淺論模數(shù)式橋梁伸縮縫的破壞分析及維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)

王建波

（江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 南京211526）

淺論模數(shù)式橋梁伸縮縫的破壞分析及維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)

王建波

（江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 南京211526）

本文結(jié)合筆者實(shí)踐，對(duì)模數(shù)式伸縮縫病害原因及等級(jí)進(jìn)行劃分，同時(shí)提出維修更換原則及注意事項(xiàng)，通過分享經(jīng)驗(yàn)、以期在提高伸縮縫維修更換質(zhì)量方面有所裨益。

伸縮縫；破壞形式原因；維修更換；探討

橋梁在營(yíng)運(yùn)過程中，伸縮裝置是承受載荷的關(guān)鍵構(gòu)件，在車輛碾壓荷載反復(fù)作用下，極易造成損壞，嚴(yán)重威脅行車安全。伸縮裝置一旦破壞，需盡快維修保證行車安全，但在不能完全中斷交通情況下進(jìn)行作業(yè)，將是非常危險(xiǎn)和麻煩的事情，特別是如何根據(jù)伸縮縫破壞形式，詳細(xì)分析原因，制定科學(xué)合理維修方案以避免修了再修至關(guān)重要。本文針對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)中應(yīng)用最廣泛的模數(shù)式伸縮縫維修及更換，從破壞形式及原因分析、維修更換原則、施工要點(diǎn)做一探討。

1 伸縮縫破壞形式

伸縮縫破壞形式多種多樣，不同的地區(qū)和路段均有所不同。筆者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將模數(shù)式伸縮縫破壞形式分為三類：

1.1 異型鋼破壞：表現(xiàn)為（1）單縫邊梁以及多縫的中梁斷裂，出現(xiàn)晃動(dòng)、噪聲甚至彈出路面。（2）中梁與橫梁焊縫脫落。（3）位移箱承壓（壓緊）支座變形脫落、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)失效。（4）錨環(huán)（板）與型鋼脫焊。圖1，圖3

1.2 混凝土破碎：表現(xiàn)為（1）型鋼兩側(cè)錨固混凝土開裂。（2）型鋼與錨固砼分離。（3）混凝土破碎，形成坑洞，在車輛的持續(xù)荷載作用下，坑洞不斷擴(kuò)大，砼保護(hù)作用失效，加速型鋼破壞。（4）橋臺(tái)側(cè)混凝土橫向開裂（裂縫在臺(tái)背線處）。圖2

1.3 橡膠密封條：老化、破裂、脫落。圖3

2 常見破壞部位分析

筆者將伸縮縫常出現(xiàn)的破壞部位分為以下三類：

2.1 結(jié)合部位

2.1.1 錨固混凝土與路面瀝青砼連接處

1）初始安裝時(shí)槽口邊瀝青砼下方雜物未清，有軟弱夾層或槽口邊被破壞，運(yùn)營(yíng)通車后先是該處瀝青砼出現(xiàn)坑洞，進(jìn)而車輛撞擊錨固砼。見圖4

2）初始安裝切縫時(shí)切過背墻線，運(yùn)營(yíng)后因路基不均勻沉降造成錨固砼橫向裂縫，僅見橋臺(tái)處。見圖5

2.1.2 錨固混凝土與型鋼連接處

1）二者的線膨脹系數(shù)是不一致的，若砼未振搗密實(shí)，不能有效包裹型鋼而致破壞。

2）止水膠條在砼澆筑后安裝，型鋼卡槽內(nèi)有砼漏漿，除漿過程敲擊型鋼，致二者出現(xiàn)早期分離。見圖6

2.1.3 預(yù)埋筋與梁體結(jié)構(gòu)結(jié)合部

預(yù)埋筋未與梁體結(jié)構(gòu)筋有效連接，或預(yù)埋在橋梁鋪裝層內(nèi)或僅很薄的砂漿層包裹，視為“假筋”，過早松動(dòng)。安裝時(shí)未發(fā)現(xiàn)或正確處置，根基不牢。圖10

2.1.4 型鋼卡槽與橡膠條結(jié)合部位

1）異型鋼卡槽不規(guī)則，膠條無法安裝牢靠。

2）澆砼時(shí)為保護(hù)好卡槽，致使漏漿，不能很好結(jié)合。

工人安裝止水膠條時(shí)不能嚴(yán)格按規(guī)程作業(yè)，未裝牢。

2.2 薄弱部位

2.2.1 邊梁鋼與錨板焊接點(diǎn)

