高速公路及橋梁隧道病害處治方法

摘" 要：在社會快速發展背景下，我國高速公路的建設規模逐漸擴大，高速公路里程在全球排名首位，其中橋梁、隧道的建設數量也日漸增加。然而，在高速公路運營管理過程中，由于橋梁、隧道等運輸任務繁重，很容易出現各種病害，嚴重影響高速公路橋梁隧道的運營安全。對此，該文主要介紹高速公路橋梁病害類型，分析病害出現的原因，并探究病害處治方法。

關鍵詞：高速公路；橋梁；隧道；病害；處治方法

中圖分類號：U418.6" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）16-0166-04

Abstract： In the context of rapid social development， the construction scale of expressways in China is gradually expanding， and the mileage of expressways ranks first in the world， in which the number of bridges and tunnels is also increasing. However， in the process of highway operation and management， due to the heavy transportation tasks such as bridges and tunnels， it is easy to appear various diseases， which seriously affect the operation safety of highway bridges and tunnels. Thus， this paper mainly introduces the disease types of highway bridges， analyzes the causes of the diseases， and explores the treatment methods of the diseases.

Keywords： highway; bridge; tunnel; disease; treatment method

高速公路橋梁隧道作為我國基礎設施建設的重要內容，也是區域經濟發展的重要支撐，尤其是一些偏遠山區，在客觀自然因素的影響下，橋梁、隧道成為交通建設的首要內容，然而，在實際建設和運營的過程中，受到地形、地質及運輸壓力等因素的影響，高速公路橋梁隧道會出現各種病害，如滲水、變形等，安全隱患較大，一旦出現問題將會對人民的生命財產安全和國民經濟發展造成嚴重的損失。對此，對高速公路橋梁隧道病害進行明確，采取針對性的防治方法十分有必要，對提升橋梁隧道的使用壽命和使用安全具有重要意義。

1" 高速公路橋梁隧道病害類型

1.1" 高速公路病害

1.1.1" 路面沉陷

路面沉陷是高速公路病害的典型表現，在施工過程中，路基填筑的土質材料較差，或者路基尚未完善密實就進行下一步施工，這樣致使高速公路在后期使用的過程中，受到地下水及車輛荷載的影響，出現不同程度的變形問題，致使路面沉陷。根據相關技術文件要求，假如局部下沉路面的深度超過10 mm，就可以判斷路面出現了沉陷病害，假如深度超過25 mm，就可以判斷路面出現了重度沉陷病害。

1.1.2" 裂縫

裂縫這種病害在高速公路路面中是較為常見的，看似小小的裂縫卻會對高速公路路面造成嚴重的損傷，甚至會影響正常行車和交通安全，一般裂縫包括3種類型，分別是：①橫向裂縫。這種裂縫產生的位置并沒有一定的規律性，也不會集中在一個位置出現，裂縫寬窄不一，通常裂縫會與路面中線近于垂直關系，而且周圍會出現少量的支縫[1]。假如未及時處理這種橫向裂縫，其將會沿著路基延伸，產生更大的裂縫；②縱向裂縫。這種裂縫產生的位置主要是路面接縫、路肩邊緣、緊急停車帶，裂縫的寬度、大小不同，朝向與行車方向呈垂直關系。對于緊急停車帶以及路肩邊緣位置出現的縱向裂縫，會逐漸延邊緣向內部擴大，成月牙形，這種裂縫有極高的危害性，容易導致路基出現滑移的情況。對于路面接縫，行車道部位的裂縫，主要是縱向條帶狀，會逐漸從兩端末延伸到路堤邊緣。③網裂。這種裂縫也就是網狀裂縫，屬于交錯的疲勞裂縫，是由一個個多邊形的小塊構成的網絡裂縫，其初始形態是沿著行車方向出現的單條或者多條平行的縱向裂縫，然后在縱向兩縫之間出現斜向或者橫向的連接縫，以此形成網狀縫[2]。

1.1.3" 路面坑槽

在溫度和交通荷載的不斷影響下，高速公路的瀝青和骨料之間的黏附力逐漸下降，進而產生空隙，路面積水會進入到瀝青表面，停滯在瀝青和骨料之間，然后在交通荷載的作用下形成水動力，在水動力的作用下會迫使瀝青膜與骨料逐漸脫離，最終形成坑槽。

