浅谈如何防治高速公路桥梁的病害
2011-09-05 来源：《中小企业管理与科技》
近年来我国公路桥梁建设快速发展，桥梁结构不断创新，大跨桥梁已很普遍，但桥面铺装的设计与施工仍沿用传统的习惯做法，在进行桥梁结构设计时，对桥面铺装层一般不作专门的计算分析。随着交通量和重型车辆的增加，桥面铺装问题普遍。这不仅妨碍了正常交通，影响了桥面的美观，更易造成交通事故，也给维修工作带来了很大困难。近年来，人们对于因桥面铺装问题造成的直接和间接的经济损失给予了足够的重视。桥面铺装的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。
1 高速公路桥梁病害类型分析
通过对我省几条高速公路桥梁的实地考察发现，造成桥梁病害有设计方面的原因，也有施工方面的原因，还有使用和维修保养不当方面的原因，大致有以下四种。
1.1 桥面铺装病害 桥梁桥面铺装是厚度为15~20cm的复合结构层，表层沥青混凝土厚度为10cm，底层高标号钢筋混凝土调平层厚度6~10cm不等，中间再夹几厘米厚的防水层。桥面铺装病害是多种因素共同作用的结果，铺装层直接承受高速行车的冲击、剪切与磨耗，并直接受风霜雨雪及气温变化的作用、同时又受主梁的约束，因此其受力状况十分复杂，设计其合理的厚度和最佳组合方式以及采用何种材料施作，都是有待研究的课题。在施工方面有：①高程控制不准或梁体拱度控制不准导致铺装层厚度不足或厚薄不均匀，混凝土铺装层内钢筋网保护层厚薄不均使荷载作用下厚度不足部分首先破碎；②铺装层施工前梁体顶面浮层处理不彻底，导致混凝土铺装层与梁体混凝土结合不密贴；③防水层施作不精细出现漏水或渗水现象，雨水和含有空气中多种有害化学物质的水渗入混凝土铺装层内引起钢筋锈蚀，导致混凝土开裂、破碎；④泄水管、伸缩缝、施工缝等薄弱环节处理不当，造成先局部破损，然后扩展成大面破碎。在使用方面有：①超载车辆的反复碾压使得铺装层不堪重负，过早破碎；②维修养护不及时等其他许多偶然因素致使桥面铺装层破碎。桥面铺装破碎致使行车速度减慢、交通量减少，甚至可能中断交通。
1.2 预应力混凝土梁裂缝 重量轻、跨度大、施工简便快捷的特点使得预应力混凝土梁的应用日趋广泛，但预应力混凝土梁的裂缝始终困扰着工程技术人员。从施工角度来说，引起预制梁、现浇梁、悬臂浇筑梁裂缝的因素有：混凝土施工配合比调制不当，支架缓慢变形导致承载力不够，浇筑顺序及施工缝设置不合理，拆模时间过早，养护不及时或养护方式不合适，以及预应力张拉控制不当等。从裂缝种类区分，有干缩裂缝、温度裂缝、混凝土初凝时受到扰动面出现的裂缝、剪切裂缝等。裂缝使得混凝土内钢筋锈蚀加速，进面使裂缝范围扩大。
1.3 橡胶支座变形受损 橡胶支座由于构造简单、造价低廉、安装方便、均匀分散水平力、几乎无须养护的特点被广泛用于各类公路桥梁中，成为联系桥梁上部、下部的重要部件。设计方面，每种橡胶支座都有抗压容许应力，当静载与动载之和长期超过支座的抗压容许应力上限时，支座就会表现为永久性非弹性变形直至严重损坏。施工方面主要是：①支撑垫石、梁体与支座结合部不平整或不水平，导致支座受力不均匀，使得应力集中部位过早破坏；②梁体就位不准时本应吊离支座重新准确就位，而只简单前后挪动预制梁体来纠偏，使得支座还未使用就受损，当然也不排除有些支座本身质量存在问题。支座受损后，造成梁体局部下沉、桥面破坏，极有可能造成重大交通事故。
