城市橋梁伸縮縫滲漏水防治措施研究

余豐茹

(鄭州市建設工程質量安全技術監督中心,河南 鄭州 450000)

0 引 言

城市橋梁不僅是重要的交通設施,更是城市的一道獨特風景線,許多橋梁造型設計優美,一橋一景,有的橋梁已成為一座城市的新地標和形象名片。伸縮縫是為調節橋梁上部結構之間的位移和連接而設置的,可以解決橋梁結構中由于動載、溫度、混凝土的收縮和徐變等因素引起的位移開裂問題,對橋梁工程的穩定性、安全性、美觀性都有重要的影響。由于橋面伸縮縫設置在梁端構造薄弱部位,直接承受車輪荷載的反復沖擊作用,而且長期暴露在大自然中,所處環境比較惡劣,隨著交通量的增加和車輛載重量的增大,不少橋梁在使用一段時間后,橋梁伸縮縫出現了不同程度的損壞,進而導致伸縮縫滲漏水現象較為普遍,這不僅腐蝕橋梁的結構,影響橋梁的安全性和使用壽命,而且污染橋下景觀,并給橋下通行帶來很大影響。本文從設計、施工、養護管理等方面分析城市橋梁伸縮縫滲漏水原因,并提出防治橋梁伸縮縫滲漏水的措施。

1 城市橋梁伸縮縫滲漏水危害及原因分析

橋梁伸縮縫滲漏水來源主要有大氣降水和日常環衛灑水。由橋梁伸縮縫處漏下的水往往流到橋臺蓋梁或臺帽頂端,嚴重的會滲到整個蓋梁或臺身,如圖1所示。這不僅會侵蝕蓋梁、臺帽、臺身及支座,造成蓋梁、臺帽混凝土反堿以及結構鋼筋銹蝕,加速鋼筋混凝土的破壞,導致混凝土破碎脫落,而且會使支座銹蝕破壞以致失效,嚴重影響梁體的正常收縮。由此導致的質量隱患會縮短橋梁的使用壽命,增大橋梁的安全隱患,影響行車的舒適性和安全性。

圖1 該伸縮縫處滲漏水嚴重,侵蝕蓋梁、臺帽、臺身及支座

橋梁伸縮縫滲漏水的直接原因是伸縮縫破損、脫落和橋面排水系統不暢等,深層次原因則是伸縮裝置和排水系統設計不當、施工質量控制差、管理養護不到位等,歸根到底,還是相關人員質量意識差,管理松懈。

1.1 設計方面

有些城市橋梁在設計時,設計人員未能充分考慮不同類型伸縮裝置的性能特點,對伸縮裝置選型不當,設計伸縮縫裝置結構時對預埋件的深度、位置及伸縮縫過渡部位混凝土的型號、厚度等設計量不足,導致伸縮縫裝置本身剛度不夠,錨固件強度不足。在荷載反復作用下,造成伸縮縫錨固件損壞及橡膠條破損、錨固混凝土的開裂破損,從而導致滲漏。有些城市橋梁在設計時未能充分考慮橋梁所處地氣候因素對排水系統指標的要求,有些橋梁泄水口設計數量不足或泄水口較小,布局不合理,雨水箅空隙較大等,導致泄水口排水量不足或垃圾進入堵塞排水管,致使水不能及時排走,存積的水從伸縮縫等薄弱環節處流下。

1.2 施工質量控制方面

由于城市橋梁伸縮裝置和泄水口工程量不大,相比橋梁主體結構施工技術難度較小,項目各參建單位對橋梁伸縮裝置和泄水口的施工質量不是那么重視。特別是伸縮裝置安裝一般處于橋梁施工末期,有的項目單位為趕工期,爭取早日通車,往往忽視了對伸縮裝置施工質量的管理,導致對伸縮裝置施工質量控制不到位,埋下質量隱患。

例如,在施工前,設計人員未對項目建設、施工、監理單位進行設計交底,對施工中應注意的事項未能明確;施工單位未能正確進行施工技術交底,導致施工作業人員未能嚴格掌握施工工藝和標準,僅憑經驗進行施工,是施工質量控制不到位的原因之一。

