橋梁伸縮縫施工技術與養護方法分析

文｜山東省鄆城縣交通運輸局 楊增福

伸縮縫是房屋、公路、橋梁等工程中極為常見的構造形式，可以將構件沿一定方向分開，從而防止其在熱脹冷縮原理下，產生拉伸或相對應力，導致裂縫病害，影響建筑物正常使用。伸縮縫的存在增強了路橋適應能力，對行車安全有重要的保障意義，但當前由于設計、施工、載荷等方面的問題，伸縮縫兩側混凝土裂縫、啃邊等病害仍時有發生，亟需尋求高質、有效的技術控制和養護措施。

1 橋梁伸縮縫分類及功能概述

在橋梁工程中，為應對混凝土構件變形問題，常會通過伸縮縫設計來預留變形空間，它隸屬于橋梁中心結構，有著重要的連接作用。邊梁、中梁和橫梁是伸縮縫主要結構，通過錨固筋連接在一起，另配備有箱體、止水帶等結構，借助彈性支承元件發揮作用，圖1為對接式伸縮縫構造（注：①錨固筋；②邊梁；③中梁；④橫梁；⑤止水帶；⑥箱體；⑦承壓支座；⑧壓緊支座；⑨吊架）。

圖1 伸縮縫構造示意圖

現階段我國常用的伸縮縫主要有5 種，一是暗縫型伸縮縫，應用時需要借助特殊的彈性材料，將之填充在端部伸縮間隙，表面覆上防水材料，然后鋪設瀝青等粘彈性材料，將伸縮縫隱藏起來，這樣表面的瀝青和深層彈塑體可以共同吸收變形應力，防止路橋裂縫。二是對接式伸縮縫，主要是通過富有彈性的伸縮體來實現功能的，常見的原材料有砂石、碎石等。三是鋼制支承式，鋼梳齒狀是其常見形式，搭配合成橡膠進行防水處理，尺寸、規格以工程實際需求為準。四是板式伸縮縫，橡膠剪切模量性能優越，在其內部設置鋼板及孔位，通過螺栓與兩端相連，既可以滿足車輛載荷承受要求，又可以發揮其剪切變形優勢，達到吸收變形量的目的。該方式施工較為簡便，成本投入低，適用于伸縮量為30～60mm 的公路當中。五是模數式伸縮縫，在伸縮量較大的場景中尤其適用。借助伸縮縫構造，可以有效預防溫度、載荷等因素影響下，橋梁混凝土可能出現的形變、裂縫問題，為居民的出行安全提供保障。

2 橋梁伸縮縫常見病害

2.1 止水帶破壞

橋梁運營場景多為室外，容易受到降雨、降雪等天氣的影響，當地表積水過多時，就可能由表層下滲至伸縮縫內部，對其支承、鋼梁等形成腐蝕，導致其無法正常發揮伸縮功能，給橋梁病害埋下隱患。止水帶的存在正是為了防止地表水入侵，減少伸縮縫故障病害。但在應用實踐中，由于安裝、養護不當，止水帶破損的情況時有發生，伸縮縫內部構造在承受水體侵蝕的同時，還要承擔車輛載荷，損壞進程加劇，給橋梁整體運行帶來極大風險。

2.2 伸縮縫啃邊

啃邊是一種較為形象的說法，屬于公路、橋梁病害中較為常見的類型，主要表現為混凝土邊緣脫落、掉角等情況，對于伸縮縫來說，由于其錨固區較易出現臺階，因此也成為了啃邊病害高發區。在交通載荷持續作用下，這種啃邊現象會進一步擴大，雨水的侵蝕也會加劇啃邊現象，如果不能及時采取修補措施，那么橋臺沖刷問題就會惡化，導致橋梁背墻損壞等嚴重后果。啃邊修補材料的選擇也是較為關鍵的步驟，如果選用不當，短時間內啃邊問題還會卷土重來，嚴重影響橋梁使用。

2.3 混凝土帶裂縫

伸縮縫安裝完成后，兩側還需要通過澆筑混凝土進行固結，因此混凝土施工質量也是制約伸縮縫功能發揮的關鍵因素。混凝土攪拌、振搗不當等都可能造成后期病害，骨料是橋梁強度的重要保障，如果碾壓不到位，同樣可能造成局部脫落、開裂問題。當橋梁開放使用后，巨大的車輛載荷會長期、持續作用其上，使細微裂紋出現擴張，最終形成明顯的大裂縫，影響橋梁使用壽命，混凝土養護不到位也是造成病害頻發的成因。