1.4 桥梁外露混凝土局部破损 此种情况比较普遍，在各个桥梁中均有出现，只是严重程度不同而己。破损部位多为梁体边角、墩台帽棱角、混凝土防撞墙端部或接缝部位等。混凝土局部受损是因雨水和空气中的多种有害化学物质顺着混凝土裂隙、孔隙或破碎面渗入到内部，致使钢筋锈蚀乃至损坏混凝土结构；或由于气温变化产生的温度应力破坏混凝土结构。
2 高速公路桥梁病害防治措施
发现问题的目的是找出其规律性，从设计、施工、运营养护阶段着手尽早采取预控措施。同时不断进行研究开发，引进新材料、新技术提高混凝土构造物的耐久性和延长各类型混凝土梁的使用寿命。针对上述主要病害，归纳如下四点防治措施。
2.1 桥面铺装病害防治措施 桥面铺装过早破碎主要是施工阶段的问题，因此要求我们在桥面铺装施工时控制好如下几个环节：①梁体施工阶段，采取有效的方法将预制梁的拱度控制在误差允许的范围内，梁体安装时要确保桥面铺装层的最小厚度。②施工前彻底处理好梁体的顶面，清除梁面的杂物，凿除处理混凝土表面的水泥砂浆和松弱层。③施工中处理好泄水管，伸缩缝、施工缝等细小环节。④采取适当措施控制钢筋网的保护层，因为保护层偏大或偏小都将影响铺装层的使用寿命。⑤积极引进新材料，新工艺。笔者认为有些高速公路使用钢纤维混凝土代替普通高标号混凝土、用冷轧带肋钢筋代替普通钢筋都是很好的尝试。
2.2 预应力混凝土梁裂缝的防治措施 造成混凝土梁裂缝相关的原因有：结构受力、施工操作、环境条件和材料品质。因此在确定防治措施前首先要弄清楚裂缝原因再对症下药：①当确定为结构受力变形而造成混凝土梁裂缝时，检查梁体底模及支架体系下伏地基是否在缓慢下沉，还是模板或支架刚度不够有轻微变形，必要时预加荷载试压，或采用换填等措施强化处理地基。②当确定为由于施工操作原因引起的裂缝时，从检查工序出发，重点考察混凝土施工配合比、搅拌、运输、浇筑顺序及间隔时间、振捣、模板拆除时间、养护周期及方式、预应力张拉和压浆控制等环节。③环境条件主要影响混凝土的配合比和养护：在多雨潮湿的气候条件下由于砂、石料含水量较大，应适当控制混凝土用水量；对于严寒、酷暑、风沙、阴雨连绵等不同类型气候条件要采取灵活多样的养护方式。④不同材料有不同的材质特性，施工中设计配合比都要有所区别。
2.3 橡胶支座变形受损的防治措施 我们知道除承担全桥的竖向荷载外，全桥的水平力包括制动力、牵引力、温度力、地震力、风力等均通过支座传递到下部结构。从设计方面，确保像胶支座的各项性能指标满足使用要求；从施工角度，一是要控制好支承垫石表面的平整度和水平，确保像胶支座平置；二是要保证同一片梁的几个支座均匀受力；三是当梁体架设就位不准时，要起吊离开支座后进行一次就位，绝对不允许不离开支座前后左右挪动梁体。对于损坏严重无法继续使用的个别橡胶支座必须及时更换，否则会影响桥梁整体使用寿命。
2.4 桥梁外露混凝土局部破损的防治措施 桥梁外露混凝土局部破损，一方面是由于外界对混凝土结构的侵蚀作用，另一方面是由于受到意外撞击导致的损害。不论是那种破损都可能加速内部钢筋的腐蚀，进而又引起混凝土保护层进一步剥落，露出更多钢筋，严重时会影响结构安全。外界环境条件对混凝土的侵蚀是多方面的。如空气中的各种酸性离子、碱性离子、盐离子等都会破坏混凝土的内部结构，长期浸在海水中的混凝土会受到各种化学物质的侵蚀等。对于这些混凝土的损害只有从提高混凝土自身的密实性、抗渗性入手，同时可考虑针对不同环境类型在混凝土中添加具有不同功用的防护剂。另外在拆模期间和模板拆除初期采取特殊保护措施，防止没有达到强度的混凝土受损，对己受损部位需及时进行修补。