1.2" 橋梁病害

1.2.1" 空心板橋梁病害

在各種類型的橋梁中，空心板橋梁是最常見的建設類型，也是最容易出現病害的類型。其中病害主要出現在空心板、鉸縫、橋面和支座上，包括橋梁工程設計缺陷、施工缺陷、后期養護缺陷等主觀因素引發單板受力、橋梁底部縱向開裂、空心板內積水、頂底板厚度不夠、鉸縫開裂、鉸縫滲水、鉸縫混凝土脫落、支座脫落、支座位置設置不合理和橫向開裂滲水等病害。比如，某空心板橋梁在橫向連接上采用縱向鉸縫，然而鉸縫質量參差不齊，再加上后期養護過程中受到超限車影響，導致鉸縫失效，出現單板受力的情況，空心板的荷載大大增加，對橋梁的使用安全造成嚴重影響[3]。

1.2.2" 橋面鋪裝病害

橋梁路面鋪裝出現的病害主要包括以下幾種情況。①橋面鋪裝厚度不夠或者厚度不均勻；②鋪裝層與下層材料粘合度不夠，易出現脫落情況；③橋面鋪裝防水處理不科學。對于橋梁的橋面而言，會直接承受車輪荷載的沖擊，其中的混凝土構件會在荷載的作用下出現一定的裂縫，這對橋梁承載能力造成的影響較小，但是對橋梁的使用壽命會造成嚴重的影響，還會出現坑槽、局部開裂、脫層及車轍等情況[4]。

1.2.3" 支座損壞

橋梁支座損壞也是一種常見病害，主要包括以下幾種情況。①支座滑動面磨耗大，滑動面不平整；②支座螺母脫落、松動；③橡膠支座出現橡膠老化、脫空情況；④支座選用不合理，使用過程中變形超過允許值；⑤梁體位移較大時，支座出現移動情況，導致支座受力損害，出現病害問題。

1.3" 隧道病害

1.3.1" 滲水

隧道襯砌滲水會對隧道結構的安全性和整體性造成嚴重的影響，不僅會增加隧道內部的濕度，致使內部設置的各種線路出現短路的情況，而且還會引發其他病害，比如積水、漏水等，致使隧道內的襯砌出現開裂的問題，甚至會擴大裂縫。

1.3.2" 襯砌

隧道襯砌是承受地層壓力和防止圍巖變形塌落的主體建筑，襯砌病害是隧道病害的主要形式，不僅會破壞隧道結構的穩定性，而且還會影響隧道的安全應用，威脅行車安全。

2" 高速公路橋梁隧道病害主要原因

2.1" 高速公路病害主要原因

2.1.1" 路面沉陷

路面沉陷出現的原因主要包括3個方面。第一，基層不平穩。通常瀝青面層厚度會受到基層表面平整度的影響，假如瀝青層的厚度不同，在行車之后會出現沉降情況。第二，載量超限。高速公路行車的載量超限也是導致路面沉降的主要問題，根據相關研究，假如在一輛載重10 t的車輛上增加5 t，其對路面結構造成的破壞就會擴大6倍。第三，路基剛度不夠。路基剛度會影響路基承受荷載時抵抗變形的能力，假如剛度不夠，那么在交通荷載作用下就容易出現沉降情況[5]。

2.1.2" 裂縫

針對橫向裂縫而言，一般不是由于荷載作用而產生，其產生的原因主要有3個方面。第一，材料收縮引起橫向裂縫。一方面，在路面基層成型的過程中，由于材料失水后會收縮，進而出現較為規則的橫向裂縫。另一方面，路面基層材料會受到溫度的影響，假如溫度驟降，在低溫狀況下會收縮，進而開裂成縫。這2種收縮變形會導致路面層的底面承受拉力，假如拉力超過瀝青面層的抗拉強度，就會導致其底部出現拉裂的情況，再加上溫濕度變化及交通荷載的不斷作用，都會導致瀝青面層底面出現裂縫。第二，瀝青和混凝土溫縮引起橫向裂縫。由于瀝青是一種對溫度變化較為敏感的黏彈性材料，在溫度降低時，會逐漸變脆變硬，進而出現收縮變形情況。假如收縮拉應力超過瀝青混凝土的抗拉強度，瀝青路面就會出現開裂的情況，并逐漸向下發展，形成上寬下窄的裂縫。這種溫縮裂縫在北方溫差較大的地區較為凸顯，一般初冬裂縫會達到3～5 mm，到了嚴冬會發展到10～20 mm，而春季回暖就會逐漸縮回。

針對縱向裂縫而言，產生的原因主要包括以下3個方面。第一，地基原因。一些高速公路路段處于河谷、丘陵低洼處，地基土中的天然含水率較高，在設計階段未充分考慮，而且施工過程中對此未做相關處理工作，在高填土之后，由于地基承載能力存在差異，會出現不同程度的沉降，致使路面出現縱向裂縫。第二，路基施工原因。假如在高速公路地基施工的過程中，天氣干燥，局部路堤填料的土塊未充分粉碎，路面壓實度不夠，路基邊緣無法超寬碾壓，暗埋構件由于長度限制，或者混合料在攤鋪時的縱向施工搭接質量較差等，都會導致縱向裂縫的出現[6]。第三，水分滲透破壞。高速公路路面、邊坡、中央分隔帶等區域存在滲水情況，會導致局部路基受到水分滲透破壞影響，路基承載力下降，而且在動靜荷載作用下，路基移動出現裂縫。而且假如填料選擇的弱膨脹土，并且在施工中未有效處理，在滲水之后含水量會產生變化，導致裂縫出現。

