橋梁伸縮縫破壞形式及修復(fù)技術(shù)分析

謝建明

（四川廣巴高速公路有限責(zé)任公司，四川廣元 628017）

0 引言

在橋梁建設(shè)中伸縮縫扮演著重要的角色，作用主要是對(duì)橋梁梁端進(jìn)行連接，從而緩沖橋梁在服役過(guò)程中產(chǎn)生的各種動(dòng)靜載荷，避免相鄰橋梁梁端出現(xiàn)較大沖擊，此外還具有防水的效果[1]。由于伸縮縫需要長(zhǎng)時(shí)間處在室外惡劣的環(huán)境中工作，會(huì)在很大程度上加速伸縮縫的老化與損壞。時(shí)間長(zhǎng)久后，橋梁伸縮縫不可避免的會(huì)出現(xiàn)各種病害問(wèn)題，進(jìn)而威脅橋梁的安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]?；诖?，有必要對(duì)橋梁伸縮縫的破壞形式進(jìn)行梳理分析，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)明確引發(fā)伸縮縫破壞的本質(zhì)原因，在此基礎(chǔ)上提出針對(duì)性的修復(fù)技術(shù)措施，保障橋梁的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

1 橋梁伸縮縫常見破壞形式分析

四川廣巴高速公路有限責(zé)任公司對(duì)三條高速公路進(jìn)行管理，其中橋梁伸縮縫是日常養(yǎng)護(hù)管理的重要內(nèi)容。為了更好地管理橋梁伸縮縫問(wèn)題，公司決定對(duì)管轄區(qū)域內(nèi)所有的橋梁進(jìn)行調(diào)研，以掌握橋梁伸縮縫常見的破壞形式，為做好伸縮縫維護(hù)保養(yǎng)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)梳理，發(fā)現(xiàn)伸縮縫常見的病害主要表現(xiàn)為過(guò)度區(qū)混凝土開裂破壞。

對(duì)伸縮縫問(wèn)題進(jìn)一步梳理發(fā)現(xiàn)，伸縮縫破壞更多的出現(xiàn)在橋頭橋尾的橋臺(tái)區(qū)域，而中間跨伸縮縫出現(xiàn)問(wèn)題的概率相對(duì)較低。對(duì)比超車道和行車道上出現(xiàn)的混凝土開裂問(wèn)題，可知行車道問(wèn)題更加嚴(yán)重，緊急車道上的伸縮縫問(wèn)題最少。對(duì)此次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的橋梁伸縮縫問(wèn)題，公司進(jìn)行全部維修更換。與此同時(shí)對(duì)橋梁伸縮縫產(chǎn)生的病害原因及其修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)分析，以下進(jìn)行具體介紹。

2 橋梁伸縮縫病害原因分析

由于橋梁伸縮縫的服役環(huán)境復(fù)雜，對(duì)服役過(guò)程產(chǎn)生影響的因素也較多，引發(fā)橋梁伸縮縫病害的原因也是多方面的。但主要病害原因包含下述幾點(diǎn)：

2.1 開槽深度不足

如果伸縮縫的開槽深度不夠，會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域的混凝土厚度不足。此外，對(duì)出現(xiàn)伸縮縫破壞的區(qū)域進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，很多伸縮縫錨固區(qū)域的混凝土下部位置沒有徹底清理干凈，內(nèi)部包含有部分泥土及其他雜物等。由于伸縮縫內(nèi)部存在雜物，導(dǎo)致此部分混凝土基礎(chǔ)不牢靠。在遇到較大壓力載荷時(shí)，混凝土就非常容易出現(xiàn)開裂問(wèn)題，最終引發(fā)伸縮縫破壞。

2.2 開槽寬度不足

伸縮縫開始施工前，對(duì)應(yīng)區(qū)域通常需要填埋部分碎石或其他雜物。在后續(xù)開始伸縮縫施工時(shí)如果破除寬度不夠，會(huì)導(dǎo)致伸縮縫強(qiáng)度不足。對(duì)于沒有破除澆筑混凝土的位置，在遭遇車輪碾壓時(shí)由于強(qiáng)度不足非常容易出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象。當(dāng)伸縮縫附近出現(xiàn)塌陷時(shí)，車輪會(huì)對(duì)伸縮縫造成直接沖擊，時(shí)間長(zhǎng)久后伸縮縫出現(xiàn)破壞。