2.4 鋼筋斷裂

鋼筋斷裂問題與伸縮縫本身質量息息相關，由于路橋日常運行中承受載荷較大，持續時間較長，伸縮縫會承受較大沖擊，在交通流量較大、橋梁跨度較遠的區段，這種現象會更加嚴重。如果伸縮縫本身強度不達標，或在使用過程中遭受到了雨水侵蝕，就極有可能產生斷裂問題，影響正常使用。

3 橋梁伸縮縫施工技術與養護措施

導致伸縮縫病害失效的誘因較多，從可控角度來看，首先就是設計不當，部分橋梁工程中選用的伸縮縫型號并不匹配，當選用裝置過小時，其本身承受的形變應力很容易超過承受極值，出現損壞問題；當伸縮縫過大時，位移箱受力狀況又會惡化，在長期載荷作用下，中梁極易發生下沉，嚴重時還會發生斷裂，導致伸縮縫失效。其次是安裝技術問題，伸縮縫整體安裝流程較為細致，需要對每個步驟進行嚴格的質量把控，很多病害都是安裝不當導致的，比如混凝土澆筑質量不佳，錨固不穩等，均會給伸縮縫位移箱失效埋下隱患。還有部分橋梁由于交通壓力過大，施工完成后未嚴格預留養護時間，混凝土強度未達標就開放通行，極易造成混凝土病害問題。從不可控角度來看，主要有氣溫和交通載荷因素，外界氣溫變化劇烈，交通壓力過大的路段，橋梁伸縮縫失效概率會進一步加大，因此規范伸縮縫設計、安裝流程，加強風險路段養護是十分重要的。伸縮縫整體施工流程可見圖2。下面以此為基礎分步驟討論施工技術控制與養護注意事項：

圖2 橋梁伸縮縫施工流程圖

3.1 切縫開槽技術

設計合理性在伸縮縫施工中有著決定性地位，在規劃時應當結合公路實況，對伸縮量進行科學考察，在此基礎上對幾種伸縮縫裝置進行比選，確定最佳施工方案，伸縮量大于80mm 的，要適當考慮模數式伸縮縫。接著細致檢查構造縫，如若發現水泥堵塞情況，要及時進行清理，防止其影響裝置穩定性。同時觀察周圍平整度情況，防止跳車問題的出現，接著對預留好的槽口進行再確認，以設計圖紙為依據，比照深度、寬度參數，對預埋鋼筋距離及其裸露在外的長度進行規范檢查，一般開槽深度應當保證在25cm 以上，圖3為F 形伸縮縫槽口、預留鋼筋等構造的橫截面示意圖。在完成鋼筋預埋操作之后，就可以進行標線繪制，注意標線要與槽口兩側邊緣保持一致，為后續切縫奠定基礎。如果是對損壞伸縮縫進行更換，則要先用風鎬等工具對錨固區進行處理，去掉用于固結的混凝土，并拆除舊有裝置，對錨固筋進行檢查，確保其能夠與預埋鋼筋建立有效連接后，再進行新伸縮縫的安裝。在施工開始前，要采取必要的交通管制措施，保證余下路面可以正常通行，對施工部分進行警戒標識。由于前期已經完成標線繪制，切割時可以其為基準直接進行切割，注意邊緣的平整性，防止操作不當出現掉渣、毛邊，切割完成后及時沖洗掉臨時填充物。