針對網裂而言，產生的原因主要包括以下幾個方面：第一，高速公路路面整體強度不夠引發的。第二，路面結構設計方面存在不合理情況，路基路面壓實度不夠。第三，路面材料使用不合理，未充分攪拌，導致瀝青和骨料的黏結性下降等。第四，因為路面在出現橫向或者縱向裂縫之后未及時處理，導致水分滲透到下層，基層表面被水分浸泡發軟，強度下降，再加上交通荷載的不斷作用，粉漿會通過路面基層裂縫或者空隙壓到表面，形成唧漿，然后基層表面逐漸空洞，出現網裂。

2.1.3" 坑槽

坑槽病害出現的原因主要包括以下幾個方面。第一，車輛在行駛過程中存在漏油問題，這些滴落的汽油會侵蝕路面，進而出現坑槽。第二，高速公路缺乏日常養護，在出現脫皮、網裂等病害時未及時處理。第三，瀝青膜缺乏覆蓋，在后期雨水、車輛荷載的作用下，混合料的性能逐漸下降，出現裂縫，進而擴大為坑槽。

2.2" 橋梁病害原因

橋梁病害出現的原因主要包括以下3個方面。第一，橋梁設計不合理。當前我國使用的橋梁設計體系缺乏完善性，在設計過程中針對不同系數的取值并沒有統一的標準，而且也未綜合考慮到混凝土收縮、徐變和溫度變化造成的影響。第二，施工方式不合理。假如在橋梁施工過程中缺乏統一的施工標準、現場管理不到位、施工方式不當等，都會導致橋梁混凝土出現振搗不充分，露筋或者鋼筋分布不合理等情況，嚴重影響橋梁結構的承載力。第三，材料使用不合理。在橋梁施工過程中很容易出現材料使用不合理的情況，缺乏對材料質量的嚴格管控，嚴重影響橋梁結構的穩定性和承載力[7]。

2.3" 隧道病害原因

2.3.1" 滲水

通常高速公路隧道施工會對原始圍巖體水系的平衡造成影響，致使隧道周圍水系向著隧道四周的巖石蔓延和匯集，在圍巖和含水地層接觸連通時，襯砌的排水尚未適應，進而出現滲水的情況。

2.3.2" 襯砌

高速公路隧道出現襯砌病害的主要原因包括以下幾個方面：第一，由于大型車輛或者超載車輛通過，出現裂縫，進而出現襯砌。第二，溫度變化、化學腐蝕等因素引發的襯砌裂縫。第三，在施工建設過程中，未充分掌握地形情況，對山體造成不同程度的破壞，從而為襯砌病害的出現埋下隱患。

3" 高速公路橋梁隧道病害處治方法

3.1" 高速公路病害處治方法

3.1.1" 路面沉陷病害處治

針對高速公路路面沉陷病害，在處治過程中，首先要到現場確定沉陷長度和面積，然后進行水準測量，在大概確定的長度基礎上向兩端延長20～30 m，保證處治長度的準確性，進而在路面標記檢測點，一般在沉陷深處設置一個代表性的檢測點，反應其下沉深度，進而對其進行開挖和填充，進而采用灌漿法將路面高程恢復到原設計高度。具體操作需要先鉆孔，找準鉆孔位置，在明確的灌漿區域中結合間隔距離設置梅花形鉆孔位置，在路面中間可以設置兩排空隙，沿著路面邊緣地區設置單排空隙。鉆孔的直徑一般為75～85 mm，采用垂直鉆孔方式，結合設計標準，在鉆孔設備鉆至預設深度之后，插入直徑為25 mm的PVC管材，并且在管材壁上鉆取單個小孔，利用泥漿處理空隙，在泥漿凝固之后進行灌漿操作。灌漿的過程中要結合實際情況調制漿液配比，水泥選擇使用復合硅酸鹽水泥，漿液配置好之后要充分攪拌，進而進行單管灌注。