2.3 沒有根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)埋鋼筋并牢固焊接

根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)橋梁伸縮縫進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)通常要求預(yù)埋鋼筋，然后再澆筑混凝土。比如某高速公路橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)階段要求放置直徑為16mm的螺紋鋼并進(jìn)行牢固焊接，但在實(shí)際操作施工階段，施工單位為節(jié)省施工成本，使用直徑為12mm的圓鋼進(jìn)行替代，甚至有的伸縮縫完全沒有放置鋼筋。另一方面，部分伸縮縫中使用的梁板沒有預(yù)埋錨筋，或者U型環(huán)與預(yù)埋錨筋沒有按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行牢固焊接，存在點(diǎn)焊的問(wèn)題，給后續(xù)使用埋下了安全隱患。

2.4 混凝土振搗及模板問(wèn)題

正常情況下伸縮縫中不得全部充滿混凝土，而應(yīng)該留有一定的縫隙，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)伸縮縫的功能。但在本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)很多伸縮縫中完全充滿了混凝土，導(dǎo)致橋梁不能進(jìn)行伸縮。出現(xiàn)該問(wèn)題的根本原因在于，伸縮縫在進(jìn)行混凝土澆筑并振搗時(shí)，模板出現(xiàn)了松動(dòng)現(xiàn)象，使得混凝土砂漿從縫隙中漏入設(shè)計(jì)的間隙，將整個(gè)伸縮縫填滿。

2.5 梁板問(wèn)題

梁板存在自身缺陷問(wèn)題，比如梁端部分存在彎曲和不順直問(wèn)題，并且在伸縮縫安裝過(guò)程中沒有對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行矯正，導(dǎo)致的結(jié)果是伸縮縫型鋼部分區(qū)域存在懸空現(xiàn)象。梁間預(yù)留的縫隙寬度過(guò)大，在安裝伸縮縫時(shí)沒有及時(shí)處理，同樣會(huì)導(dǎo)致伸縮縫型鋼部分區(qū)域出現(xiàn)懸空，在后續(xù)使用時(shí)伸縮縫容易出現(xiàn)斷裂或者變形的問(wèn)題。相反的，如果梁間預(yù)留的縫隙寬度過(guò)窄且沒有有效處理，在后續(xù)使用時(shí)梁體得不到有效伸縮，使得伸縮縫被擠壓最終出現(xiàn)損壞。梁板使用的材料自身存在缺陷問(wèn)題，導(dǎo)致端部位置強(qiáng)度無(wú)法滿足實(shí)際使用需要，在后續(xù)使用時(shí)必然容易出現(xiàn)破壞甚至塌陷的問(wèn)題，最終的結(jié)果是伸縮縫區(qū)域或者錨固區(qū)域混凝土整體被壓壞。

2.6 維修養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足

高速公路向社會(huì)公眾開放后，伸縮縫維修單行斷道施工不現(xiàn)實(shí)，只能采取占道施工的方式，然而伸縮縫采用的是整體式結(jié)構(gòu)，在對(duì)伸縮縫進(jìn)行維修保養(yǎng)時(shí)，需要對(duì)伸縮縫整體進(jìn)行施工。一般情況下，在整個(gè)施工期間道路無(wú)法正常通行，只能采取單向半幅通行，在車流量比較大的區(qū)域必然會(huì)對(duì)行車效率和安全產(chǎn)生比較大的影響。施工單位為縮短施工周期以緩解伸縮縫維修對(duì)行車造成的不利影響，經(jīng)常在伸縮縫混凝土還沒有達(dá)到齡期時(shí)就恢復(fù)通車，再對(duì)另外半幅道路進(jìn)行施工。通過(guò)這種方式雖然可以暫時(shí)降低道路行車安全風(fēng)險(xiǎn)，但是由于伸縮縫混凝土齡期不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致其硬度和強(qiáng)度均不滿足實(shí)際使用需要。在行車沖擊作用下伸縮縫又會(huì)很快出現(xiàn)損壞問(wèn)題。

3 橋梁伸縮縫破壞修復(fù)技術(shù)

針對(duì)上文分析的橋梁伸縮縫破壞根本原因，在對(duì)其進(jìn)行修復(fù)時(shí)，應(yīng)該盡可能規(guī)避，以此延長(zhǎng)橋梁伸縮縫的使用壽命，確保橋梁的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在充分考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研采取的伸縮縫修復(fù)技術(shù)主要包含以下幾個(gè)方面：

3.1 加大伸縮縫開槽寬度和深度

前文已經(jīng)分析，如果伸縮縫開槽寬度和深度不足，會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域的混凝土強(qiáng)度達(dá)不到使用要求，從而加快其損壞速度。因此，在本次維修時(shí)將伸縮縫開槽寬度和深度全部在原有基礎(chǔ)上增加20～30cm。此外，在進(jìn)行混凝土澆筑前，將開槽內(nèi)部所有的泥土及其他雜物全部清理干凈。

