高速公路桥梁隧道病害处治方法及设备配置研究
2014-08-14
高速公路桥梁隧道病害处治方法及设备配置研究
施春宁1 张中华2 王涛3
（1.长安大学信息工程学院陕西西安710064；2.长安大学工程机械学院陕西西安710064；3.陕西鑫联监理建设公司陕西榆林719100）
摘要：要想做到桥梁隧道的安全畅通的运行，桥梁检测是重要一环。本文针对国内几条主要高等级公路的桥梁隧道进行调查研究，根据现场调查情况进行养护措施及养护设备配置的确定，并通过时间的验证取得了良好的效果，对未来桥梁隧道病害的处治方法及其设备配置提供了依据。
引言
随着我国高速公路的飞速发展，在山岭和丘陵地带，为了缩短行程，改善线性，保护环境，修建隧道桥梁已十分普遍，双线、特长桥梁隧道已不罕见。桥梁隧道独特的构造特征，决定了它在公路养护中的重要地位。近来几年不断有桥梁隧道坍塌的消息：新疆阜康桥梁坍塌，深圳高速桥梁坍塌，湖北仙桃桥梁坍塌，印度达曼桥梁坍塌，大鳌溪村地下隧道坍塌，四川蓬安举行隧道坍塌，云南迪庆隧道坍塌，大连隧道坍塌等，因此说明，公路管养部门有必要加强公路桥梁隧道的养护与维修，提高桥梁隧道养护管理水平。
1 设备配置研究目的
为了防止进行养护作业时造成养护设备短缺或养护设备资源浪费，更加合理有效配置养护设备，对公路桥梁隧道的养护设备配置进行研究具有非常重要的意义。经过调查河北省石黄高速公路管理处日常养护机械、绿化养护设备品种及数量明显不足，未见专项工程和大中修工程所需机械；京津塘高速公路天津段高速公路养护机械配置较齐全，养护机械化程度高，购置设备投资大。专项工程和大中修工程所需机械中缺少沥青拌和设备，要注意路面不进行大中修时机械的利用率问题。新疆乌奎高速公路对养护机械配置的品种及数量较合理，且根据所处地理环境加大了除雪除冰机械的配置。此外，调研发现呼包高速公路养护机械配置偏少，日常养护机械明显不足，外雇养护工较多；京石高速公路北京段养护用车配置到位，日常养护机械品种及数量明显不足，绿化养护设备未列出，未见专项工程和大中修工程所需机械；西北地区A 高速公路日常养护机械、绿化养护设备品种及数量明显不足，只能完成除雪除冰、标线、清扫等作业。
2 桥梁常见病害处治方法及设备
2.1 公路桥梁常见病害
从目前国内桥梁使用的情况看，有许多桥梁特别是中小桥，桥面铺装混凝土不同程度损坏，使桥面产生坑槽，影响车辆的正常行驶。一些桥面伸缩缝损坏严重，产生桥头跳车，危及行车安全。有些公路早期修建的时候，桥梁伸缩缝为板式橡胶伸缩装置，这种伸缩装置设计结构不合理，抗冲击性能差，橡胶老化快，螺栓易锈蚀，在车辆作用下，很快就产生破坏。因此，公路桥梁桥头跳车较为普遍，尤其在一些软土地基地方更严重，给养护部门带来很大困难。除上述几种病害以外，还有如轻型桥台支撑梁破碎、空心板梁翼缘板损坏等病害。
2.2 处治方法
2.2.1 混凝土裂缝
1.一般裂缝的修补可采用表面封闭和压力灌浆修补法两种形式进行;
2.对于裂缝宽度小于0.2cm，浅而细的表面裂缝，可用环氧树脂浆液进行表面封闭；
3.对于裂缝宽度大于0.2cm，且较深的裂缝，可采用“壁可法”压力灌浆法修补;
4.对于现浇实心板梁底板纵向裂缝，宽度小于0.2cm 的裂缝，且条数较少时，用环氧树脂浆液进行表面封闭;
5.裂缝宽度大于0.2cm 较深的裂缝，且条数较多时，采用横向粘贴碳纤维布进行封闭。
2.2.2 伸缩缝破损
1.U 形锌铁皮伸缩缝的维修, 当其锌铁皮老化、开裂、断裂时，应拆除并更换为新型伸缩缝；当其软性填料老化脱落时，先清除其缝隙泥土，重新注入新的填缝料；当其铺装层破坏时，应凿除重新铺筑，凿除破损部位应划线切割（或竖凿），清除旧料后再浇筑新面层。
2.钢板伸缩缝的维修, 当其钢板变形、螺栓脱落、不能正常运行时应及时拆除并更换为新型伸缩缝；当钢板与角钢焊接破裂时，应消除污垢后重新焊牢；当梳齿断裂或出现裂缝后，也要采取焊接方法进行修补。
3.橡胶伸缩缝当其橡胶老化、脱落，角钢变形、松动时，应拆除并更换为新型伸缩缝。
4.桥面伸缩缝的维修、更换应在保证质量的基础上，尽量缩短工期、减少对交通的影响。
2.2.3 混凝土破损剥落
对于混凝土表面剥落、破损部位应先将松动的保护层凿去，并将钢筋锈迹清除，再喷射高标号水泥砂浆。
2.2.4 钢筋锈蚀
1.凿除松脱、剥离等已损坏部分混凝土；
2.对钢筋做除锈处理，并清理混凝土表面的灰尘，对钢筋除锈后即进行防锈处理；
3.涂以环氧胶液等粘结剂；
4.立模、配料浇筑，或喷浆、涂抹施工;
5.对新喷涂或浇筑混凝土面进行表面处理.
