廬銅高速“十二五”橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

周海波 高明 肖大維 劉陶

1安徽交控集團(tuán)廬江高速公路管理有限公司 安徽合肥 231500；

2武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司 湖北武漢 430063

摘要：以廬銅高速公路橋梁各結(jié)構(gòu)構(gòu)件病害作為研究對(duì)象，系統(tǒng)分析了廬銅高速公路自通車以來橋梁所出現(xiàn)的問題，并通過具體問題提出相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，以實(shí)際的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果為依據(jù)為同類型的橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供建議。

關(guān)鍵詞：預(yù)防性；養(yǎng)護(hù)；橋梁；建議；時(shí)機(jī)判斷

橋梁的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是為了防止橋梁病害的發(fā)生和延遲橋梁輕微病害的進(jìn)一步擴(kuò)展，以減緩橋梁病害發(fā)展速度、延長(zhǎng)橋梁使用壽命為目的的養(yǎng)護(hù)作業(yè)[1][2]。它是一種周期性的強(qiáng)制保養(yǎng)措施，它并不考慮橋梁是否已經(jīng)有了某種損壞，而是通過采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)努力拓寬人們對(duì)于橋梁早期病害的認(rèn)識(shí)空間，提前發(fā)現(xiàn)橋梁隱藏的隱形病害的存在，并施以正確的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，其核心是要求采用最佳成本效益的養(yǎng)護(hù)措施，強(qiáng)調(diào)養(yǎng)護(hù)管理的計(jì)劃性、及時(shí)性、超前性。

1.概述

1.1工程概況

廬銅高速公路全長(zhǎng)73.206km，瀝青混凝土路面，共有橋梁118座（主線橋79座，跨線橋39座），主線橋總長(zhǎng)18686.08m（單幅）：其中特大橋2座，計(jì)長(zhǎng)12692.2m（單幅）；大橋4座，計(jì)長(zhǎng)1002.88m（單幅）；中橋17座，計(jì)長(zhǎng)1110.8m（單幅）；小橋58座，計(jì)長(zhǎng)1333.49m（單幅）。跨線橋37座，計(jì)長(zhǎng)2546.71m。廬銅高速公路北接合安高速公路（滬蓉國道主干線），南連沿江、銅湯高速公路，是經(jīng)合肥通往黃山的最快捷的通道。

1.2廬銅高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概況

廬銅高速公路于2004年12月底建成，2005年1月9日正式通車。經(jīng)過4年多的通車運(yùn)營后于2009年將廬銅高速公路橋梁作為一個(gè)標(biāo)段進(jìn)行專業(yè)化養(yǎng)護(hù)。在專業(yè)化養(yǎng)護(hù)期間部分橋梁出現(xiàn)了裂縫、橋臺(tái)滲水、梁底板網(wǎng)裂范堿擦痕麻面污垢、空心板梁滲水等現(xiàn)象，這些病害雖然在短期內(nèi)不會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)安全，但從長(zhǎng)期觀察，這些病害將會(huì)逐步發(fā)展擴(kuò)大，對(duì)橋梁構(gòu)件進(jìn)行侵蝕，而且表觀現(xiàn)象不明顯且不易察覺，后期帶來的安全隱患非常重大，同時(shí)也將會(huì)加大后期的養(yǎng)護(hù)工程量和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。為保證廬銅高速公路全線橋梁能夠長(zhǎng)期安全運(yùn)營，延長(zhǎng)使用壽命，減少橋梁后期大中修幾率以及維修成本，遂對(duì)全線橋梁做相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，并根據(jù)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的長(zhǎng)期檢查記錄結(jié)果對(duì)全線橋梁技術(shù)狀況進(jìn)行綜合評(píng)估。

1.3橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)目的和內(nèi)容

橋梁的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)目的是通過對(duì)橋梁進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，達(dá)到延長(zhǎng)橋梁使用壽命，降低橋梁養(yǎng)護(hù)成本，保證橋梁安全、平穩(wěn)運(yùn)行[3]。

橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的內(nèi)容包括：日常橋梁狀況調(diào)查、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案編制、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)施、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果評(píng)價(jià)、養(yǎng)護(hù)資料歸檔。

2.橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)實(shí)施

2.1全面、持續(xù)掌握橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)需要以完善的檢查機(jī)制和先進(jìn)的檢測(cè)手段做基礎(chǔ)，才能夠全面、持續(xù)的掌握橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)，為判斷養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)和選擇養(yǎng)護(hù)方法提供依據(jù)。

