁崩塌。橋梁產生不均勻沉降的原因較多，其中最主要的是設計和施工的問題，如果在設計時設計結構不合理，或者沒有根據當地的地質水土條件來設計橋梁基礎，均會導致橋梁基礎在后期使用過程中出現不均勻沉降。另外，施工不當也會導致基礎產生不均勻沉降。基礎不均勻沉降會給橋梁帶來巨大的危害，設計者和施工者應引起重視，一旦發生沉降，應立即采取相應的加固措施，避免發生安全事故。

2 道路橋梁加固技術

2.1 橋梁裂縫加固技術

橋梁裂縫的種類不同，其加固技術也不同，對于橋面層的裂縫，一般情況下，會重新更換橋面鋪裝層，如果交通量較以前有所增加，可以適當增加鋪裝層厚度，并采用雙層鋼筋進行處理。對于混凝土路面，如果裂縫不嚴重，需先將混凝土接縫處表面的雜質處理干凈，清理表面比較松散的混凝土，再重新澆筑成型，嚴格控制超高，保證澆筑前后的平整度。對于瀝青路面，可以采用相同的方式進行修補或者重新鋪筑，但要根據橋面的損壞情況確定具體的維修加固措施[3]。

對于主梁板的裂縫，一般采用修補的方式進行加固保養；對于有鋼筋外露的情況，要先對外露鋼筋進行除銹處理，再進行修復；對于普通的細小裂縫，可以采用涂料進行封閉修補；對于由承載力不足而引起的裂縫，要采取具體的措施進行加固，增大結構的承載力，避免裂縫的進一步擴大，如可以增設鋼板，增大截面面積，在支點處增設支架等。

2.2 植筋加固技術

橋梁結構容易出現混凝土碳化及鋼筋外露銹蝕的情況，大多是由于橋梁使用時間過長，混凝土發生老化。為了加固鋼筋，增強各部分之間的連接，提高結構的承載能力，可以采用植筋的方式進行加固，特別對于空心板結構，鉸縫極易脫落，重新澆筑鉸縫及橋面鋪裝后，為了加強鋪裝和梁板之間的粘接，往往采用植入鋼筋的方式加強連接，提高橋梁結構的穩定性。植筋時首先要進行鉆孔，鉆孔孔徑要比植入鋼筋孔徑大2mm，注意不要破壞原有的鋼筋結構，鉆孔后及時進行清理灌膠處理，然后植入鋼筋，等待膠凝固成形。

2.3 預應力加固技術

預應力加固技術的原理是為了抵消受拉區應力，減小梁的撓度，提高結構的承載能力。預應力加固技術是現階段橋梁加固的一項重要技術，其采用的方法主要有體外預應力鋼絞線加固和張拉碳纖維板，鋼絞線加固法是指在橋梁板受拉一側沿梁板設置綁扎鋼絞線，并隔一定距離設置定位箍圈，通過張拉來實現減小梁撓度的效果，進而增強結構的穩定性[4]。張拉碳纖維板的施工工藝比較成熟，首先植入高強度螺栓，固定住端頭的張拉構件，然后在梁板和碳纖維板上涂抹黏結劑，粘接張貼碳纖維板，安裝完成后，待碳纖維板達到指定強度以后開始張拉，并及時檢測梁板撓度，控制張拉應力。

2.4 其他加固技術

對于橋梁基礎的不均勻沉降，如果沉降量較小，可以采用壓實換填的方式，改變地基的土層土質，提高承載能力。橋梁端頭伸縮縫出現損壞，要及時清理伸縮縫中的垃圾雜質，如果破壞輕微，可以進行簡單的修補處理；如果破壞嚴重，要及時更換，保證橋梁的正常使用功能，減少跳車現象的發生。針對混凝土的碳化問題，如果情況輕微，可以采用環氧材料進行修補處理；如果碳化嚴重，要及時清理表面碳化部分，采用環氧砂漿進行處理，并在表面涂抹環氧基液防止碳化。

3 案例分析

以某道路K411+752.7處橋梁為例，該橋跨俎店渠，河渠在此處呈東西走向，橋梁長度為56m，交角為75°。橋面組成為行車道（2×11.0）m+中央分隔帶1.0m+兩側防撞護欄（2×0.5）m，上部為鋼筋混凝土空心板或預應力混凝土空心板，下部為樁柱式橋墩、重力式橋臺，該橋修建于1999年，2011年兩側加寬，2018年橋梁定期檢查全橋評定等級為二類橋。全橋20%的板底1/4～3/4跨范圍存在多條橫向裂縫，寬度為0.05～0.10mm，間距為10～40cm，多塊板底有混凝土破損、露筋；20%鉸縫處板底勾縫間斷脫落；橋面鋪裝在墩頂處均存在橫向通長裂縫，超車道、行車道處有較深車轍；伸縮縫被垃圾堵塞，多處混凝土破損、橡膠條局部破損；防撞護欄混凝土高度為90cm，護欄上無鋼管扶手；橋臺臺帽有3處豎向裂縫，無繼續發展跡象。橋梁部分病害如圖1所示。

圖1 橋梁病害典型圖

針對該橋梁的病害情況，其維修加固方案如下：鑿除原橋面現澆層，采用15cm厚的雙筋混凝土+5cm厚的瀝青混凝土鋪裝，重做防撞護欄及伸縮縫；對于板底銹脹露筋處，鑿除劣化混凝土，對銹蝕鋼筋進行除銹，采用丙乳砂漿進行結構修復；對臺帽處的裂縫進行改性環氧樹膠灌縫處理；勾縫脫落處重新做板底勾縫。

4 結束語

隨著交通量的不斷增加及橋梁使用率的不斷提高，橋梁產生了各種各樣的病害，如果得不到及時有效的加固維修處理，任由病害蔓延，后果不堪設想。為了保證人們的出行安全，采取有效的措施，及時進行橋梁的維修加固保養處理是十分重要的，要根據橋梁的不同病害形式采取相應的加固措施，提高橋梁的承載能力，延長其使用年限。此外，施工人員和設計人員在進行相關工作時也應該嚴格遵守規范要求，提高橋梁的建設質量，為人們的生命安全保駕護航。