成樂高速公路橋梁病害成因分析及對策

張?jiān)獫?劉浩吾 蔣智勇

1 成樂高速公路橋梁健康狀況分析

作為“四川汶川‘5·12'地震災(zāi)后恢復(fù)重建檢測”的一部分,對成樂高速公路進(jìn)行了檢測。成樂高速公路在“5·12”汶川大地震中受到波及,但由于與震中距離較遠(yuǎn),地震的影響較弱,現(xiàn)場的檢測證實(shí)了此點(diǎn)。成樂高速公路于1999年11月完工,當(dāng)年12月28日通車,迄今為止運(yùn)行了近 8年。

檢測內(nèi)容包括外觀檢測,混凝土強(qiáng)度試驗(yàn),裂縫檢測等。全線共檢測橋梁48座,其中主線橋29座,跨線橋 19座。根據(jù)JTG H11-2004公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范中3.5.2條,全橋總體技術(shù)狀況評定等級采用綜合考慮橋梁各部件權(quán)重的綜合評定方法。評定結(jié)果:主線橋中,一類橋0座,二類橋21座,三類橋 8座;跨線橋中,一類橋8座,二類橋8座,三類橋3座。不難看出,整個(gè)成樂路橋梁的健康狀況不容樂觀,其中主線橋的病害較重,工程病害原因剖析要點(diǎn)如下:

1)設(shè)計(jì)規(guī)劃方面的原因。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各種車輛的增加,車輛荷載的增大,導(dǎo)致公路橋梁(主線)實(shí)際承受的載貨遠(yuǎn)大于預(yù)期的載荷值。這樣,在動荷載值增大,荷載頻率陡增的情況下,橋梁的一些主要承重構(gòu)件就會在循環(huán)荷載的作用下因疲勞而破壞。

2)施工質(zhì)量方面的原因。由于成樂高速公路路線長,建設(shè)周期短(近三年),沿線橋梁多,建設(shè)負(fù)擔(dān)重,難免造成一些疏忽,導(dǎo)致施工沒有嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)工藝和質(zhì)量的要求進(jìn)行。這容易導(dǎo)致如橋面鋪裝、伸縮縫、支座、錐坡方面的病害形成。

3)養(yǎng)護(hù)監(jiān)管不到位。如瀝青路面的坑槽未及時(shí)修補(bǔ),會越來越大,越來越深;橋臺錐坡,臺、墩的擋塊長草等沒有及時(shí)清除,導(dǎo)致生物力及腐蝕破壞,造成開裂和失效;主要承重構(gòu)件,如支座滑落沒及時(shí)更換,主梁出現(xiàn)縱、橫向裂縫沒有及時(shí)采取有效的處理措施,使得病害加重,承載力降低。

4)載荷條件不同,病害情況迥異。由于主線橋要承受巨大的車載作用,病害較多。

2 橋梁主要病害的成因分析及相關(guān)對策

2.1 橋面鋪裝層病害的成因分析及對策

1)病害成因分析:a.疲勞損壞。由于交通量不斷增大,在車輛動荷載的循環(huán)作用下,鋪裝層處于拉壓交替的狀態(tài),車輪接觸面內(nèi)鋪裝層受壓,接觸面周圍鋪裝層受拉,每天成千上萬次的拉壓交錯受力,導(dǎo)致了鋪裝層的疲勞損壞。b.材料的性質(zhì)及鋪裝層過厚或過薄等。對于瀝青混凝土橋面鋪裝,路面基層的溫縮、干縮以及材料的性能、施工工藝、環(huán)境等均會導(dǎo)致鋪裝層裂縫的出現(xiàn)。c.承重構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式不合理。d.橋面板剛度不足。在負(fù)彎矩的作用下,下部支撐梁的不均勻沉降導(dǎo)致鋪裝層產(chǎn)生裂縫。e.養(yǎng)護(hù)、監(jiān)管不夠。

2)處治對策:a.加強(qiáng)對現(xiàn)役橋梁定期檢查和維護(hù),對發(fā)現(xiàn)的病害及時(shí)進(jìn)行處治。b.病害輕微的,可采取局部修補(bǔ),灌縫的方式處治;病害嚴(yán)重的如大面積的網(wǎng)裂,疏松,泛油,防水層破壞等,應(yīng)及時(shí)更換鋪裝層,并做好相關(guān)的防排水措施。選擇合適的施工方法,按相關(guān)施工工藝嚴(yán)格施工。c.采取有效的監(jiān)管措施,加強(qiáng)監(jiān)管。