完善的檢查機(jī)制能夠提供橋梁狀況的完整記錄，能夠完整反映出橋梁在使用過程中結(jié)構(gòu)狀況的變化和病害的發(fā)展程度[4]，為分析判斷橋梁病害原因和研究有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)對(duì)策提供了有力的依據(jù)。

先進(jìn)的檢測(cè)手段效率高，能保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的精度和科學(xué)性，處理數(shù)據(jù)、信息的能力也大大提高。所以應(yīng)十分重視高速公路橋梁的檢測(cè)效率和質(zhì)量，重視已開發(fā)和應(yīng)用的集成檢測(cè)技術(shù)。

2.2建立健全橋梁數(shù)據(jù)檔案

通過建立健全橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，能夠?qū)蛄夯A(chǔ)信息及檢查、檢測(cè)、維修保養(yǎng)等信息進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)分析，為快速、科學(xué)地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]。同時(shí)，通過統(tǒng)一、規(guī)范的橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，也能夠規(guī)范橋梁檢查、檢測(cè)內(nèi)容和方法，統(tǒng)一橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，能夠更加有效的反映橋梁現(xiàn)狀，有利于橋梁管養(yǎng)單位做好橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作。

2.3橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)判斷

橋梁結(jié)構(gòu)使用性能的衰減過程，是一個(gè)先慢后快的過程[6]，這個(gè)過程類似于鋼筋極限抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)中鋼筋應(yīng)變的發(fā)展過程。如圖1所示，在橋梁結(jié)構(gòu)使用性能緩慢衰減的過程中，多次對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修，可以減緩橋梁的退化，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

圖1 時(shí)間-功能指標(biāo)圖

2.4廬銅高速橋梁病害分析及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理

結(jié)合實(shí)際養(yǎng)護(hù)工作中廬銅高速公路橋梁的病害分析，在橋涵構(gòu)造物養(yǎng)護(hù)維修中，部分預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理：

（1）混凝土的開裂主要是由于混凝土中拉應(yīng)力超過了抗拉強(qiáng)度，或由于拉伸應(yīng)變達(dá)到或超過了極限拉伸值而引起的。在內(nèi)因上可能有原材料不佳、均勻性不好、配合比不優(yōu)、水化熱溫、自身體積變化及其熱學(xué)、力學(xué)性能達(dá)不到抗裂能力的要求[7]，有結(jié)構(gòu)形式不合理，容易造成過大的應(yīng)力集中，分縫分塊不恰當(dāng)，難以承載外界條件和荷載的影響等。在外因上可能有溫度、濕度等環(huán)境變化，有基礎(chǔ)、老混凝土的約束，有基礎(chǔ)不均勻的沉降和外界荷載等[8]。

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫和缺陷，及時(shí)采取裂縫封閉、混凝土缺陷表面修補(bǔ)等處理措施，防止裂縫和缺陷擴(kuò)展引起鋼筋銹蝕等病害如圖2所示；

（2）廬銅高速公路部分橋梁出現(xiàn)橋臺(tái)滲水現(xiàn)象且部分橋梁滲水嚴(yán)重，經(jīng)過長(zhǎng)期仔

細(xì)的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)滲水的主要原因是伸縮縫堵塞，橡膠條密封不嚴(yán)實(shí)，導(dǎo)致不能及時(shí)排出伸縮縫內(nèi)積水，使積水滲入橋臺(tái)侵蝕混凝土。

對(duì)于伸縮縫與泄水孔的堵塞，及時(shí)進(jìn)行清理，以防連鎖性破壞，并及時(shí)在伸縮縫兩端加裝伸縮縫Upvc排水管以達(dá)到及時(shí)排除積水的目的如圖3所示。

圖2 裂縫封閉 圖3 伸縮縫Upvc排水管

（3）廬銅高速公路橋梁出現(xiàn)的普遍病害之一就是梁底細(xì)微網(wǎng)裂、露筋、麻面、泛堿、擦痕、污垢等如圖4所示，雖然不直接影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全，但從長(zhǎng)期跟蹤觀察的結(jié)果來看，這些輕微病害將會(huì)持續(xù)的擴(kuò)大發(fā)展，也會(huì)影響到橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，進(jìn)而影響到橋梁的結(jié)構(gòu)安全。

對(duì)于部分空心板底部麻面泛堿等較多的情況，采用滲透性涂裝的方式，恢復(fù)結(jié)構(gòu)耐久性，延長(zhǎng)橋梁使用壽命，美化了橋梁的外觀如圖5所示。