另外，還可以采用換土復填法，完全清理原本路基沉陷的填土，進而填充符合標準的新填土，一般是砂礫土和亞黏土，進而采取自上而下的施工方法，進行壓緊密實。

3.1.2" 裂縫病害處治

針對裂縫病害，處治方法詳細見表1。

3.1.3" 坑槽病害處治方法

假如是由于地基沉降出現橫向裂縫產生的坑槽，而且裂縫寬度超過5 mm，甚至出現啃邊、錯臺等情況，可以先沿著裂縫兩邊鑿除，范圍在0.5～1 m，并清理干凈面層，按照橫向裂縫的處治方法填實裂縫，最后重新攤鋪瀝青面層。

3.2" 橋梁病害處治方法

3.2.1" 空心板橋梁處治

針對橋梁病害的處治，主要是包括以下幾種方法。①在空心板表面鉸縫兩側放置∏形鋼筋；②在出現鉸縫病害的底面兩側粘貼鐵鋼板條；③采用混凝土填充方式，修復鉸縫病害，不需要鑿除病害鉸縫處的混凝土。

3.2.2" 橋面鋪裝病害處治

結合橋梁橋面鋪裝混凝土的損害程度進行處治，可以采用橋面鋪裝層加固的方法，具體為植筋技術，能夠起到橋面鋪裝層加固的效果，對單塊板的受力狀態進行改善，并提升整體橋面結構的承載能力[8]。

3.2.3" 支座損壞病害處治

針對橋梁支座損害病害，可以結合實際情況進行處治。針對支座上下錨栓彎曲、折斷、銹死等情況，對于上錨栓可以將橋梁支座上擺和混凝土梁底的鑲角板焊起來，使二者成為一個整體；對于下錨栓可以鑿除橋梁支座底板上的部分混凝土，取出舊錨栓，更換為新的錨栓。另外，還可以利用夾板進行固定。針對支座積水、陷槽、翻漿和流銹等情況，可以使支座底板略高于墩臺支撐墊石，并采用細鑿墊石排水坡的方法，排水坡坡度通常為3%。

3.3" 隧道病害處治方法

3.3.1" 滲水病害處治

隧道滲水病害的處治可以采取以下幾種方法。①注漿封堵法：一是結合滲水位置和面積，利用電鉆在滲水縫位置設置注漿孔；二是利用快硬防水砂漿對注漿管進行固定；三是注漿；四是在注漿完成幾天之后切除注漿管的外露部分，并利用防水砂漿進行抹平。②剔槽疏導法：此方法針對滲水量較大的滲水點，在滲水位置打孔放水，然后在打孔位置豎直鑿出一條梯形槽，槽底與滲水裂縫銜接，并在槽中固定PVC排水管，將滲水引到隧道中央管道中。③增加橫向排水管。假如隧道內排水管無法滿足排水需求，就可以增加橫向排水管，與隧道內排水系統形成閉合回路。

3.3.2" 襯砌病害處治

隧道襯砌的處治方法主要為①初期支護：按照設計增設錨桿，并掛網噴射混凝土襯砌背后注漿；②永久性支護：先掛設防水局腌菜，并將其牢固粘貼在噴射混凝土表面，粘貼的過程中采用真空粘貼方式，并進行充氣檢驗，以此形成完整的防水體系。進而檢查各個部位的襯砌厚度，泵送混凝土進行澆灌。在進行拱部混凝土澆筑的過程中，要壓注混凝土滿后依舊需要持壓10 min，以此保證拱部不出現脫空的情況。在二次襯砌完成后需要利用地質雷達對襯砌厚度和脫空情況進行檢查。

4" 結束語

高速公路橋梁隧道在施工建設和運營使用過程中會出現不同類型的病害，在處治之前需要明確病害類型，結合病害特征選擇合適的處治方法，這樣才能從根本上解決病害，確保其結構穩定性和運行安全性。

參考文獻：

[1] 趙靜.高速公路路面檢測評價與病害處理措施[J].交通世界，2022（18）：127-129.

[2] 董賀輝，姚帥鵬，蔣攀，等.高速公路橋面鋪裝產生病害的原因及鋪裝層的大修施工工藝[J].居業，2022（4）：17-19.

[3] 李少龍.高速公路橋梁病害處理及養護措施淺談[J].中國建材科技，2021，30（6）：130-132.

[4] 趙帥.公路橋梁病害成因與加固技術研究[J].四川建材，2021，47（12）：94-95，97.

[5] 唐垚，高迎鑫，劉洪波，等.公路混凝土橋梁病害分析與技術建議[J].黑龍江交通科技，2021，44（9）：122-123，125.

[6] 楊春平，胡強.高速公路隧道病害檢測與處治技術研究[J].現代隧道技術，2021，58（4）：237-245.

[7] 王磊.高速公路瀝青路面早期病害的原因分析及養護措施[J].工程建設與設計，2020（24）：91-92.

[8] 唐楊，任榮.中、小公路橋梁病害與加固方法綜述[J].長江工程職業技術學院學報，2020，37（2）：19-25.