2.2 伸縮縫病害的成因分析及對策

1)病害成因分析:a.伸縮縫選型不合理。造成安裝開口預(yù)留伸長量不足,橡膠條被拉斷或安裝閉口預(yù)留壓縮量不足,伸縮縫被擠死,擠壞伸縮縫兩側(cè)混凝土,使路面出現(xiàn)裂縫、坑槽等現(xiàn)象。b.地基不均勻沉陷。伸縮縫處地基的不均勻沉降及車輛荷載的作用,導(dǎo)致伸縮縫出現(xiàn)上下錯動和扭曲等變形。c.梁頭與臺背預(yù)留的混凝土縫隙不夠,施工不認(rèn)真將梁或板澆長或臺背耳墻澆筑尺寸不符合圖紙要求,導(dǎo)致安裝的伸縮縫沒有足夠的伸縮空間。d.車輛掉落的堅(jiān)硬物未及時(shí)清除,擠壓伸縮縫,造成橡膠板的損壞。

2)處治對策:a.及時(shí)更換已損壞的伸縮縫,并嚴(yán)格控制施工條件和質(zhì)量。b.地基不均勻沉降造成的伸縮縫損壞,應(yīng)先加固相應(yīng)范圍的地基再更換。c.及時(shí)處理損壞的角鋼、螺栓,隨時(shí)緊固松動的螺母,對出現(xiàn)損壞的橡膠板,查明原因并及時(shí)更換,防止造成伸縮縫側(cè)邊結(jié)構(gòu)的損壞。d.加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù),及時(shí)清理車輛掉落的堅(jiān)硬物,防止其阻塞伸縮縫。

2.3 橋頭跳車的成因分析及對策

1)病害成因分析:a.路橋結(jié)構(gòu)剛度相差很大,變形不協(xié)調(diào)。b.路基施工沒達(dá)到設(shè)計(jì)要求,臺后壓實(shí)度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),高填土路堤出現(xiàn)壓縮變形。c.路面水的滲入,使路基軟化;水土流失造成橋頭路基下沉。d.橋頭路堤及錐坡范圍內(nèi)地基在填筑前清理不徹底,尤其是軟土路基處理不好。e.臺后填土材料應(yīng)用不當(dāng),或填土的含水量過大。

2)處治對策:a.跳車較輕、沉陷面積不大、路面基層沒有破壞的橋頭,采用混凝土填補(bǔ)找平。b.跳車較嚴(yán)重、沉陷面積較大、路面基層出現(xiàn)破壞的橋頭,清除已破壞的舊基層,采用剛性、半剛性基層,重鋪混凝土。c.路面基層未破壞、整體范圍下沉較大、變形較快的橋頭,經(jīng)查實(shí)是因橋頭路基軟弱造成的,采用鋼花管注漿方式加固路基,并在面層找平。d.因防護(hù)不當(dāng)、水毀造成的基礎(chǔ)掏空等情況產(chǎn)生的沉陷,視具體情況,采取相應(yīng)的措施先將破壞根源處理好后,再處理基層和面層。

2.4 梁、板和墩臺病害成因分析及對策

1)病害成因分析:a.混凝土的剝落、露筋、銹蝕主要是因?yàn)榛炷帘Ｗo(hù)層過薄導(dǎo)致。本次檢測多次發(fā)現(xiàn)現(xiàn)澆板保護(hù)層厚度不足的情況,鋼筋的痕跡肉眼可見。多處有混凝土剝落、露筋、銹蝕。產(chǎn)生這種病害的物理原因是水分的滲入和高低溫的交替影響出現(xiàn)凍融循環(huán),很多次這種凍融作用破壞了混凝土的微觀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。b.車輛的超載超重對橋梁產(chǎn)生很大的沖擊力,在沖擊力的頻繁作用下,鉸縫和橫向聯(lián)系被破壞,出現(xiàn)了單板受力的情況;梁板的抗彎能力不足常導(dǎo)致梁板橫向裂縫的產(chǎn)生;梁板的橫向鋼筋配置不足常導(dǎo)致跨中附近縱向裂縫的產(chǎn)生?；炷帘Ｗo(hù)層過薄,預(yù)應(yīng)力筋周圍局部應(yīng)力過大,或添加劑使鋼筋銹蝕、鼓脹等會導(dǎo)致沿著鋼筋向的裂縫產(chǎn)生。c.地震作用或地基的不均勻沉陷引起上部梁體橫向擠壓致使墩臺外側(cè)擋塊出現(xiàn)裂縫。輕型墩臺蓋梁出現(xiàn)豎向裂縫多因?yàn)閼?yīng)力過大或基礎(chǔ)不均勻沉降引起。d.支座脫空主要是由施工不當(dāng)引起。

