公路桥梁结构存在的病害及加固处理对策分析

公路桥梁结构存在的病害及加固处理对策分析

对公路的桥梁使用过程中常见的病害进行了分析，并讨论了造成这些病害的原因，针对桥梁病害现象提出了处治措施，为公路桥梁病害的防治工程积累了丰富的经验。

标签： 桥梁工程；病害；成因；对策

引言：

在现代公路桥梁的使用过程中，由于各种原因而产生缺陷给公路桥梁埋下极大的安全隐患，严重制约着公路桥梁在交通运偷中作用的发挥，威胁到人们的生命财产安全。因此，加大对公路桥梁缺陷的研究意义重大。本文深入分析了公路桥梁缺陷成因，并对相关的加固修复技术进行了探讨，以供同行参考。

一、公路桥梁的典型病害及其成因分析

1、混凝土桥梁结构表层缺陷

混凝土桥梁结构表层缺陷主要可分为由施工不当等人为因素引起和自然因素引起两种，其中，施工不当等人为因素引起的缺陷主要有蜂窝、露筋、麻面、空洞等；自然因素引起的有磨损、锈蚀、老化、剥落等。

由人为因素引起桥梁缺陷的影响因素繁多且十分复杂，如水泥、骨料、脱模剂、模板等材料的质量、品种、配比；施工中的各项措施和工艺如混凝士拌制、运输及入模方式、浇筑方式、拆模时间长短和施工缝处理工艺与方法等均有可能出现失误而导致缺陷的产生。

在施工中，混凝土灌注过程中振捣不到位，分层灌注时违规操作，或在混凝土运输时，由于没有进行相应的保护措施渗入泥块和杂物；以及混凝土离析，模板缝隙不严，水泥砂浆流失等因素均可使混凝土桥梁结构表层出现麻面。在进行混凝土桥梁结构施工时，模板缝隙未堵严、支设不牢固或振捣棒碰及模板而使模板移位；钢筋过密、石子扣在钢筋下，使水泥浆不能充满钢筋周围，或钢筋垫块漏放、垫块少而使钢筋紧贴模板，以及保护层处混凝土振捣未能达标都可能产生露筋现象。模板表而粗糙不干净，粘有干硬水泥浆等杂物；脱模剂涂刷不匀或选用脱模剂不当；模板拼缝不严局部漏浆；混凝土振捣不密实或分层厚度控制不好，出现漏振而使气泡未能排出等都会导致空洞。此外，混凝土配合比不当、下料不准确，造成砂浆少石子多或混凝土搅拌时间短、拌和不均匀；石子成堆混凝土一次下料过多，未分层振捣等都是导致缺陷产生的因素。

自然因素引起的缺陷主要是由于公路桥梁在使用过程中受到自然因素的影响，如雨水浸入导致钢筋锈蚀膨胀引起剥落，在严寒地区冰冻潮湿交替循环作用，或者受到具有侵蚀性水溶剂的化学侵蚀等。

2、混凝土构件裂缝缺陷

桥梁混凝土裂缝及其危害是一个世界性的问题。桥梁工程中易出现的混凝土构件裂缝有以下几种：温度变化产生的裂缝；混凝土收缩引起的网状裂缝；下缘受拉区的裂缝、施加预应力引起的裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝；使用荷载、运梁不当引起的裂缝；台座施工時或基础使用时变形引起的裂缝。混凝土构件的裂缝将产生非常严重的后果，如不及时处理将对桥梁的使用寿命产生影响，严重者将造成桥塌、车毁、人亡事故。

混凝土结构产生裂缝的原因较多，无论是前期的勘察、设计、施工的具体环节，还是在建造完成后存在不当的使用如超荷载等，均有可能导致产生混凝土构件裂缝。裂缝的产生原因从技术层而来看大致可分为两类，一是由外荷载引起的裂缝，称为结构性裂缝。二是混凝土自身应力形成的裂缝，即非结构性裂缝。裂缝产生的主要还与以下四个因素有关：材料性质有关的因素，如水泥的反常凝固和反常膨胀；施工有关的因素，如混合料搅拌不均匀，振捣不充分、施工缝处理不当等；环境条件有关的因素，如湿度的变化，构件内外温度的差异、高温熏烤、化学腐蚀等；构造因素，超过设计荷载以外的荷载，截而尺寸及钢筋用量不足等。

