高速公路道路與橋梁結構病害與加固技術分析

沈清林

摘要：高速公路道路與橋梁是公路運輸體系的重要組成部分，如何保障路橋工程結構安全和行車安全是社會關注的焦點話題。由于路橋工程自身結構復雜、跨度大、荷載大，對施工質量提出了更高的要求，再加上人為因素、自然因素等多方影響，很容易出現一些病害問題，如橋面鋪裝病害、伸縮縫病害、梁體混凝土裂縫病害等等?；诖?，本文首先分析路橋工程結構病害及其成因，進而探究路橋工程加工（固？請確認）技術的應用。

關鍵詞：路橋工程結構病害加固裂縫

中圖分類號：TU753

Analysis?of?the?Structural?Diseases?and?Reinforcement

Techniques?of?Highway?Roads?and?Bridges

SHEN?Qinglin

（The?Fifth?Engineering?Co.，?Ltd.?of?China?Railway?11th?Group，?Chongqing，?400000?China）

Abstract：?Highway?roads?and?bridges?are?important?components?of?the?highway?transportation?system，?and?how?to?ensure?the?structural?safety?and?driving?safety?of?road?and?bridge?engineering?is?a?hot?topic?of?social?concern.?Due?to?the?complex?structure，?large?span?and?high?load?of?road?and?bridge?engineering，?higher?requirements?are?put?forward?for?construction?quality，?and?coupled?with?the?influenct?of?human?factors?and?natural?factors，?it?is?easy?to?have?some?disease?problems，?such?as?bridge?deck?pavement?diseases，?expansion?joint?diseases，?beam?concrete?crack?diseases，?etc.?Based?on?this，?this?article?first?analyzes?the?structural?diseases?and?their?causes?of?road?and?bridge?engineering，?and?then?explores?the?application?of?the?reinforcement?technology?of?road?and?bridge?engineering?.

Key?Words：?Road?and?bridge?engineering;?Structural?disease;?Reinforcement;?Crack（請確認）

近些年，道路運輸車輛持續增加，致使道路荷載加大，提升路橋工程結構病害發生率。我國公路交通事業正處于高速發展階段，全面加強路橋工程養護與維修，不僅關乎到社會經濟發展，更關系到民生問題。針對路橋工程結構病害，必須要分析病害產生的原因，并以此針對性采取相應的加固技術，消除病害以及風險隱患，從而保障我國公路交通運輸事業長足發展。

• 路橋工程結構病害及其產生原因

1.1伸縮縫病害

作為路橋工程最常見的伸縮裝置，設置伸縮縫主要應對結構收縮、荷載變化等問題。我國大部分伸縮縫都是仿毛勒伸縮縫，由異形鋼梁、橡膠止水膠條構成，是一種可伸縮的密封結構。伸縮縫由于是表面裝置，受到車輛長期反復荷載作用以及自然條件侵蝕作用，可能會產生相鄰混凝土破壞、離骨、斷裂等病害。導致伸縮縫病害的主要原因有以下幾個方面。

1.1.1設計方面

設計中的配筋量少、結構剛度較差、伸縮量計算不準，沒有考慮到溫度變化對伸縮縫造成的負面影響，從而導致靠背混凝土結構出現裂縫和損壞。

1.1.2施工方面

錨固焊接沒有焊透，焊接質量不達標，一旦受到較大的荷載沖擊焊接位置容易斷裂，造成靠背混凝土結構脫骨、破碎、（型鋼）斷裂。施工中造成伸縮縫破壞，初始縫寬不足，受車輛影響導致伸縮縫抵攏?；炷翝仓粐烂?、振搗不到位，導致結構出現裂縫、空洞等問題，承載性能下降。

1.2橋面鋪裝病害

1.2.1設計方面

混凝土層厚度不足、配筋數量不足，無法承受較大的行車荷載，增加坑槽、開裂的發生概率。由于路橋工程相比城市普通公路工程受到的上部荷載、沖擊更強，普通的道路防水卷材無法滿足路橋工程使用要求，從而造成了瀝青面產生推移病害。

1.2.2施工方面

混凝土配比不合理，強度不達標，造成鋪裝局部破損。瀝青料配比不符合規范標準，增加開裂、車轍發生概率。施工主梁頂面標高超出設計標準允許范圍，鋪裝層以及混凝土鋼筋網保護層厚度不足或厚度不均，特別是厚度較薄的部位很容易出現破碎情況[1]。防水層施工中由于混凝土層清理工作不到位，鑿毛環節不符合質量標準，降低了混凝土層、防水層之間的黏結性能，受到沖擊容易產生病害。

1.3梁體混凝土裂縫

路橋工程主體是鋼筋混凝土結構，其主要病害就是裂縫問題，如果裂縫擴大到一定程度，會導致鋼筋裸露，從而造成腐蝕問題，銹蝕鋼筋表面膨脹增加混凝土應力擠壓周圍混凝土出現脫落情況，嚴重會影響路橋工程整體架構的安全。造成梁體混凝土裂縫病害的原因有以下幾個方面。

