火災后橋梁的損傷檢測與維修處理

金世欣 陶小委 劉海寬

摘 要：隨著高速公路交通量日益增大，橋梁在運營過程中突遇火災的情況也日漸增多?；馂母邷貢α后w造成不同程度的損傷，可能導致結(jié)構(gòu)的強度和剛度減弱，承載能力降低。火災發(fā)生后需要對橋梁進行損傷檢測和評價，為加固維修提供重要依據(jù)。本文以某高速公路4×30 m預應力空心板簡支梁橋為例，對橋梁進行了火災后檢測，并給出了主要維修處理方案。

關(guān)鍵詞：高速公路;橋梁;火災;損傷檢測;維修處理

中圖分類號：U455.72文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）08-0099-03

Damage Detection and Repair Treatment of Bridge after Fire

JIN Shixin1 TAO Xiaowei2 LIU Haikuan3

（1. Henan Zhengda Engineering Inspection Consulting Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001;2.School of Traffic Engineering of Huanghe Jiaotong University，Jiaozuo Henan 454150;3.Henan Transportation Research Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： With the increasing traffic volume on expressways， the number of sudden fire incidents during bridge operation is also increasing. The high temperature of the fire will cause different degrees of damage to the beam， which may cause the strength and rigidity of the structure to be weakened， and the load-bearing capacity is reduced. After a fire occurs， it is necessary to conduct damage detection and evaluation on the bridge to provide an important basis for reinforcement and maintenance. In this paper， a 4×30 m prestressed hollow slab simply supported beam bridge on a certain expressway was taken as an example， the bridge was inspected after the fire， and the main repair and treatment plan was given.

Keywords： expressway;bridge;fire;damage detection;repair treatment

火災不僅會燒掉人類辛勤勞動所創(chuàng)造的物質(zhì)財富，還會涂炭生靈、威脅人的生命和健康安全?；馂漠a(chǎn)生的污染物會嚴重污染大氣，破壞周邊環(huán)境，影響人們的正常生活和社會經(jīng)濟發(fā)展，甚至會給人類造成難以消除的身心痛苦[1-2]。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速公路交通量日益增大，道路橋梁在運營過程中突遇火災的情況也日漸增多。我國高速公路橋梁多為中小跨徑預應力混凝土梁式橋，在高速公路火災發(fā)生時，預應力混凝土梁橋受損的概率極大[3-6]。受火災發(fā)生時高溫的影響，梁體混凝土會發(fā)生爆裂、露筋、材料力學性能退化等不同程度的損傷。同時，橋梁結(jié)構(gòu)的強度和剛度會減弱，承載能力也會降低，嚴重時將不能正常使用，需要中斷交通進行維修加固。橋梁發(fā)生火災后，要第一時間進行損傷檢測，以判別火災后橋梁結(jié)構(gòu)的損傷程度、承載力水平、能否繼續(xù)使用等，為后續(xù)橋梁加固維修提供重要依據(jù)[7-8]。本文以某高速公路4×30 m預應力空心板簡支梁橋為工程背景，介紹了火災后現(xiàn)場調(diào)查檢測的內(nèi)容，對橋梁各部位進行了檢測和損傷程度的判別，并給出了主要的維修處理方案，為行業(yè)管理者提供了決策依據(jù)。

1 火災橋梁概況

某高速公路大橋于2003年建成通車，橋梁全長為127.06 m，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為4×30 m預應力空心板簡支梁，橋面連續(xù)。橋梁主梁混凝土強度等級為C50，橋面鋪裝為瀝青混凝土，設(shè)計荷載等級為汽-超20級、掛-120級。2014年1月28日09：00左右，一輛運輸汽油的?；奋囕v行至該橋梁附近時突發(fā)大火，起火油罐車在該橋第1跨橋面持續(xù)燃燒4 h左右，持續(xù)到當天13：00明火被撲滅?；馂膶蛄航Y(jié)構(gòu)、橋梁支座、橋面鋪裝、護欄和管線等造成不同程度的損傷。為確定橋梁受火損傷情況，人們需要對橋梁進行調(diào)查檢測。

