公路橋梁缺陷成因及加固修復(fù)技術(shù)
2015-07-09
公路橋梁是交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分，在交通運輸過程中起著非常重要的作用。它溝通了各個地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，決定了交通系統(tǒng)的荷載和流量。近年來，隨著我國交通運輸業(yè)的不斷發(fā)展，物流行業(yè)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，行車密度及車輛載重越來越大，使人們對公路橋梁的質(zhì)量和性能提出了更高的要求，對現(xiàn)代橋梁的施工質(zhì)量和使用壽命逐漸關(guān)心起來。公路橋梁投入使用一定時間后，常常由于設(shè)計和施工的欠缺而出現(xiàn)一些缺陷。這些缺陷使公路橋梁交通運輸?shù)馁|(zhì)量和效率降低，埋下極大的安全隱患，甚至威脅到人們的生命財產(chǎn)安全。如果不采取科學(xué)合理的措施對公路橋梁進(jìn)行維護(hù)與加固，將可能影響到整個交通系統(tǒng)正常運行，甚至造成交通運輸?shù)闹袛?。本文分析混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表層缺陷、混凝土構(gòu)件裂縫缺陷等公路橋梁缺陷及其產(chǎn)生原因，并對相關(guān)的加固修復(fù)技術(shù)進(jìn)行探討。
1 混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表層缺陷及產(chǎn)生原因
混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表層缺陷主要可分由施工不當(dāng)?shù)热藶橐蛩匾鸷妥匀灰蛩匾馂閮煞N，其中，施工不當(dāng)?shù)热藶橐蛩匾鸬娜毕葜饕蟹涓C、露筋、麻面、空洞等；自然因素引起的有磨損、銹蝕、老化、剝落等。
由人為因素引起橋梁缺陷的影響因素繁多且十分復(fù)雜，如水泥、骨料、脫模劑、模板等材料的質(zhì)量、品種、配比；施工中的各項措施和工藝如混凝士拌制、運輸及入模方式、澆筑方式、拆模時間長短和施工縫處理工藝與方法等均有可能出現(xiàn)失誤而導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)生。
在施工中，混凝土灌注過程中振搗不到位，分層灌注時違規(guī)操作，或在混凝土運輸時，由于沒有進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)措施滲入泥塊和雜物；以及混凝土離析，模板縫隙不嚴(yán)，水泥砂漿流失等因素均可使混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表層出現(xiàn)麻面。在進(jìn)行混凝土橋梁結(jié)構(gòu)施工時，模板縫隙未堵嚴(yán)、支設(shè)不牢固或振搗棒碰及模板而使模板移位；鋼筋過密、石子扣在鋼筋下，使水泥漿不能充滿鋼筋周圍，或鋼筋墊塊漏放、墊塊少而使鋼筋緊貼模板，以及保護(hù)層處混凝土振搗未能達(dá)標(biāo)都可能產(chǎn)生露筋現(xiàn)象。模板表面粗糙不干凈，粘有干硬水泥漿等雜物；脫模劑涂刷不勻或選用脫模劑不當(dāng)；模板拼縫不嚴(yán)局部漏漿；混凝土振搗不密實或分層厚度控制不好，出現(xiàn)漏振而使氣泡未能排出等都會導(dǎo)致空洞。此外，混凝土配合比不當(dāng)、下料不準(zhǔn)確，造成砂漿少石子多或混凝土攪拌時間短拌和不均勻；石子成堆混凝土一次下料過多，未分層振搗等都是導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生的因素。
自然因素引起的缺陷主要是由于公路橋梁在使用過程中受到自然因素的影響，如雨水浸入導(dǎo)致鋼筋銹蝕膨脹引起剝落，在嚴(yán)寒地區(qū)冰凍及干濕交替循環(huán)作用，或者受到具有侵蝕性水溶劑的化學(xué)侵蝕等。
2 混凝土構(gòu)件裂縫缺陷及產(chǎn)生原因