1.3.1設計方面

預應力大面積失效，局部應力集中，造成混凝土開裂。設計中沒有考慮定位鋼筋，梁板預制上浮，保護層厚度不足，振搗不充分導致混凝土不密實，增加了干縮裂縫出現概率。

1.3.2施工方面

結構預應力張拉階段存在張拉早、預應力筋多、底板混凝土厚度不均，張拉應力超過混凝土抗拉應力從而出現裂縫問題。水泥標高過高或用量過多，會增加養護階段的收縮應力，出現開裂現象。拆模過早、養護不到位也會引發裂縫問題。

1.4橫向結構病害

目前大部分新建路橋工程都是采用裝配式橋梁施工方案，具有施工效率高、重量小等優勢。而裝配式橋梁是采用橫向布置形式，通過鉸鏈、橫隔板等聯系結構將梁體連接成一個整體。橫向結構用于傳遞彎矩、剪力，從而讓各個部位梁體均勻受力。常見的橫向結構病害包括板梁鉸縫滲水、某個梁體集中受力、T梁橫板開裂。造成橫向結構病害的主要原因有以下結果方面。

1.4.1設計方面

鉸縫規格、截面、配筋數量、剛度較小，采用干接頭T梁橫隔板，用鋼板連接隔板，無法承受較大的彎矩和剪力，增加開裂發生概率。

1.4.2施工方面

T梁焊接質量不達標，焊接長度不達標，橫隔板錯位焊接，砂漿與橫隔板黏結性較差。板梁鉸縫振搗不充分，混凝土結構強度不足，容易產生破壞問題。

1.4.3其他方面

車輛超載運行，增大結構受力荷載量，如果上部荷載超出了抗彎矩、抗剪力最大值就會造成破壞情況。

1.5構件混凝土局部破損

路橋構件主要為混凝土結構，其較為常見的病害就是局部破損，并且十分普遍。主要表現為鋼筋銹蝕、混凝土局部開裂。構件混凝土局部破損主要是因為雨水或空氣進入到混凝土結構缺陷位置造成構件侵蝕，銹蝕擠壓作用導致混凝土結構受損。同時，溫度劇烈變化也會增加混凝土出現裂縫的概率。

• 路橋工程結構病害的加固技術

2.1伸縮縫病害維修加固

伸縮縫病害維修加固主要是通過局部修補為主，如果受損較為嚴重則直接重新設置伸縮縫。維修加工方法具體如下。

1. 將受損混凝土部位全部剔除，內部不得出現松散混凝土情況，應確保鋸縫要鋸透，避免后續開槽出現瀝青層松動。
2. 原梁體預埋鋼筋盡可能保留，維修更換能利用的鋼筋數量少，通過植筋的方法補齊用量，這也是伸縮縫重新設置的重要環節。植筋選用Φ16二級鋼筋，嚴格按照維修方案的標準深度、強度開展植筋工作，可以采用L型植筋方案和門字形植筋方案，確保伸縮縫錨固環焊接長度達標[2]。
3. 鋼筋網片可以起到抗裂作用，能有效提升伸縮縫抗病害能力。網片使用Φ10二級鋼筋制成。
4. 將網片插入到伸縮縫中，與錨固環焊接連接，保證焊透、焊足，加強伸縮縫混凝土整體強度，通過網片傳導作用使伸縮縫和上部主體結構同時受力。

此外，考慮到路橋工程特性，伸縮縫型鋼以E型或Z型伸縮縫為主。

2.2橋面鋪裝病害維修加固

2.2.1局部挖補

局部挖補維修主要是應對鋪裝面坑槽病害的技術方案，貫徹“圓洞方補”理念，將局部受損位置切除并修整成矩形，將鋪裝層所有受損混凝土全部剔除至堅實邊緣位置，修好后制作鋼筋網片并焊接，焊接長度、保護厚度與原設計標準一致，之后使用混凝土、環氧樹脂等材料修復矩形口，噴灑黏油層保養，并在上部鋪設與原高度相同的瀝青料。

2.2.2鋪裝層改造

將損壞部位到梁頂為止的鋪裝層全部剔除，并做好表面清理工作。適當提高鋪裝層厚度，用以極大橫向聯系作用，可以選用C40防水混凝土，混凝土層厚度不低于15cm。頂層鋼筋和底層鋼筋分別起到抗裂、抗彎折作用，采用Φ10二級鋼筋制作而成的網片用于強化。梁頂植筋，保證與鋼筋網焊接質量，這樣除了可以更好的實現鋼筋網片定位，同時還可以保證混凝土結構受力均勻。