易脫焊，多見于單縫使用C型鋼或F型鋼時(shí)。圖7

2.2.2 多縫中梁鋼接頭部位

1）規(guī)范要求中梁12m以內(nèi)不許拼接，拼接時(shí)應(yīng)錯(cuò)位并應(yīng)加鋼板加固，部分企業(yè)未能做到。見圖8

2.2.3 多縫中梁與支撐橫梁的焊接部

此處是最主要的承重點(diǎn)。焊接工藝不過關(guān)或支撐橫梁材質(zhì)差時(shí)，此處易斷裂。見圖9

2.3 特殊部位

2.3.1 承壓（壓緊）支座與支撐橫梁及箱體的連接部位

1）聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)是模數(shù)式大型伸縮縫的核心。承壓（壓緊）支座安裝不牢或質(zhì)量差時(shí)易脫落。

2.3.2 位移箱

1）位移箱既是承重箱又是保護(hù)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的保險(xiǎn)箱，安裝時(shí)該位置必須密封好，否則易發(fā)生混凝土漏漿，影響連動(dòng)機(jī)構(gòu)正常工作。

2）安裝時(shí)應(yīng)在位移箱三個(gè)側(cè)面均加設(shè)支撐鋼筋，形成一個(gè)平面，以利聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)正常工作，部分安裝人員不懂此理，胡亂設(shè)置支點(diǎn)，導(dǎo)致受力不均，支座破壞。

2.3.3 防撞墻翹頭防水處

此處不行車，重視度不夠，易出現(xiàn)脫焊、漏水

3 破壞原因分析

3.1 設(shè)計(jì)原因

（1）設(shè)計(jì)型號(hào)選用失當(dāng)，如D160型誤用了D80型。（2）設(shè)計(jì)未對(duì)混凝土提出有針對(duì)性要求。（3）伸縮縫類型選用不當(dāng)。如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)重交通流情況下一般不宜選用齒板式伸縮縫。

3.2 施工及制造原因

（1）施工隊(duì)伍不專業(yè)，不能發(fā)現(xiàn)和正確處理槽口缺陷特別是構(gòu)造縫過寬、預(yù)埋鋼筋 “假筋”等重大隱患，筆者認(rèn)為這也是造成伸縮縫病害的主要原因；

（2）趕工期、粗糙施工，對(duì)安裝工藝重視不夠；安裝時(shí)支撐筋受力點(diǎn)錯(cuò)誤；

（3）后澆混凝土振搗不密實(shí)，有空洞，難以承受車輛荷載強(qiáng)烈沖擊碾壓；

（4）產(chǎn)品組裝及焊接質(zhì)量不過關(guān)；縫體中梁未按要求下料接長(zhǎng)（12米以內(nèi)不才允許拼接）；

（5）異型鋼質(zhì)量不過關(guān)，耐疲勞荷載不達(dá)標(biāo)，易斷裂。

3.3 其他原因：（1）交通超載現(xiàn)象嚴(yán)重。（2）橋梁伸縮不均衡、支座沉降異常（3）運(yùn)營(yíng)期維護(hù)不到位。

4 維修養(yǎng)護(hù)原則

4.1 伸縮縫的破壞形式調(diào)查，確定病害等級(jí)。筆者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)將橋梁伸縮裝置破損狀況分為三個(gè)等級(jí):

表1

4.2 維修更換原則：（1）確定有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)隊(duì)伍。（2）詳細(xì)分析原因、確定病害等級(jí)，對(duì)癥下藥，確定科學(xué)合理維修方案。（3）貫徹“徹底性維修原則”。不能只求快，而要注重從根本上解決問題，做到又好又快。

5 維修更換要點(diǎn)

5.1 維修方案：現(xiàn)場(chǎng)勘查，分析原因，站在全壽命周期成本角度考慮問題，確定有針對(duì)性的維修方案。

5.2 舊伸縮裝置的拆除：（1）槽口應(yīng)使用空壓機(jī)及高壓水槍進(jìn)行全面徹底清理，防止夾層殘存。清理至原梁板端部，特別注意保護(hù)原梁板。（2）原伸縮縫拆除使用氣割時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)原預(yù)埋筋。（3）非整體拆除時(shí)，應(yīng)重視局部破壞位置邊界線的確定及切割方案，防止新老部位搭接不利造成新的病害。

5.3 槽口缺陷修復(fù)及安裝

槽口缺陷主要包括構(gòu)造縫過寬、預(yù)埋鋼筋缺失或預(yù)埋筋松動(dòng)等情況，修復(fù)缺陷工作極重要。對(duì)于上述缺陷的修復(fù)及安裝工藝，筆者曾在《淺論模數(shù)式橋梁伸縮縫的安裝工藝》（中國(guó)建材科技2012年12期）有詳細(xì)說明，本文不贅述。這里介紹植筋，拆除舊伸縮裝置時(shí)，不可避免要用到氣割而破壞預(yù)埋筋，預(yù)埋筋在初次安裝時(shí)已經(jīng)歷過一次高溫焊接過程，再加上拆除時(shí)氧乙炔的高溫切割，對(duì)其力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。為保證錨固效果，在最大程度利用原預(yù)埋筋基礎(chǔ)上，應(yīng)植筋予以補(bǔ)強(qiáng)。其方法是用φ18以上圓鋼按“∩”式，每米每側(cè)不少于2處進(jìn)行補(bǔ)植。鉆孔深度以不小于100mm為宜，遇空心板梁時(shí)可鑿除鉸縫處砼重新預(yù)埋“∩”式筋；植筋孔要干凈，干燥。