在施工過程中,由于處于橋梁施工收尾階段,有的項目上主要管理人員往往被調往其他項目,留下管理經驗不足的小部分管理人員留在項目處理收尾工作,因管理人員較少或管理人員技術不過硬,對現場施工質量問題不能及時發現和進行糾正,監理單位在監理過程中和隱蔽驗收時未能嚴格按照質量驗收標準把關,導致施工質量控制不到位。最終可能會導致伸縮裝置施工時預埋鋼筋的位置不準確,鋼筋間距不符合設計要求,或預留錨固高度不足,無法與伸縮裝置有效焊接,如圖2所示;預埋鋼筋安裝后未采取保護避免污損的措施,施工過程中造成預埋鋼筋變形或銹蝕嚴重;預埋鋼筋因后續施工導致的變形未調整平順,與伸縮裝置錨固鋼筋焊接不牢固,造成錨固筋與伸縮縫鋼筋的連接性降低。橡膠止水帶埋設位置不準確,埋設時扭曲偏斜、嚴重離位或出現破損問題,影響到止水帶適應變形的能力;橡膠止水帶固定不牢,在車行荷載下脫位,導致耐久性差;橡膠止水帶未按設計要求通長埋設,在車行道和人行道交接處人為斷開留下縫隙。混凝土振搗不密實造成空洞、蜂窩,養護措施不當,達不到設計所要求的強度。車輛在后期行駛過程中極易造成混凝土松散脫離,最終造成橋梁伸縮縫的破壞,成為滲水通道。或橋面橫坡和縱坡施工不符合設計要求影響排水;泄水口安裝位置不準確或橋面瀝青混凝土面層鋪裝時邊緣標高控制不準確,導致泄水口標高或高于橋面鋪裝層無法完全排出水,或低于橋面鋪裝層導致排水面減少;雨水箅縫隙過大或設計雙層雨水箅只安裝單層等,雨水箅不能有效過濾雜物導致排水管堵塞無法有效排水等,未能及時排出的水流入伸縮縫留下滲水隱患。

圖2 該伸縮縫一側預埋鋼筋預留高度不足,部分預埋鋼筋保護不到位變形

在竣工驗收階段,有的項目驗收組成員往往更關注橋梁主體結構驗收質量,而對伸縮裝置和雨水箅這些看似不太重要的設施重視不夠,對伸縮裝置或橋面排水系統存在的質量問題未能發現,例如有的項目在驗收之后仍存在伸縮裝置橡膠止水帶在人行道和車行道上未通長設置而存在人為設置縫隙(圖3)、橡膠止水帶固定不牢有脫落、伸縮縫在橋梁側端護欄踢腳處未斷開而影響伸縮裝置的自由伸縮、橋面鋪裝廢料未清理堵塞排水口(圖4)等質量問題。對這些看似“細枝末葉”的內容驗收流于形式,導致最后一道質量關口失守,從而留下了質量隱患。

圖3 該伸縮縫橡膠止水帶在車行道和人行道交接處人為斷開留下縫隙

圖4 該伸縮縫橋面鋪裝廢料未清理堵塞排水口

1.3 管理養護方面

目前城市橋梁建設仍存在重建設、輕養護管理的現象。城市橋梁在通車后,由于相關單位對橋梁管理養護不重視,或養護經費不足、專業養護人員和養護設備短缺,未能對橋梁及時進行定期與不定期維護。在車輛荷載的沖擊下及自然環境侵蝕作用下,橋梁伸縮裝置構件會出現破損、脫落、松動,甚至引起破壞,來往車輛撒落的雜物或泥土如果清理不及時也會進入伸縮縫影響其自由伸縮(圖5),進而導致伸縮縫損壞。受到損壞的伸縮裝置構件如未能及時維修更換,會致使破壞不斷擴展而成為滲水通道。另外,橋面泄水口雨水箅因長期受水分侵蝕會出現破損,或因盜竊而缺失,如未及時對破損或缺失的雨水箅進行更換或補裝,則會導致雜物從泄水口進入堵塞排水管而影響橋面排水(圖6),使橋面積水不能及時排出而流入伸縮縫留下滲水隱患。

圖5 該處伸縮縫內雜物未清理,伸縮裝置銹蝕,橡膠止水條破損

圖6 該處橋面泄水口雨水篦缺少未補裝,易導致雜物進入泄水口堵塞排水管

2 城市橋梁伸縮縫滲漏水防治措施

伸縮縫裝置是橋梁結構的重要構件,伸縮裝置的設計、施工和管養質量必須保證伸縮縫能正常發揮其功能、處于完好狀態,即伸縮裝置選型和結構設計要滿足上部結構梁與梁之間和梁與臺之間的位移;錨固必須牢固可靠、經久耐用,能夠經得起車輛荷載的機械磨損和橋頭“跳車”的碰撞沖擊影響;維護管養應及時,防止伸縮裝置構件破損,避免水和雜物滲入。根據上述城市橋梁伸縮縫滲漏水原因分析,可從以下幾個方面加強管理,及早預防和治理伸縮縫滲漏水病害。

2.1 提高設計質量

設計質量是確保橋梁質量的前提。設計單位應在設計前全面搜集相關資料,在進行伸縮縫選型設計時,應充分考慮橋梁所在城市的環境、周圍氣候溫度變化及城市雨季降水量等各方面的影響,能夠根據橋梁的實際情況合理選用伸縮縫裝置。在設計伸縮裝置結構時,除了要考慮伸縮量大小,還要兼顧施工工藝要求,應使預埋件的位置、深度與橋梁的結構設計相匹配,對伸縮縫兩側混凝土和鋪裝層材料的選擇、配合比、密實度、強度等也應嚴格要求,以此來保證伸縮裝置的剛度和錨固件的強度質量。在進行排水系統設計時要充分考慮橋梁所處地氣候因素對排水系統指標的要求,科學設計橋面縱坡和橫坡,合理計算泄水口數量和大小,細化雨水箅設計,必要時設計雙層雨水箅,以保證橋面泄水口排水量和過濾雜物功能。在降水量大的地區,可在伸縮裝置迎水面一側設置匯水槽截留雨水,通過橋面排水系統及時將雨水排出橋面,以減少伸縮裝置的滲水。