2 火災現(xiàn)場調(diào)查內(nèi)容

依據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)范和要求，對火災現(xiàn)場進行調(diào)查的具體內(nèi)容包括以下幾個方面：①收集橋梁設(shè)計、建設(shè)施工、養(yǎng)護維修等資料，調(diào)查橋梁修建年度、使用情況、維修情況等。②調(diào)查起火物質(zhì)、時間和原因，起火點和起火范圍，火災持續(xù)時間，火災蔓延途徑，通風情況，滅火方式和滅火過程。③調(diào)查現(xiàn)場其他物品的燒損情況，如鐵件、鋁件、銅線、陶瓷、玻璃等。④對過火橋梁的橋面鋪裝、防撞護欄、上部結(jié)構(gòu)及橋臺支座進行檢查、拍照和記錄，初步分析損傷程度。檢查時重點關(guān)注混凝土剝落、裂縫、顏色變化，燒疏層厚度，鋼筋裸露等情況。⑤在橋面不同類型病害及完好區(qū)鉆取混凝土芯樣，嚴重損傷區(qū)取至主梁頂板位置，并對芯樣外觀情況進行描述?；馂默F(xiàn)場調(diào)查要詳細，并做好記錄、拍照等工作。

3 橋梁火災損傷檢測結(jié)果

3.1 橋面鋪裝檢測結(jié)果

該橋第1跨橋面鋪裝在距0#橋臺0～15 m縱橋向范圍內(nèi)受到火燒影響，橋面鋪裝損傷表現(xiàn)為局部細骨料脫離、表面干燥松散、瀝青燒焦老化等。起火時，受風向的影響，橫橋向損傷范圍在超車道、行車道、緊急停車道均有分布。為確定各部位橋面鋪裝的損傷程度，在橋面不同位置共鉆芯取出4個芯樣進行檢查，檢查結(jié)果如表1所示，芯樣照片如圖1所示。由圖表結(jié)果可知，橋面鋪裝在距離0#臺0～8 m損傷嚴重，距離0#臺8～15 m輕微損傷，距離0#臺15 m以外基本未受火災影響。

3.2 防撞護欄檢測結(jié)果

該橋第1跨右側(cè)混凝土防撞護欄受到火燒影響，護欄的主要檢測結(jié)果為：①護欄局部損傷嚴重，外側(cè)熏黑，內(nèi)側(cè)混凝土呈灰白色，表層混凝土剝離脫落;②護欄外側(cè)敷設(shè)的管道損傷嚴重，外部保護套燒焦脫落，內(nèi)部鋼管未發(fā)現(xiàn)融化現(xiàn)象;③采用回彈法對受火區(qū)域護欄混凝土強度進行了檢測，并與未受火區(qū)進行對比，結(jié)果顯示，受火區(qū)域與未受火區(qū)域混凝土強度無明顯差別，均滿足設(shè)計強度要求。

3.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查檢測，該橋第1跨上部結(jié)構(gòu)主要檢測結(jié)果為：①第1跨主梁1#、2#和3#空心板梁在0#橋臺處表面被熏黑，但表層混凝土未見剝離脫落現(xiàn)象;②橋梁0#臺1～4#支座表面被熏黑，但支座橡膠未見燒焦、老化或開裂現(xiàn)象;③采用回彈法對受火區(qū)域主梁混凝土強度進行了檢測，并與未受火區(qū)進行對比，結(jié)果顯示，受火區(qū)域與未受火區(qū)域混凝土強度無明顯差別，均滿足設(shè)計強度要求。上部結(jié)構(gòu)主梁混凝土強度檢測對比結(jié)果如表2所示。

3.4 橋梁下部結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果

由于火災燃燒主要發(fā)生在0#臺附近，下部結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果為：0#臺右側(cè)翼墻被全部熏黑，混凝土局部剝落、破損露筋;0#臺右側(cè)臺帽局部被熏黑，混凝土未見剝落。

3.5 橋梁損傷評價及處置建議

①橋面瀝青鋪裝和護欄敷設(shè)管道的火災損傷較為嚴重，該橋第1跨橋面鋪裝在距0#橋臺0～15 m范圍內(nèi)，受火燒出現(xiàn)局部細骨料脫離、表面干燥松散、瀝青燒焦老化現(xiàn)象，建議對第1跨橋面瀝青鋪裝進行銑刨后重鋪。