3、桥梁墩台常见缺陷

桥梁墩台基础在常年使用过程中，除了承受上部构造荷载外，还将承受土压力，风力，冰压力和浮力等等各种力的作用，混凝土收缩干燥、内外部温差、气温剧烈变化、日照影响而产生的温度拉应力或是由于冻胀、下沉或外倾而产生开裂等均有可能致使桥梁墩台基础出现问题；另外，由于过桥车辆的日益重型化，密集化，使墩台基础出现了不同程度的损坏，产生各种裂缝，如墩台网状裂缝、从基础向上发展至墩台上部的裂缝、翼墙和前墙断裂的裂缝、由支承垫石从下向上发展的裂缝、桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝等等。

4、加固修复技术

公路桥梁产生的大部分缺陷主要是由施工不当导致的，比如蜂窝和空洞的形成就是因为违规操作，未经过充分振捣就继续灌注所导致，一般情沉下只要在施工过程中严格要求，注重材质，是完全可以避免这些缺陷的。当这些缺陷出现的时候，常见的补救方法根据具体情况的不同，采用科学合理的方法进行修补。比如可采用橡胶管注入器将采用新型的材料树脂注入到缝中，使其恢复结构强度；对坑注、麻面等缺陷，可采用树脂砂浆馒抹；对于载荷过高等问题，可采用钢板贴合、增设析梁等方法恢复或提高构件强度，增加承载力。对硅构件的缺损应用聚合物改性材料修补，以防钢筋锈蚀或进一步损坏。公路桥梁桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法，支架施工法等。喷射钢纤维砂浆，焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆进行底而加固；采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋进行顶而加固。还可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法，加配钢筋修补法，用柔性表而封闭法修补裂缝，灌浆封闭裂缝修补法等处理桥梁墩台常见缺陷。

5、造成这些病害的主要原因

首先是设计的不合理。最近几十年，在我国经济的快速发展的背景下，公路的交通状况有了较大发展。而桥梁的设计标准是二十世纪七八十年代提出的，已经不能适应现代重载交通的需要，这就造成按照规范设计出来的桥梁不能满足现代交通的需要。同时，我国的桥梁设计体系不完善，对于设计过程中的不同系数的取值，没有一个统一的标准，对混凝土的收缩、徐变或者所受的温度应力等考虑不到位。另外，设计时在选择构造钢筋的数量等构造问题时，处理不得当，对桥梁的使用造成一定的影响。其次是施工不当造成的。施工过程中由于施工标准的不统一或者是施工过程中监管制度的不完善，造成施工过程中出现施工管理不到位、材料质量不合格、偷工减料、施工人员玩忽职守等问题，这些问题对桥梁的质量造成了极大的影响。施工的不当会导致桥梁的混凝土出现振捣不密实、表面麻面、露筋或者是钢筋的布局不合理等问题，桥梁会因为这些问题而出现结构的承载力下降。再者是材料使用不当，桥梁施工过程中之所以会出现材料的使用不当，多数情况是对材料的质量控制不严格，造成桥梁施工中用到的混凝土或者是钢筋等材料的质量出现问题。这些材料对桥梁整体的承载能力以及结构的稳定性都有着重要影响，所以出现材料问题就容易造成桥梁出现病害。或者是掺加外加剂过程中，外加剂的种类或者是用量不合理，也会造成桥梁出现各种各样的病害。

同时，外部环境因素也会造成病害的发生。桥梁在使用过程中，受外界的环境以及自然因素的影响比较大，温度、空气、湿度等都对其有较大的影响。这些外界因素很容易造成桥梁出现裂缝、钢筋的腐蚀、桥梁的变形等病害。桥梁不可避免会遇到雨水的冲刷，这会造成桥梁基础的稳定性受到影响，特别是遇到洪水的侵袭时，更应该注意雨水对桥梁的冲刷。当然，如果遇到一些特殊的地质灾害，比如地震、泥石流等，桥梁的结构也会因其产生病害。

最后是使用不当造成的。目前，我国的交通状况有了较大的发展，早期修建的桥梁已经不能适应现代交通的发展，再加上超载、重载现象频发，如果在桥梁使用过程中，没有对其进行必要的维修或者养护，这给桥梁造成了比较大的病害。