針對防水層性能不達標問題，應將其該為熱噴SBS改性瀝青和熱拌碎石混凝土防水層方案。施工前，先對混凝土層進行鑿毛，確保沒有顆粒和毛刺，要求混凝土面均勻露出粗骨料，完成鑿毛后清除表面雜質和灰塵。使用AC-13改性瀝青均勻攤鋪在混凝土層上，厚度控制在4～5cm即可。改性瀝青級別應不低于SBS（I-C），石料選用高性能碎石，如玄武石等[3]。

2.3混凝土梁體裂縫維修加固

2.3.1封閉裂縫

如果裂縫并未影響到結構整體性能，則一般采用裂縫封閉措施，通常情況裂縫寬度低于0.15mm時則進行封閉處理，否則需要灌膠。封閉裂縫主要是采用素水泥、環氧砂漿、聚合物砂漿等在裂縫一定范圍內刮抹實現裂縫封閉[4]。在處理當中，需要先將混凝土表面使用鋼絲刷打磨干凈，表面所有附著物全部清除干凈，之后再涂膜封閉材料。而灌漿是將材料灌入到裂縫內部起到全封閉作用，需要清理地基、裂縫雜質，將裂縫暫時封閉并粘貼注漿嘴，向縫隙中灌膠，完成灌膠后將注漿嘴拆除，封堵注漿孔并修整表面。

2.3.2結構補強

如果裂縫發展到一定程度且危害到混凝土結構安全時，則需要進行結構補強工作?？梢赃x用粘貼鋼板法、粘貼纖維法。粘貼鋼板法雖然可以提升結構整體荷載性能，但會加大結構自重，主要應用于表面平整的構件，如果表面不平則會直接影響粘貼性能。而粘貼纖維法能有效緩解這一問題，施工方法與粘貼鋼板大體一致，但纖維材料可以粘貼在不平整表面上，如梁體錨固等，可以發揮纖維高強特性，還可以抑制裂縫發展。如圖1所示，在施工中，碳纖維布覆蓋裂縫位置避免裂縫進一步發展，碳纖維布需同時覆蓋裂縫周圍20cm范圍，加大粘結面積提升加固性能[5]。

2.4橫向結構病害維修加固

2.4.1板梁鉸縫

針對鉸縫受損和某梁體受力集中等情況，主要是通過提升鋪裝層厚度解決病害。在設計時應加入穿手鋼筋，維修中可以增配箍筋、縱向筋，增加鉸縫剛度。

2.4.2T梁橫隔板

由于該病害主要出現在干接頭部位，維修中可以將其改成濕接頭。施工中將干接頭部位的混凝土鑿除，使用重新焊接修復斷裂鋼筋，在橫隔板底部增設鋼筋，之后澆筑混凝土。橫隔板處通過施加預應力以抵抗彎矩。施工中在T梁腹板位置打孔并穿過鋼絞線，按照維修標準安裝鋼墊板，使用千斤頂施加預應力，固定錨具，外露鋼筋使用環氧樹脂或聚合物砂漿覆蓋鋼筋表面以免銹蝕，同時起到加固作用[6-7]。

2.5構件混凝土局部破損維修加固

通過局部修補解決該病害問題，將破損部位鑿除直到基底部位，銹蝕的鋼筋除銹并涂抹一層防銹材料，填充環氧樹脂完成修復。如果銹蝕十分嚴重則需要對其補強處理，將不銹鋼絞網線掛在破損部位，使用聚合物砂漿覆蓋其表面起到補強作用。

3結語

綜上所述，道路橋梁工程結構病害直接影響工程整體質量安全和行車安全，這就需要掌握路橋工程結構病害發生原因，并針對性采取有效的維修加固措施，包括裂縫修復、結構加固、結構補強等，嚴格控制病害加固處理的施工質量，做好修復加固施工質量管理工作。由于路橋結構病害具有發展性，應做到及時發現、及時修復缺陷部位，這樣才能夠確保道路橋梁工程安全。

參考文獻

[1] 吳璟.高速公路橋梁結構病害及加固技術分析[J].建材發展導向，?2022，20（17）：156-158.

[2] 高鵬，鞠野.分析高速公路道路與橋梁結構病害及加固技術[J].建筑工程技術與設計，2020（22）：1643.

[3] 黃紹洲.高速公路道路與橋梁結構病害及加固技術探討[J].幸福生活指南，?2020（27）：61.

[4] 劉琦.道路橋梁結構病害及加固技術分析[J].建材與裝飾，?2019（10）?：276-277.

[5] 范建松.高速公路道路與橋梁結構病害及加固技術探究[J]?.建筑工程技術與設計，2021（20）：1154.

[6] 楊恩斌.?橋梁監測的多源異構信息分析與數據融合研究[D].昆明：云南大學，2022.

[7] 張峰.?大跨徑連續剛構橋梁檢測評估與體外預應力加固研究[D].成都：西華大學，2023.