圖4 板底網(wǎng)裂、范堿 圖5 橋梁滲透涂裝

（4）在經(jīng)常檢查和定期檢查中我們發(fā)現(xiàn)部分橋梁的鋼筋混凝土空心板梁出現(xiàn)潮濕、滲水等現(xiàn)象。如梁體長(zhǎng)期處于潮濕、滲水狀態(tài)，將會(huì)對(duì)混凝土的侵蝕鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。引起潮濕、滲水的原因有溫度差的因素和橋面滲水等，當(dāng)溫度高時(shí)空心板梁內(nèi)產(chǎn)生水蒸氣，溫度低時(shí)水蒸氣凝結(jié)成水對(duì)橋梁進(jìn)行侵蝕。

為達(dá)到空心板梁排水的目的，在不影響空心板梁結(jié)構(gòu)安全的情況下，在每塊梁端處設(shè)置兩到三個(gè)直徑1cm左右的排水孔以排除空心板內(nèi)積水保證空心板梁始終處于干燥狀態(tài)延長(zhǎng)橋梁使用壽命，達(dá)到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)目的如圖6所示。

圖6 空心板梁排水

上述橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施實(shí)際上也是在我們以往的橋梁養(yǎng)護(hù)工作中可能常用到的措施，但沒有明確發(fā)展相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)觀念。實(shí)際上，我們認(rèn)為橋梁的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種養(yǎng)護(hù)理念及實(shí)施這一理念的一整套養(yǎng)護(hù)策略。因此，它并不是以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)為核心，而是以其實(shí)現(xiàn)的一整套政策、體制、模式和運(yùn)作方式為核心，技術(shù)只是最終的實(shí)現(xiàn)方式。

3.橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)成果分析

根據(jù)廬銅高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)運(yùn)行情況，“十二五”開始至今，廬銅高速公路橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)開展之前總計(jì)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用為597.68萬元，其中大中修養(yǎng)護(hù)和專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用總計(jì)為198.24萬元；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)費(fèi)用開展之后總計(jì)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用570.55萬元，其中大中修養(yǎng)護(hù)和專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用總計(jì)為229.23萬元，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)費(fèi)用93.08萬元。廬銅高速公路橋梁最近四年的技術(shù)狀況如下表：

廬銅高速公路橋梁技術(shù)狀況統(tǒng)計(jì)表

從以上預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作開展前后的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用以及最近四年橋梁技術(shù)狀況可對(duì)比看出，隨著預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的投入，廬銅高速公路橋梁總體養(yǎng)護(hù)費(fèi)用有所減少，橋梁技術(shù)狀況逐年提升，延緩了橋梁的大修周期，提高了橋梁的使用性能，同時(shí)也改善了橋梁外觀。

4.橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)建議

雖然橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在短期內(nèi)看不到明顯的效果，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看卻能夠防止橋梁病害的發(fā)生和延遲橋梁輕微病害的進(jìn)一步擴(kuò)展，減緩橋梁病害發(fā)展速度、延長(zhǎng)橋梁使用壽命，并且可以有效的降低維修成本，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益明顯。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，目前安徽省內(nèi)公路橋梁已經(jīng)建成3萬余座，共有四五類危橋7千余座，危橋數(shù)量位居全國第六位。這些橋梁建成通車后就要進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)維修，而多數(shù)橋梁建成年限超過數(shù)年或數(shù)十年，橋梁病害情況也是逐年增多。根據(jù)本次廬銅高速公路橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的成果分析以及橋梁實(shí)際養(yǎng)護(hù)情況，宜盡早開展安徽省轄區(qū)內(nèi)橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作。

5.結(jié)論

本文以廬銅高速公路橋梁各結(jié)構(gòu)構(gòu)件病害作為研究對(duì)象，從廬銅高速公路橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)開展前后的實(shí)際養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供建議。

本文形成如下結(jié)論：

（1）總結(jié)了橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的重要性，并為類似工程提供借鑒。

（2）得出了橋梁部分預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法，為其它類似工程的橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供參考。

（3）預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對(duì)于降低橋梁維修成本，延長(zhǎng)橋梁使用壽命，改善橋梁外觀具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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[7]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）

[8]《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T J22—2008）

作者簡(jiǎn)介：

周海波（1963—），男，工程師，安徽泗縣人，西安公路學(xué)院本科學(xué)士。