橋梁混凝土裂縫及其危害是一個世界性的問題。橋梁工程中易出現(xiàn)的混凝土構(gòu)件裂縫有以下幾種：溫度變化產(chǎn)生的裂縫；混凝士收縮引起的網(wǎng)狀裂縫；下緣受拉區(qū)的裂縫、施加預(yù)應(yīng)力引起的裂縫有先張法梁梁端錨固處的裂縫、后張法梁梁端錨固處的裂縫；使用荷載、運梁不當(dāng)引起的裂縫；臺座施工時或基礎(chǔ)使用時變形引起的裂縫。混凝土構(gòu)件的裂縫將產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果，如不及時處理將對橋梁的使用壽命產(chǎn)生影響，嚴(yán)重者將造成橋塌、車毀、人亡事故。
混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因較多，無論是前期的勘察、設(shè)計、施工的具體環(huán)節(jié)，還是在建造完成后存在不當(dāng)?shù)氖褂萌绯奢d等，均有可能導(dǎo)致產(chǎn)生混凝土構(gòu)件裂縫。裂縫的產(chǎn)生原因從技術(shù)層面來看大致可分為兩類，一是由外荷載引起的裂縫，稱為結(jié)構(gòu)性裂縫。二是混凝土自身應(yīng)力形成的裂縫，即非結(jié)構(gòu)性裂縫。裂縫產(chǎn)生的主要還與以下四個因素有關(guān)：材料性質(zhì)有關(guān)的因素，如水泥的反常凝固和反常膨脹；施工有關(guān)的因素，如混合料攪拌不均勻，振搗不充分、施工縫處理不當(dāng)?shù)?；環(huán)境條件有關(guān)的因素，如濕度的變化，構(gòu)件內(nèi)外溫度的差異、高溫熏烤、化學(xué)腐蝕等；構(gòu)造、超過設(shè)計荷載以外的荷載，截面尺寸及鋼筋用量不足等。
3 橋梁墩臺常見缺陷
橋梁墩臺基礎(chǔ)在常年使用過程中，除了承受上部構(gòu)造荷載外，還將承受土壓力，風(fēng)力，冰壓力和浮力等等各種力的作用，混凝土收縮干燥、內(nèi)外部溫差、氣溫劇烈變化、日照影響而產(chǎn)生的溫度拉應(yīng)力或是由于凍脹、下沉或外傾而產(chǎn)生開裂等均有可能致使橋梁墩臺基礎(chǔ)出現(xiàn)問題；另外，由于過橋車輛的日益重型化，密集化，使墩臺基出現(xiàn)了不同程度的損壞，產(chǎn)生各種裂縫，如墩臺網(wǎng)狀裂縫、從基礎(chǔ)向上發(fā)展至墩臺上部的裂縫、翼墻和前墻斷裂的裂縫、由支承墊石從下向上發(fā)展的裂縫、橋墩墩帽順橋軸線橫貫墩帽的水平裂縫等等。
4 加固修復(fù)技術(shù)
公路橋梁產(chǎn)生的大部分缺陷主要是由施工不當(dāng)導(dǎo)致的，比如蜂窩和空洞的形成就是因為違規(guī)操作，未經(jīng)過充分振搗就繼續(xù)灌注所導(dǎo)致，一般情況下只要在施工過程中嚴(yán)格要求，注重材質(zhì)，是完全可以避免這些缺陷的。當(dāng)這些缺陷出現(xiàn)的時候，常見的補(bǔ)救方法根據(jù)具體情況的不同，采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行修補(bǔ)。比如可采用橡膠管注入器將采用新型的材料樹脂注入到縫中，使其恢復(fù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；對坑洼、麻面等缺陷，可采用樹脂砂漿鏝抹；對于載荷過高等問題，可采用鋼板貼合、增設(shè)桁梁等方法恢復(fù)或提高構(gòu)件強(qiáng)度，增加承載力。對砼構(gòu)件的缺損應(yīng)用聚合物改性材料修補(bǔ)，以防鋼筋銹蝕或進(jìn)一步損壞。
公路橋梁橋面板損壞的維修方法有修補(bǔ)施工法、加蓋板施工法，支架施工法等。噴射鋼纖維砂漿，焊接鋼筋網(wǎng)并噴射鋼纖維混凝土或鋼纖維砂漿進(jìn)行底面加固；采用鋼筋混凝土加厚或鋼纖維混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨脹混凝土加厚等并在接合處鑿毛處理加錨固鋼筋進(jìn)行頂面加固。還可采用刻槽封閉或鑿槽嵌補(bǔ)方法，加配鋼筋修補(bǔ)法，用柔性表面封閉法修補(bǔ)裂縫，灌漿封閉裂縫修補(bǔ)法等處理橋梁墩臺常見缺陷。
5 結(jié)論
任何一座公路橋梁的使用過程中，或多或少都帶有一定程度的缺陷，而造成橋梁缺陷的成因有很多種。如不加以處理，缺陷將越來越嚴(yán)重，最終危及到橋梁的安全。在對公路橋梁缺陷進(jìn)行處理時，首先必須深入分析造成公路橋梁缺陷的具體原因，采取科學(xué)合理的技術(shù)手段對公路橋梁缺陷進(jìn)行修復(fù)加固；更重要的是從設(shè)計、施工中去預(yù)防缺陷的發(fā)生，認(rèn)真做好建設(shè)階段各個過程的質(zhì)量控制，徹底地改觀這些常見缺陷的出現(xiàn)頻率以及影響程度。