3.2 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙配備鋼筋并進(jìn)行牢固焊接

混凝土中植入鋼筋能夠顯著提升其強(qiáng)度，因此本次對(duì)伸縮縫進(jìn)行修復(fù)時(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者設(shè)計(jì)圖紙植入鋼筋，并對(duì)鋼筋網(wǎng)進(jìn)行牢固焊接，確保形成整體。尤其注重U型環(huán)與預(yù)埋錨筋之間的焊接工作，避免兩者之間出現(xiàn)明顯偏差，同時(shí)保證焊接質(zhì)量。

3.3 混凝土澆筑時(shí)避免填充整個(gè)縫隙

在設(shè)計(jì)的中間縫隙中填入泡沫，并采取有效措施對(duì)模板進(jìn)行牢固固定，防止混凝土澆筑過(guò)程中模板和泡沫出現(xiàn)位置移動(dòng)。通過(guò)這樣的措施能夠避免振搗時(shí)砂漿從模板縫隙中漏入中間縫隙對(duì)其進(jìn)行填充。同時(shí)在振搗時(shí)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，確?；炷恋拿軐?shí)度，從而保障強(qiáng)度。

3.4 重新修復(fù)梁板塌陷位置

本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中，對(duì)于梁板出現(xiàn)了塌陷問(wèn)題的位置全部進(jìn)行重新修復(fù)。為了保障施工質(zhì)量，修復(fù)中使用的鋼筋，全部是直徑為25mm的螺紋鋼。鋼筋按照要求進(jìn)行捆扎或者焊接，然后同伸縮縫混凝土同時(shí)進(jìn)行澆筑。通過(guò)這樣的措施能夠確保梁板與伸縮縫之間形成完整的體系。

3.5 對(duì)存在高度差的跨梁進(jìn)行修復(fù)

對(duì)于部分跨梁存在高度差的問(wèn)題，可以將相對(duì)較高的跨梁進(jìn)行徹底鑿除，然后再重新澆筑確保兩者處在同一水平面上。此舉可避免行車過(guò)程對(duì)該區(qū)域造成的沖擊，從而延長(zhǎng)伸縮縫的使用壽命。

3.6 保障伸縮縫施工周期

在對(duì)伸縮縫進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，可先對(duì)單行的一半進(jìn)行拆裝維護(hù)，另一半可以保障正常通車。每次伸縮縫混凝土施工中，必須待混凝土齡期達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求后才可以恢復(fù)通車，再進(jìn)行另一半伸縮縫的維修，同樣的必須待混凝土齡期達(dá)標(biāo)后再通車。為保障整個(gè)伸縮縫的完整性，先施工的一半伸縮縫兩邊外側(cè)預(yù)埋并伸出一定長(zhǎng)度的鋼筋，另一半在施工時(shí)將新鋼筋與伸出部分進(jìn)行焊接，通過(guò)這種方式澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)整體性更好。鋼筋伸出長(zhǎng)度不得低于50cm，鋼筋直徑為20mm即可。例如采用局部修復(fù)方法，伸縮縫局部修復(fù)采用高性能水泥混凝土?xí)r，混凝土中可摻入一定量的鋼纖維，增加伸縮縫的耐久性和耐磨性，并使用界面劑處理新舊混凝土截面，能有效增加新舊混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度和使用年限。采用高性能水泥混凝土修復(fù)伸縮縫，施工工藝簡(jiǎn)單，新舊混凝土界面粘接好，夜間亦可進(jìn)行修復(fù)工作，并在24h內(nèi)通車。在瀝青混合料中摻入TF聚脂纖維，可使瀝青填料具有一定的骨架支撐作用，增加混合料的內(nèi)聚力，使集料間嵌鎖牢固，提高混合料的高溫穩(wěn)定性和強(qiáng)度。同時(shí)，混合料中增加TF聚脂纖維，能夠提高瀝青混合料與石料的粘附性，具有一定的防水性，是一種值得推廣的伸縮縫局部修復(fù)方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

在橋梁施工中為了避免梁體熱脹冷縮對(duì)其自身造成擠壓，通常都需要設(shè)置伸縮縫。由于伸縮縫的服役環(huán)境相對(duì)較為惡劣，時(shí)間長(zhǎng)后容易出現(xiàn)各種破壞問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)橋梁伸縮縫常見的破壞形式進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，重點(diǎn)分析了導(dǎo)致伸縮縫出現(xiàn)破壞的本質(zhì)原因。在此基礎(chǔ)上充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出針對(duì)性的伸縮縫修復(fù)技術(shù)措施。本文的研究對(duì)于積累橋梁伸縮縫修復(fù)技術(shù)，延長(zhǎng)伸縮縫使用壽命具有重要的實(shí)踐意義，可以為其他類似工程項(xiàng)目提供很好的借鑒作用。