高速公路橋涵定期檢查常見病害特點及原因分析

張超

（廣州誠安路橋檢測有限公司，廣東廣州510420）

0 引言

高速公路橋涵是道路交通運輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點，其運營狀況直接影響道路交通運輸安全。隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展，高速公路交通量日益增長，大重型車輛通行需求逐步上升，橋涵運營安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。

定期檢查是橋涵養(yǎng)護(hù)工作的重要內(nèi)容，相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定頻率對橋涵進(jìn)行定期檢查，掌握其常見病害的表現(xiàn)特征，對病害產(chǎn)生的原因和后果進(jìn)行合理分析，通過對高速公路橋涵進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)維修，保證交通運輸暢通、安全。

1 高速公路橋涵工程概況

某高速公路是廣東省“十一五”期間重點建設(shè)項目，是廣州市路網(wǎng)規(guī)劃“五環(huán)十八射”的重要組成部分，是廣州市城市空間發(fā)展規(guī)劃中“北優(yōu)”戰(zhàn)略和溝通廣佛都市圈與粵東北的重要交通樞紐。高速公路路線全長70.80km，路基寬34.50m，公路全程為雙向六車道，起點至前段立交采用100km/h 的設(shè)計速度，前段立交至終點采用120km/h 的設(shè)計速度，主線全線采用瀝青混凝土路面，設(shè)計荷載等級為公路Ⅰ級，于2011年通車。

全線共設(shè)互通立交6 個，服務(wù)區(qū)一處。全線橋梁共115 座，共計47305.58m（左右幅分計），其中主線橋87 座，橋長41292.58m，匝道橋28 座，共計6013m，包含特大橋2 座、大橋65 座、中橋37 座、小橋11 座；全線涵洞共計151 座，其中蓋板涵49 座，蓋板通道37 座，拱涵19 座，箱型通道2 座，圓管涵44 座。

2 橋涵定期檢查情況分析

根據(jù)國家公路橋梁相關(guān)養(yǎng)護(hù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，于近兩年對該條高速公路全線橋涵進(jìn)行了全面定期檢查，通過比對兩年的檢查數(shù)據(jù)結(jié)果，對橋涵的技術(shù)狀況進(jìn)行綜合分析，為高速公路養(yǎng)護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支撐。

2.1 橋梁定期檢查情況分析

115 座橋梁定期檢查結(jié)果中，橋梁技術(shù)狀況等級評定為1 類的橋梁有1 座，評定為2 類的橋梁有114座。其中，第一年檢查的61 座橋梁中，均評定為2 類橋，技術(shù)狀況評分較上一次檢查升高的橋梁有12 座，降低的有48 座，評分不變的有1 座，評分介于[80,85）分的橋梁22 座，介于[85，90）分的橋梁30 座，介于[90,95）分的橋梁9 座，存在3 類構(gòu)件的橋梁10 座；第二年檢查的56 座橋梁中，1 座評定為1 類橋，55 座評定為2類橋，技術(shù)狀況評分較上一次檢查升高的橋梁有14座，降低的有42 座，評分介于[80,85）分的橋梁17 座，[85，90）分的橋梁21 座，[90,95）分的橋梁18 座，存在3類構(gòu)件的橋梁9 座。近兩年橋梁定期檢查結(jié)果對比詳見表1，橋梁定期檢查結(jié)果對比詳見圖1。

圖1 近兩年橋梁定期檢查結(jié)果對比柱狀圖

表1 近兩年橋梁定期檢查結(jié)果對比表

根據(jù)以上橋梁定期檢查結(jié)果對比表和對比柱狀圖可以得出：該高速公路橋梁技術(shù)狀況等級評定大多為2 類橋，橋梁總體技術(shù)狀況較好，結(jié)構(gòu)安全可靠，處于正常運營狀態(tài)，但仍有部分橋梁存在影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性病害的3 類構(gòu)件，表明長期大的交通運營對橋梁技術(shù)狀況造成了一定程度的影響，在接下來的橋梁日常巡查和養(yǎng)護(hù)維修工作中，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對常規(guī)病害的維修保養(yǎng)，針對3 類構(gòu)件的重點病害，應(yīng)制定專項維修或加固方案，有針對性地完善和修復(fù)，并在日后的橋梁巡查和經(jīng)常性檢查中，密切關(guān)注病害的發(fā)展?fàn)顩r和病害的新增情況。對比發(fā)現(xiàn)，橋梁評分升高的座數(shù)有所增長，評分降低的座數(shù)有所減少，評分介于[80,85）分和[85,90）分的橋梁座數(shù)明顯減少，評分介于[90,95）分的橋梁座數(shù)顯著增加，表明近兩年的日常養(yǎng)護(hù)和專項維修對改善橋梁技術(shù)狀況起到了一定的積極作用，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作水平。