二、桥梁病害的处治措施

在对桥梁的病害处治以前，工程人员要掌握病害的损害情况，区分采取养护、维修措施的轻重缓急，并且要综合考虑高速公路全程或者某一段的整体情况，在经济性得到满足的条件下，制定一个科学、可行、经济的处治措施。目前，《公路桥涵养护规范》中只是将桥梁的养护、维修等级简单的划分为正常保养，小、中、大修以及该重建等几个等级，这种划分方式相对来说比较笼统，在对病害处治中有很多的不便。

结合高速公路桥梁的实际情况，可以将处治的等级划分为三个。一级养护，就是对桥梁进行正常的养护。这时桥梁的病害只是一些轻微的损坏，对桥梁的结构以及使用没有太大的影响。二级的养护，就是针对使用中桥梁出现支座的轻微

的变形、一些细微的裂缝等，如果对其处治，比较麻烦也耗费人力、财力。所以，对其加强观测，必要的情况下采取处治措施，如果没有进一步的病害加重，可以不采取措施。三级的养护，对于桥梁中出现的一些比较严重的病害，比如支座的严重变形、伸缩缝处出现断裂或是桥梁的底板出现大面积的裂缝等，这些对桥梁的结构以及使用造成了威胁，就要及时的采取处治措施，避免安全事故的出现。

1、裂缝的处治

桥梁出现裂缝，不管是上部结构还是墩台等部位，裂缝的出现都会对整个桥梁的耐久性造成影响，甚至是对结构的安全造成威胁，这都要求对桥梁的裂缝采取必要的处治措施。对于桥梁表面的网状的裂缝，通常采用喷沫或者涂抹等方法来对其处治，如果条件允许，可以将表面进行凿毛，再进行罩面处理。如果裂缝对桥梁的结构的承载能力不造成影响，可以通过用环氧树脂对其进行表面封闭的方式处理。如果影响到了结构的整体性，可以通过压浆法或者壁可法对其处治，避免裂缝对结构的影响进一步加深，同时也能起到防水、防蚀的目的。裂缝的病害情况比较严重，对结构的安全性造成威胁时，就要采取粘贴钢板或者增加截面面积等加固处理的方法对其处治。

2、表层病害的处治

对混凝土桥梁的表层病害进行处治是桥梁病害处治中一个重点的工作，这对桥梁的使用周期的延长有着关键的作用。表层的病害处治的主要方法就是澆筑混凝土法、压浆法或者是水泥砂浆法等。在处治以前，要对原有的损坏的混凝土面层进行处治，对于已经锈蚀的钢筋，也要进行除锈工作，使其钢筋露出来，这样处理过后才不影响钢筋与混凝土的粘结能力。

3、支座病害的处治

支座在桥梁中主要作为传力的构件存在，所以要保持支座的完好、固定牢固、清洁等。如果发现桥梁的支座出现承压不均匀的状况时，要通过调整支座的位置的方法来实现其承压的均匀。在调整过程中，要注意上部结构的位置不发生变化，以免引起次生的病害。如果支座的座板出现翘起或者是支座断裂、破损严重等情况时，要及时对其更换。

4、其他病害的处治

其他的一些病害，比如说伸缩缝处的病害、防排水设施的病害等，这些也是桥梁中比较常见的病害情况。对于伸缩缝病害的处治，要先对产生病害的原因进行分析，根据病害的情况采取维修或者更换等措施。当然，对于伸缩缝也要注重日常的养护工作，加强日常的保养，能够将引起病害的因素消除，就自然减少了病害的出现。伸缩缝处治过程中，要保证处治的质量，并控制好施工的周期，避免对高速公路的通车影响。对于桥梁的防排水设施，也要加强日常的养护工作，贯彻“以养防修”的思路，对于损坏比较严重的排水设施要进行及时的更换，并保证其通畅性。

三、结束语

本文通过对桥梁的使用中常见的典型病害的处治措施的探讨，给桥梁病害的处治人员提供了一些参考，以期对公路桥梁病害处治工作的发展带来一些帮助。

参考文献：

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[3]李福强.公路桥梁工程混凝土外观缺陷的成因和防治措施[J].河南建材，2012年.