圖3 F 形伸縮縫槽口橫截面示意圖

3.2 伸縮縫安裝

鋼筋是伸縮縫裝置的重要組成部分，在正式安裝前注意對預埋鋼筋數量、質量進行核對，鋼筋與混凝土等級之間是存在匹配關系的，通常情況下橋梁伸縮縫使用C60 至C40 的混凝土，以此為標準可選φ16 規格的鋼筋，預埋位置的確定同樣要經過計算，在剪力強度理論基礎上進行考量和調試。在伸縮縫更換施工中，也要細致考察鋼筋老化情況，發現不合標準的情況要及時進行植筋，在橋梁臺背墻一側打孔，經過清理和吹孔后，植入鋼筋，植筋深度以材料直徑的16 倍為基礎，高于這一數值為佳，注意間距控制。植入過程中每隔1m 的距離就要進行平整度檢測，及時調節植筋操作，保障橋面行車平順度。預埋鋼筋校正之后，將伸縮縫裝置搬運至槽口位置并準確對位，對連接部分進行點焊，接著調整裝置邊梁位置，整體高度要低于路面，以0～2mm 的距離為宜，萬不能超出路面高度，接著以中間位置為基點，向兩邊依次滿焊，確保連接的穩固性，焊接過程中兩端要盡可能對稱。焊接操作完成后，要及時拆除輔助用的門架。安裝時要注意溫度的控制，以施工現場所在區域年平均氣溫為標準，上下浮動，沒有劇烈變化的天氣安裝最佳，可以用千斤頂對構造縫進行微調，若對準難度較大，還可以采用分段運輸方案，確保安裝質量的提升。

3.3 混凝土澆筑

為防止澆筑時間差過長導致徐變收縮應力增強，裝置安裝完成后就要盡快著手混凝土澆筑工作，澆筑前的清理工作可借助高壓水槍完成，如果發現槽口兩側有啃邊苗頭，則要及時用瀝青等材料進行修補。配比對混凝土強度影響極大，在保障水灰比恰當的前提下，可以加入適當的早強劑，縮短混凝土凝結時間，為道路的盡早開放奠定基礎。混凝土澆筑環節要做好立模工作，通常選用泡沫板作為原材料，長度規格為20cm，以插槽深度為標準，制成的立模整體高度低于該數值4cm 為佳，寬度同樣要以縫隙為參考，多出5cm 即可。施工時先對模板上部進行切割，出現V 型凹槽即可，將其放置在下端縫隙處，橋梁兩側各1 塊，并進行壓實試驗，確保其不會出現漏漿、溢流問題。為減少不良干擾，同樣需要對槽口周邊雜物進行細致清理，清理范圍要擴張到槽口中心2～4cm 處，槽口上端覆蓋薄膜進行防護，必要時可以結合彩條進行標識，防止混凝土澆筑造成額外污染。混凝土均勻澆入模板之后，要按照設計規范進行振搗操作，以30cm 為間隔進行振搗棒放置，采用水平振動方式，確保底部空氣充分排出。混凝土結構夯實度達標后，用抹板進行搓制，使表層更加光滑，整個操作重復4～5 次，以柔性瀝青橋面為標準進行高程測量，低于橋面2mm 以內即可視為平整度達標。

3.4 日常檢查及維護

混凝土初凝受環境影響較大，因此澆筑環節就要選好溫度環境，確保施工完成后的幾天內溫度、濕度在適宜范圍之內。大部分混凝土初凝之后，要立刻進行覆蓋處理，土工布就是較為常見的覆蓋材料，同時注意觀測當地氣溫變化情況和趨勢，以此為依據進行澆水養護調整，如果初凝后為連續晴天，則可以每2h 澆一次水，晚上適當減少頻率，以4h 一次為宜；若遇上特殊干燥、炎熱的天氣，則要適當增加澆水頻率，以保持土工布濕潤為標準。每次澆水都要嚴格控制水量，若水體流過構造縫，則可能導致水體下滲，要及時采取清理和保護措施。在經過系統的初次養護后，還需采用回彈法等技術進行強度檢測，確認強度達到80%的標準后，才能開放路段，允許車輛通行。如果受現實條件制約，必須在冬季低溫環境下操作，則要采取必要的保溫措施，防止混凝土受凍害造成的強度下降問題。日常養護時，要注意檢查裝置有無堵塞、失效情況，構件連接部位是否松動、銹蝕，伸縮量是否在標準范圍內等，一旦發現啃邊、噪聲等異常，則要及時進行修補或更換，防止病害的蔓延。

4 結論

綜上所述，橋梁伸縮縫具有吸收變形、承重、防水等眾多功能，在提升工程質量，保障出行安全等方面有極大貢獻。當前伸縮縫止水帶損壞、啃邊等病害問題的發生還較為頻繁，這與設計、安裝以及交通載荷都有很大關聯，建設單位要正視這些病害，以橋梁實際伸縮量為基礎，選擇匹配度較高的伸縮縫類型，做好切縫開槽、混凝土澆筑工作，加強日常維護，充分發揮伸縮縫的正面作用。