2.2 涵洞定期檢查情況分析

151 座涵洞定期檢查結(jié)果中，第一年涵洞技術(shù)狀況評定為“好”的涵洞有60 座，占涵洞總數(shù)的39.7%，“較好”的涵洞有87 座，占涵洞總數(shù)的57.6%，“較差”的涵洞有4 座，占涵洞總數(shù)的2.7%；第二年涵洞技術(shù)狀況評定為“好”的涵洞有53 座，占涵洞總數(shù)的35.1%，“較好”的涵洞有98 座，占涵洞總數(shù)的64.9%。對比兩年的檢查結(jié)果，涵洞狀況等級存在變化的共7 座。

根據(jù)以上涵洞定期檢查結(jié)果可以得出：該高速公路涵洞技術(shù)狀況等級大多為“好”和“較好”，涵洞總體技術(shù)狀況處于較好水平，但仍有部分涵洞存在影響結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的病害。第二次檢查時評定等級為“好”的涵洞數(shù)量和占比略低于第一次檢查，表明日益增加的交通運輸量對涵洞的技術(shù)狀況造成了一定的影響，在日常巡查養(yǎng)護(hù)工作中應(yīng)對此加以重視，對常規(guī)病害進(jìn)行針對性修復(fù)和定期巡查，重點關(guān)注病害的發(fā)展和新增情況；個別涵洞第一次檢查時評定為“較差”等級，第二次檢查時已修復(fù)，評定等級為“較好”的涵洞數(shù)量和占比略高于第一次檢查，表明近兩年涵洞的日常養(yǎng)護(hù)和維修工作對改善涵洞技術(shù)狀況等級起到了一定的積極作用；7 座涵洞的技術(shù)狀況等級由“好”變化為“較好”，表明存在新增病害，應(yīng)特別引起重視并及時采取病害修復(fù)措施，后期應(yīng)重點關(guān)注發(fā)展?fàn)顩r。

3 高速公路橋涵常見病害特點及原因分析

3.1 橋梁常見病害特點及原因分析

高速公路橋梁的上部結(jié)構(gòu)形式主要有預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁、預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁、預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁等。接下來對高速公路橋梁主要結(jié)構(gòu)形式梁體的常見病害特點及原因進(jìn)行分析[2]。

3.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁

（1）跨中彎曲裂縫（側(cè)面豎向、底面橫向）

特點：裂縫主要存在于梁跨的L/4～3L/4 處，側(cè)面從受拉區(qū)邊緣沿與主鋼筋垂直方向豎向延伸至底面，一般數(shù)條同時出現(xiàn)，裂縫長度、寬度均較小。

原因分析：主要是梁體受到的彎曲應(yīng)力超出混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，荷載效應(yīng)超出設(shè)計承載能力導(dǎo)致的。

（2）底板縱向裂縫

特點：裂縫沿梁底縱筋方向單條或數(shù)條出現(xiàn)，存在于梁底左右邊緣或中間，長度在梁跨的L/4～3L/4之間，裂縫寬度偶有超限。

原因分析：預(yù)應(yīng)力管道保護(hù)層偏薄，鋼絞線放張時在薄弱位置產(chǎn)生了較大的橫向拉應(yīng)力導(dǎo)致的，也可能是縱向主筋保護(hù)層厚度不足鋼筋銹蝕引起的開裂。

（3）鉸縫連接破壞（空心板單板受力）

特點：重車通行時，梁體撓度較大或鉸縫處嚴(yán)重滲水結(jié)晶和破損，橋面鋪裝可能存在反射性縱向裂縫。

原因分析：鉸縫抗剪強(qiáng)度不足，空心板間橫向聯(lián)結(jié)能力不足以抵抗行車荷載產(chǎn)生的豎向剪力，導(dǎo)致板間填料混凝土開裂。