2)處治對策:a.對梁板露筋銹蝕,先對銹蝕筋作除銹處理,再采用鋪鋼筋網(wǎng)、噴漿,或采用粘貼碳纖維材料的方式處治。b.對梁板縫寬未超過規(guī)范要求的,建議采用環(huán)氧膠封閉或灌縫處治,對縫寬超過規(guī)范要求的,建議先灌縫,再采用粘貼鋼板或FRP材料的方法處治;單板受力情況,先通過粘貼FRP材料(或鋼板)或采用體外預(yù)應(yīng)力加固的方式補(bǔ)強(qiáng)后,再通過加強(qiáng)梁板間的橫向聯(lián)系來提高橋梁的整體剛度。FRP材料具有輕質(zhì),高強(qiáng),耐久,使用靈活,安裝成本低,加固效果明顯等優(yōu)點(diǎn),目前在國內(nèi)外已獲得了較廣泛的研究和應(yīng)用,在條件允許的情況下建議優(yōu)先選用。c.擋塊開裂不嚴(yán)重的采取灌漿等措施加固修復(fù),開裂嚴(yán)重或損毀的要更換;墩臺蓋梁出現(xiàn)裂縫應(yīng)先探明原因,必要時(shí)先處理地基,再對蓋梁進(jìn)行粘貼FRP材料(或鋼板),施加體外預(yù)應(yīng)力或增加梁高等方法加固。d.對局部脫空達(dá)30%以上的支座應(yīng)進(jìn)行調(diào)整,主要是采用鋼板進(jìn)行墊實(shí)、墊平;由墩臺地基的沉降引起時(shí),先對地基進(jìn)行加固,再對支座進(jìn)行處理或更換;支座缺失或失效的應(yīng)盡快安裝合適的支座。

2.5 附屬設(shè)施的病害成因分析及對策

1)病害成因分析:

a.錐、護(hù)坡填土夯實(shí)度不夠,后期沉陷嚴(yán)重。

b.路面超載,臺內(nèi)填土壓力過大,對兩側(cè)產(chǎn)生擠壓是導(dǎo)致錐、護(hù)坡外傾及坡面網(wǎng)裂的主要原因,坡面植物根系也會導(dǎo)致坡面的網(wǎng)裂。

c.跨線橋的病害主要是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)監(jiān)管不足,人為破壞和自然環(huán)境的作用導(dǎo)致。

2)處治對策:

a.對沉陷過大和外傾嚴(yán)重的錐、護(hù)坡,建議換用砂卵石、碎石等優(yōu)質(zhì)填料,并夯擊密實(shí)。

b.對沉陷輕微的,清除表面植物和腐蝕物后,對裂縫進(jìn)行灌漿處治。

c.加強(qiáng)對跨線橋的日常養(yǎng)護(hù):修補(bǔ)防拋網(wǎng),對護(hù)欄底座混凝土開裂、露筋處進(jìn)行處理。

3 結(jié)語

造成成樂高速公路病害的原因可歸納為設(shè)計(jì)、施工和管養(yǎng)三個(gè)方面。事實(shí)上,上述病害是國內(nèi)許多高速公路具有的病害現(xiàn)象,具有一定的代表性和借鑒意義。成樂高速公路工程實(shí)踐的重要啟示是:設(shè)計(jì)、施工和管養(yǎng)單位應(yīng)該通過密切配合,信息共享,建立各地區(qū)各類橋梁的健康檔案。這樣有利于設(shè)計(jì)方在新橋建設(shè)和舊橋加固時(shí)有據(jù)可依,便于吸取經(jīng)驗(yàn),改進(jìn)橋梁的結(jié)構(gòu)形式,改善受力情況;有利于施工方改進(jìn)施工工藝,改善施工質(zhì)量;有利于管養(yǎng)單位掌握各類橋梁的病害情況和病害成因,做到管養(yǎng)時(shí)有的放矢,提高效益。同時(shí),應(yīng)密切關(guān)注國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢,加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和觀念創(chuàng)新,不斷完善設(shè)計(jì)、施工及管養(yǎng)方法,力求系統(tǒng)化。

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