5.4 關(guān)于維修更換維修個(gè)別問題的探討

5.4.1 新澆注錨固砼選用

有些設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)公司認(rèn)為，伸縮縫修復(fù)周期越短越好，為壓縮工期，要求采用環(huán)氧樹脂砼或其他快速修復(fù)劑，從通車運(yùn)營(yíng)安全角度講這種理念是正確的，但從全壽命周期成本分析，則是不經(jīng)濟(jì)的。短時(shí)間搶出來的活很難持久，極可能出現(xiàn)“將修縫進(jìn)行到底”的尷尬情況，以至于不斷的修補(bǔ)。筆者認(rèn)為應(yīng)貫徹“徹底性維修原則”。不能只求快，更要求好。環(huán)氧樹脂及快速修復(fù)劑施工時(shí)間短，工藝要求高、產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大，應(yīng)慎重采用，經(jīng)驗(yàn)證明最好還是用C50鋼纖維混凝土比較可靠、耐久。

5.4.2 伸縮裝置局部維修

一般來說，單縫及多縫的邊梁出現(xiàn)問題原則上可以局部更換維修。這在工藝上、實(shí)際修復(fù)效果上也證明可行，但多縫中梁斷裂及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)失效則難以局部更換，這種情況應(yīng)該是整體更換，工藝上質(zhì)量上都有保證，但維修成本高，特別是大型模數(shù)式伸縮縫因局部的損壞而整體更換更是巨大的浪費(fèi)，大型模數(shù)式伸縮縫局部損壞后局部維修工藝是為未來業(yè)界人士努力進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)的目標(biāo)。目前在工程實(shí)踐中可以進(jìn)行局部維修的包括三種情況：一是，更換局部斷裂的邊梁鋼或中梁鋼；二是，處理局部破損的砼。需要說明的是橡膠條局部破壞時(shí)必須整條更換，中間不允許有接頭。

①局部型鋼斷裂補(bǔ)接。將斷裂型鋼進(jìn)行稍斜向切割，增大焊縫接觸面，若是多縫型鋼接口縫盡量調(diào)整至位移箱中梁的中間位置；將擬替換型鋼按現(xiàn)場(chǎng)情況下料，以與新切割面盡量吻合為宜，調(diào)整型鋼就位滿焊，另加焊橫向鋼板（厚度不低于20mm，同一截面焊縫應(yīng)錯(cuò)位不小于80mm）加固。在新舊型鋼接頭處和所更換的型鋼的中間位置，視情況可增設(shè)一處支撐橫梁。大型伸縮縫可以考慮人站在構(gòu)造縫內(nèi)從下方進(jìn)行補(bǔ)接作業(yè)。

②砼病害處理：一般收縮裂縫可用環(huán)氧粘結(jié)劑處理或快涂膠封閉；對(duì)裂縫較大或局部破損情況，需切割砼后鑿除破損及空洞部分直至型鋼底部，清除碎渣，沖洗干凈，澆注錨固砼。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)自20世紀(jì)90年代至今新建了大量橋梁，此間使用的模數(shù)式伸縮裝置也數(shù)量龐大，近年來在運(yùn)行過程中也不斷出現(xiàn)一些問題，有的還造成了安全事故，因此維修更換工作越來越重要。如何保證維修更換質(zhì)量，確保合理的使用周期，避免一換再換的尷尬是廣大從業(yè)人員應(yīng)該思考的問題?？傮w來說，模數(shù)式橋梁伸縮縫維修工藝并不復(fù)雜，關(guān)鍵是找準(zhǔn)原因。筆者認(rèn)為通車后2-3年內(nèi)發(fā)生破損的伸縮縫，其維修本質(zhì)上是對(duì)原缺陷的修復(fù)，務(wù)必搞清楚是設(shè)計(jì)缺陷還是安裝缺陷亦或是制造缺陷，這是制定維修方案的中心思想，筆者稱為糾錯(cuò)思想。其維修可歸納為4點(diǎn)：（1）專業(yè)隊(duì)伍、找準(zhǔn)原因；（2）清槽徹底、修復(fù)缺陷；（3）錨固牢靠，伸縮防水有效；（4）加強(qiáng)協(xié)調(diào)，確保安全。另外，我國(guó)目前尚無全國(guó)性統(tǒng)一的維修更換標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)程），因此全國(guó)性的維修規(guī)范應(yīng)盡快制定出臺(tái)。

［1］JT/T372-2004公路伸縮裝置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2004.

［2］JTG/TF50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

［3］公路橋梁伸縮裝置實(shí)用手冊(cè)[S].人民交通出版社，2007.

［責(zé)任編輯：李書培］