3.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土T 形梁

（1）腹板豎向裂縫

特點：裂縫多位于腹板的中間位置處，在跨中附近大致垂直于主筋，也可能全跨位置分布，靠近支點或四分點位置呈斜向分布，一般裂縫兩端寬度較小。

原因分析：主要是混凝土在澆筑過程中收縮或截面抗剪能力不足導(dǎo)致。

（2）底板橫向裂縫

特點：裂縫主要分布于梁跨徑的L/4～3L/4 之間，時而延伸至側(cè)面。

原因分析：梁底混凝土所受拉應(yīng)力超出混凝土極限抗拉強(qiáng)度，在跨中區(qū)域由于抗彎承載能力不足，出現(xiàn)橫向的彎曲裂縫。

（3）支點附近腹板斜向裂縫

特點：裂縫一般位于四分點梁跨徑或支點附近處，裂縫延伸方向與梁體縱向成45o左右夾角，通常多條同時出現(xiàn)。

原因分析：靠近支點部位的彎矩和剪力較大，梁體所受彎拉應(yīng)力超出混凝土極限抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致。

3.1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁

（1）底板縱向裂縫、腹板水平裂縫

特點：底板裂縫一般分布在梁底左右邊緣或中間，沿梁底面縱筋方向出現(xiàn)，腹板裂縫一般分布在半高處以下，接近受拉區(qū)邊緣，單條或數(shù)條出現(xiàn)，長度范圍在梁跨的L/4～3L/4 之間，裂縫寬度偶有超限。

原因分析：預(yù)應(yīng)力管道保護(hù)層偏薄，鋼絞線放張時在薄弱位置產(chǎn)生了較大的橫向拉應(yīng)力導(dǎo)致的，也可能是縱向主筋保護(hù)層厚度不足鋼筋銹蝕引起的開裂。

（2）腹板豎向裂縫、底板橫向裂縫

特點：腹板裂縫一般存在于跨中半高位置，部分可延伸至底板，呈橫向裂縫。

原因分析：腹板裂縫多是施工養(yǎng)生不當(dāng)或混凝土收縮變形導(dǎo)致，底板裂縫也可能是正常受力導(dǎo)致的彎曲裂縫。

（3）濕接縫縱向裂縫

特點：裂縫多存在于濕接縫的左右邊緣，偶有出現(xiàn)在中間，長度或長或短，縫寬一般不超限。

原因分析：可能是橋面板局部受力過大或橋梁結(jié)構(gòu)整體變形過大，導(dǎo)致接縫處局部受力集中。

3.1.4 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁

（1）底板橫向裂縫、腹板豎向裂縫

特點：底板橫裂一般存在于梁的跨中附近位置，部分伴有腹板的豎向彎曲裂縫，部分在預(yù)應(yīng)力節(jié)段之間的接縫附近。

原因分析：混凝土收縮徐變造成預(yù)應(yīng)力損失導(dǎo)致或荷載作用下產(chǎn)生的彎曲裂縫，接縫附近裂縫是由于波紋管管道安裝不直導(dǎo)致的。

（2）底板縱向裂縫

特點：底板縱裂一般出現(xiàn)在懸臂施工箱梁節(jié)段的兩個四分點位置間，多集中于底板中間及其附近，數(shù)條同時出現(xiàn)，個別裂縫跨節(jié)段貫通。

原因分析：主要是底板橫向彎矩和拉應(yīng)力過大導(dǎo)致的，也可能箱梁底板橫向配筋不足導(dǎo)致橫向剛度不夠，底板在預(yù)應(yīng)力作用下橫向彎曲效應(yīng)導(dǎo)致的。

（3）內(nèi)頂板縱向裂縫

特點：箱內(nèi)頂板縱裂多存在于懸臂施工節(jié)段的兩個四分點位置間，沿縱筋方向均勻分布，一般裂縫數(shù)量較多，裂縫長度多在單節(jié)段內(nèi)，個別裂縫長度跨節(jié)段，偶有寬度超限。