2.2.5 支座病害
对老化失效的板式橡胶支座进行更换处理。脱空的支座应及时纠正支座位置，并在底部垫塞钢板，使其达到设计状态。垫板锈蚀的支座应及时更换锈蚀的钢板.
2.3 养护设备
1.桥梁检测车
2.高空作业车
3.高压水力破除机
4.液压破碎机
5.混凝土喷射泵
6.千斤顶
7．混凝土拌和机
8.混凝土输送车
9.混凝土泵车
10.除锈喷涂设备
11.发电机
12.切割机
13.空压机
14.风动工具
15.电焊机
16.高压水泵及喷水枪
3 隧道常见病害
隧道特殊的结构，使其所处的环境十分恶劣，隧道内普遍存在渗漏水情况，特别是在隧道两端更为严重，另外，隧道内不仅潮湿多尘，而且有较多的酸性腐蚀性气体等，这些特殊的因素使得隧道养护维修显得特别重要。
目前高速公路隧道病害主要表现为：严重渗漏水、结构衬砌的腐蚀裂损、仰拱或铺底的变形损坏导致路面的破坏。几乎所有的隧道病害都与渗漏水有着直接或间接的关系，隧道结构的缺陷给隧道渗漏水提供了通道，隧道渗漏水的长期作用又会加剧隧道侵蚀破坏，特别是在围岩有地下水并具有侵蚀性的情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀更加严重。在运营期间，地下水常通过混凝土衬砌变形缝、施工缝、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中，造成洞内通信、供电、照明等设备处于潮湿环境而发生锈蚀、霉烂、变质、失效，若使路面积水，就会改变路面反光条件，引起眩光，造成车辆打滑，行车安全受到影响。
3.1 隧道常见病害处治方法
3.1.1 衬砌裂缝
1.以锚杆加固围岩。沿隧道周边适当地布设锚杆，对围岩形成足够能力的加固体系，使围岩保持稳定；
2.锚杆加钢筋网喷射混凝土加固围岩。在锚杆加固的基础上再挂钢筋网并喷水泥混凝土形成初期支护，起到承载作用，从而预防裂缝的发生；
3.对软弱程度不大的围岩及裂缝进行注浆加固，封堵裂隙，使弱岩加强，水道堵塞，从而起到抗渗防漏的作用，避免衬砌开裂漏水；
4.在寒冷地区还必须防止隧道渗水的冻融；
5.再衬砌和喷射混凝土之间夹点材料或改进衬砌混凝土的质量，也可以在特定位置设置诱发裂缝的缩缝，以减少整体的裂缝。
3.1.2 地表水下渗
查明地质情况，根据隧道所处的地形、地势，因地制宜在洞顶设置防水措施，可将地表填平、铺砌、勾缝、抹面，将坑穴或钻探水堵塞、密封，以达到防渗抗漏的目的。
3.1.3 地下水或围岩水入侵
查明水的来源和水流形式，以及查明是裂缝水还是地下水。当处于围岩破碎、易坍塌地段时，可采取直接向围岩内压浆的办法，当涌水量较大时，可采用化学浆液固结的办法，然后再采用隔离措施。当围岩条件很好且水量不大时可以直接采取隔离防渗技术。
3.1.3 冻融
1. 给隧道增加暖气，使隧道保持不冻温度；
2. 隧道施工时采用弹性防水材料。并使能在本地区最低气温时保持良好弹性，当冻融结束后，弹性性能不变，从而起到抗冻防水的作用。
3.2 养护设备
1.混凝土喷射泵
2.多功能作业车
3．管道疏通机
4.水泵或潜水泵
5.发电机
6.信号标志车
7.混凝土搅拌设备
8.混凝土输送车
9.隧道墙壁清洗车，另外养护里程内有长隧道的养护单位配置消防车已得到公认。
4 结论
1、调查分析了国内几条高等级公路桥梁隧道病害情况，总结归纳出病害形成的主要原因及病害特征，提出公路桥梁隧道典型病害处治工艺及设备配置。
2、对国内几条典型高速公路养护设备配置情况进行了分析研究，确定出高等级公路桥梁隧道病害类型、处治方案和工艺相适应的养护设备的功能要求和性能指标。
3、研究了桥涵、隧道长度对机械配置的影响，对养护设备配置方案提出了科学、合理的评价指标。