2.2 加強施工質量控制

加強施工質量控制是確保橋梁質量的關鍵。設計單位、施工單位、監理單位應進一步增強質量意識,加強全面質量管理。

首先,在施工前,設計單位要做好設計交底工作,明確告知施工單位和監理單位施工的重點和注意事項,并加強技術指導。施工單位應通過可視化技術或現場操作演示等措施向施工作業人員認真進行施工技術交底,并確保施工作業人員嚴格掌握施工工藝和技術標準。

其次,在施工過程中,施工單位要派駐經驗豐富的管理人員在現場指導施工,并加強現場巡查和技術指導,確保作業人員能嚴格按照相關標準規范、施工工藝進行施工,發現施工質量問題及時進行糾正。伸縮裝置安裝時應注意與伸縮縫安裝有關的預埋、預留鋼筋,做到安裝準確,焊接牢固;安裝前要徹底清理槽口雜物,并沖洗干凈;伸縮裝置與錨固鋼筋焊接長度應滿足規范要求;應采用快凝高強膨脹混凝土,在低溫時進行施工,以減少收縮裂縫,提高混凝土抗震抗滲的密實度;混凝土澆筑應連續進行,養護7天達到強度后再開放交通。橋面鋪裝層施工時加強測量控制,保證橋面橫坡和縱坡施工符合設計要求,鋪裝層與泄水口銜接平順。以此來保證伸縮裝置和泄水口安裝位置準確,安裝質量符合設計要求。監理單位應加強旁站、巡視,并在隱蔽驗收時嚴格把關,確保施工質量滿足驗收標準,每道工序經監理驗收檢查合格后,方可進行下道工序施工。

最后,在竣工階段,各單位要嚴格檢查各項指標,確保橋梁的伸縮縫無任何質量問題,發現橡膠止水帶固定不牢有脫落或在車行道和人行道上未通長設置的要及時更換,發現護欄踢腳處伸縮縫未斷開的要及時斷開;發現雨水箅安裝不正確的要及時調整。只有保證伸縮縫和排水系統的施工質量,才能最大限度降低橋梁伸縮縫滲漏水隱患,確保城市橋梁整體的質量,從而延長橋梁的使用壽命,保障橋梁的安全性。

2.3 科學養護管理

科學的養護管理是確保橋梁質量的重要手段。相關單位要提高對橋梁伸縮裝置和泄水口養護管理工作的重視,堅持防治結合,針對伸縮裝置和泄水口常見病害制定科學合理的養護管理措施,建立健全城市橋梁管理養護長效機制,加大養護管理的資金投入力度,積極引進技術含量較高的新技術、新材料、新工藝,使其能更好地應用到橋梁伸縮縫的養護管理工作中。加強對各級管理技術人員的培訓工作,使工作人員能夠熟悉掌握橋梁伸縮縫檢測、維修及養護的基本方法。安排專人負責橋梁伸縮縫、泄水口等相關設施的日常養護管理工作,經常性地對橋梁進行巡視和檢測,特別是在惡劣的天氣情況下,更要加大檢查的頻率,及時發現問題,并做好相關記錄工作,建立相關的養護檔案。通過定期對伸縮縫做好維修和養護工作,做好伸縮縫內雜物的清理工作,避免橡膠止水帶因為雜物的影響而出現損壞;發現破損的伸縮縫時要及時更換,避免形成滲水通道。做好雨水箅的檢查和維護工作,發現雨水箅破損或丟失時要進行及時的維修更換,及時清理進入泄水口的雜物,避免排水不暢而流入伸縮縫。以此來保證伸縮縫的正常使用功能和橋面正常的排水功能,從而提升城市橋梁結構的安全性和行車舒適度。

3 結束語

綜上所述,橋梁伸縮縫滲漏水病害對城市橋梁結構的安全性、穩定性和耐久性有著較大影響。因此,需要對伸縮縫滲漏水相關病害問題進行研究,不斷提升伸縮裝置建設質量水平。由于伸縮縫是城市橋梁最薄弱的位置,伸縮裝置發生病害是伸縮縫發生滲漏水的主因,做好伸縮縫的設計、施工和養護管理工作是避免滲漏水的關鍵。同時,橋面排水系統不暢是伸縮縫滲漏水的重要影響因素。因此,要樹立系統性防水建設理念,堅持防治結合原則,全面分析伸縮縫產生病害的原因,從設計、施工到養護管理都要制定全面合理的防治措施,從技術和管理兩方面進行加強,重視防水、排水的處理細節,這樣才能很好地解決橋梁伸縮縫滲漏水問題,確保橋梁質量安全和使用壽命,讓城市橋梁能夠更好地為城市經濟社會發展和人民生產、生活服務,更好地展現城市形象。