原因分析：頂板構(gòu)造設(shè)計較薄，橫向配筋不足，箱內(nèi)頂板所受橫向彎矩過大導(dǎo)致的，也可能是頂板預(yù)應(yīng)力管道下方混凝土厚度偏薄導(dǎo)致的收縮裂縫。

（4）腹板斜向裂縫

特點：裂縫一般位于支點附近，與水平方向大致呈30～45 度角。

原因分析：箱梁截面高度和腹板尺寸偏小，支座附近梁端剪力較大，彎剪應(yīng)力共同作用下導(dǎo)致的，也可能是豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉損失較大導(dǎo)致的。

3.2 涵洞常見病害特點及原因分析

高速公路涵洞的主要結(jié)構(gòu)形式有圓管涵、蓋板涵、箱涵和拱涵。加下來對上述結(jié)構(gòu)形式涵洞的常見病害特點及原因進(jìn)行分析[3]。

3.2.1 節(jié)段變形錯臺開裂

特點：節(jié)段錯臺變形多存在于蓋板涵、圓管涵、拱涵中，多出現(xiàn)在兩端或中間節(jié)段處，一般多個節(jié)段連續(xù)存在，同時伴有縱向裂縫，縫寬偶有超限。

原因分析：可能為涵洞上方填土施工碾壓不當(dāng)、節(jié)段頂部集中力過大或涵節(jié)段不均勻沉降導(dǎo)致的變形錯臺和開裂，也可能是施工時預(yù)制節(jié)段拼裝不當(dāng)，后期運營長期荷載引起。

3.2.2 節(jié)段環(huán)向、縱向裂縫

特點：環(huán)向裂縫常存在于圓管涵節(jié)段頂部和沿行車方向的環(huán)部位置，一般斷續(xù)出現(xiàn)，偶有連通，裂縫寬度一般較小?？v向裂縫一般出現(xiàn)在蓋板涵、拱涵和圓管涵節(jié)段頂部中間或偏左右位置，裂縫少有貫通節(jié)段。

原因分析：環(huán)向裂縫可能是混凝土不均勻收縮，溫度變化，施工工藝不當(dāng)，基礎(chǔ)豎向不均勻沉降等原因引起；縱向裂縫主要是混凝土保護(hù)層厚度偏薄、配筋偏少、抗彎能力不足或混凝土收縮徐變、沉降縫位置設(shè)置不合理等原因?qū)е隆?/p>

3.2.3 涵身豎向、水平裂縫

特點：裂縫一般存在于蓋板涵、箱涵和拱涵涵身的大小樁號面，單條或數(shù)條出現(xiàn)，多數(shù)連通偶有斷續(xù)，多為無規(guī)則分布，裂縫長短不一，少數(shù)縫寬超限。

原因分析：可能為混凝土材料收縮所致，施工過程中水泥水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也是大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的重要原因。

3.2.4 施工縫滲漏水、結(jié)晶

特點：主要表現(xiàn)為蓋板涵、拱涵節(jié)段間施工接縫處填料脫落滲水結(jié)晶，蓋板與涵臺接縫處滲水結(jié)晶。

原因分析：涵洞節(jié)段間產(chǎn)生不均勻沉降導(dǎo)致涵節(jié)錯臺引起滲漏水或是施工縫設(shè)置過大、填料脫落導(dǎo)致滲水，也可能是涵頂路面防排水措施不當(dāng)，涵周填土含水量較大導(dǎo)致的。

4 結(jié)語

總而言之，在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，提升高速公路養(yǎng)護(hù)水平亦刻不容緩。通過對該高速公路橋涵近兩年檢查情況的簡單分析可知，技術(shù)狀況等級和分?jǐn)?shù)降低主要是由于原有病害一定程度的發(fā)展或類似病害出現(xiàn)新增。因此，對高速公路橋涵的常規(guī)病害因地制宜地開展養(yǎng)護(hù)維修格外重要。想要有的放矢地提升養(yǎng)護(hù)和管理水平，則必須全面了解橋涵常見病害的特點及產(chǎn)生原因，這樣才能制定出適宜的養(yǎng)護(hù)修復(fù)方案，事半功倍地做好養(yǎng)護(hù)管理工作。