②橋梁上部結(jié)構(gòu)主梁、支座受火災影響較小，除了結(jié)構(gòu)表面被嚴重熏黑以外，構(gòu)件本身未見明顯損傷，橋梁承載能力基本未受影響。建議僅對結(jié)構(gòu)表面外觀進行處理。

③橋梁下部結(jié)構(gòu)的火災損傷輕微，0#臺右側(cè)翼墻出現(xiàn)混凝土局部剝落、破損和露筋，橋梁下部結(jié)構(gòu)承載能力基本未受影響。建議對局部破損的混凝土維修處理。

④護欄敷設(shè)管道的火災損傷嚴重，建議對損傷管道進行更換。

4 橋梁維修處理設(shè)計方案

4.1 瀝青鋪裝維修處理方案

瀝青鋪裝維修首先對受火燒影響的橋面鋪裝銑刨，銑刨厚度10 cm，然后重新鋪筑10 cm厚的瀝青混凝土，最后恢復原路面標線。瀝青鋪裝層維修設(shè)計如圖2所示。瀝青路面銑刨用銑刨機進行。施工前，要確定銑刨范圍，并在實地放出銑刨線樣，在需銑刨路段的一端按順序進行銑刨，銑刨盡量一次完成，除特殊原因外不得停頓。銑刨出的廢料用機械集中統(tǒng)一運輸至指定地點廢棄，不得隨意傾倒，以免造成環(huán)境污染。

瀝青鋪裝維修所用瀝青、粗集料、細集料和填料都必須滿足相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求，并進行完善的瀝青砼配合比設(shè)計，以指導施工。鋪筑前，應檢查與清掃工作面，將浮渣及雜物掃出路面。嚴格控制瀝青和集料的加熱溫度及瀝青混合料出廠溫度，運料車要有完整無損的篷布覆蓋，做到保溫、防雨和避免污染環(huán)境。瀝青混合料的壓實是保證瀝青面層質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，要合理選擇壓路機組合及碾壓步驟。

4.2 混凝土破損維修處理方案

對該橋受火破損的護欄和0#臺右側(cè)翼墻混凝土應予以鑿除，直至露出鋼筋，然后采用環(huán)氧砂漿進行修補?；炷疗茡p維修步驟如圖3所示，第1步用小號的氣動沖擊錘清除結(jié)構(gòu)表面不密實的混凝土;第2步用高壓水槍清理混凝土表面浮渣，對鋼筋進行除銹處理，清理修補結(jié)合面;第3步用抹刀將環(huán)氧砂漿修補材料分層壓入基層表面修補，注意保證修補材料體積穩(wěn)定，避免材料的過大收縮可能導致的開裂和脫落。破損修補表面干燥后，用環(huán)氧砂漿抹平、填色、搗實。

5 結(jié)語

火災發(fā)生時會產(chǎn)生高溫，高溫易使橋梁混凝土發(fā)生爆裂、露筋、材料力學性能退化等不同程度的損傷，從而導致受火構(gòu)件的強度和剛度出現(xiàn)不同程度的下降，嚴重時將導致橋梁承載能力降低，不能正常使用。對于發(fā)生火災的橋梁結(jié)構(gòu)，應在第一時間進行損傷檢測和評價，必要時應立即中斷交通。通過詳細檢測，以判別過火橋梁結(jié)構(gòu)的損傷程度、承載力水平、能否繼續(xù)使用等，并為后續(xù)橋梁加固維修提供重要依據(jù)。本文以某高速公路4×30 m預應力空心板簡支梁橋為工程背景，介紹了火災后現(xiàn)場調(diào)查檢測的內(nèi)容，對橋梁各部位進行了檢測和損傷程度判別。檢測結(jié)果表明，除橋面鋪裝層、橋臺局部翼墻混凝土、護欄局部混凝土和附屬設(shè)施出現(xiàn)較重的損傷外，橋梁主體結(jié)構(gòu)未見明顯損傷，結(jié)構(gòu)承載能力基本未受影響。

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