桥梁病害处理与维修加固措施及开裂原因分析

关键词：开裂原因 裂缝灌浆 加固措施

　　引言

　　旧（危）桥，泛指使用年限较长、桥梁的各个部位已经产生裂缝，桥面损坏、伸缩缝遭到破坏、拉索出现疲劳状况等病害现象的各类桥梁的统称。按桥梁技术状况来评定此类桥多属于三类桥梁。随着我国经济的不断发展，基础工程建设的不断增多。公路桥梁的负荷呈现出三个特点：⑴、交通量不断增大，重型车辆日益增多，超载现象日益严重；⑵、超限运输现象不断的出现和增加。⑶、旧桥数量随时间推移不断增多。由此可见，旧桥在交通运输中有举足重轻的作用，所以如何对旧桥进行病害分析处理，并采取正确的措施进行维修加固，以延长桥梁的使用寿命，以保证道路畅通并促进国民经济发展是值得研究并攻克的技术难题。

　　1、工程概况

　　南山大桥工程建于1997年。南山大桥由主桥、引桥和转盘B线桥组成，其中南山大桥主桥长200m、宽23m（19+2×2），引桥长104.4m、宽16（15+2×0.5），转盘B线桥长100.3m、宽16.5（14+4+0.5）m。设计荷载汽-20，挂-100，抗震设防烈度6度。主桥：上部结构采用6跨变截面钢筋混凝土连续箱梁结构；下部结构采用三柱式桥墩。

　　2、桥梁主要病害情况

　　（1）桥面铺装出现开裂，网状裂缝；附属设施人行梯道墩柱开裂，受引桥主梁错动影响，墩柱根部有环状裂缝，柱顶有楔形破损面，局部混凝土翘起。

　　（2）主桥有向西位移现象，支座均向西侧剪切变形，且个别支座剪切变形量较大。第7跨~第12跨引桥连续梁有向西侧错动现象，实测位移5.5cm。主桥变截面连续箱梁有向西位移现象，主桥墩柱负弯矩区域斜裂缝较多，由于该桥主梁为现场浇筑，受上部荷载、温度收缩及养护条件影响，个别裂缝宽度较宽，最宽为1.0mm。

　　3、裂缝的病因分析

　　3.1早期开裂原因

　　（1）原材料不合格；（2）基层标高失控和不平整；（3）混凝土配合比不当；（4）施工工艺不当。

　　3.2使用期开裂原因

　　（1）排水设计不当

　　水泥混凝土路面直接暴露在大气之中，一年四季大气温度、湿度周期性的变化，以及每一昼夜气温的变化，都会使得混凝土路面板在不断的伸缩和翘曲中处于拉应力和压应力的反复交替作用状态，此拉、压应力称为温度应力。混凝土板越长，温度应力就越大。若设计时板块过长或长宽比不当，温度应力超出容许范围，路面板即产生开裂断板。

　　（2）超重车的影响

　　由于交通运输业的迅速发展，大吨位车辆逐年增多，单轴轴载比原设计计算轴载增加几倍，由于轴载等效换算系数ƒ=（Pi/P0）16，即超重轴载与标准轴载换算成16次方关系，所以，超重车的增加是桥梁路面混凝土使用期开裂的重要原因。

　　（3）桥面铺装损坏

　　桥上的水泥混凝土路面铺装层，由于厚度不足或与梁板结合部处理不当，在行车作用和梁板胀缩作用下，产生层间搓动和面板断裂。某些产生初期断板的原因也会在使用期继续强化，导致路面开裂、断板或使病害程度更恶化。

　　4、裂缝修补工艺及处理措施

　　4.1裂缝封闭

　　对于宽度小于0.15mm的裂缝，按设计要求采用环氧胶泥进行裂缝封闭处理。

　　（1）混凝土表面洁净处理工序

　　先用钢丝刷清除缝口表面的浮浆并打毛，然后用压缩空气吹尽缝口浮尘，使用工业丙酮对准备封闭裂缝处进行清洁处理，并使混凝土表面充分干燥；

　　（2）裂缝封缝胶封闭裂缝施工工序

　　将环氧胶泥按设计比例称量准确后放置调和桶内，调和均匀。一次调和量以可使用时间内用完为准；将拌和好的环氧胶泥均匀地刮涂在构件表面裂缝处，使其将裂缝完全封闭；

　　(3)质量要求

　　封缝胶泥不能涂得太薄或太窄，封缝砂浆的涂抹宽度应以2～3cm，厚度2mm为宜；为确保固化，封缝胶泥应至少养护12小时以上；在砂浆上涂刷环氧树脂胶液工序；环氧树脂胶泥封闭裂缝完毕，待其固化后，在胶泥表面涂刷一层环氧树脂胶液，以起到防护作用；

　　(4)养护工序

　　封缝完毕后，应养护一昼夜，等待环氧树脂胶泥固化；根据季节及温度的不同，有时需要养护一昼夜以上。

　　4.2裂缝灌浆

　　对于宽度大于等于0.15mm的裂缝，按设计要求采用环氧浆液进行裂缝灌浆处理。根据多年加固经验和诸多工程质量检测结果表明，采用化学自动低压速灌施工工法，系把镶有弹性橡胶膜及注入口的注胶底座每隔一定距离粘贴在裂缝上，整条裂缝用封缝胶封闭，然后向注胶底座的注胶口内注入灌缝树脂。通过注入口上方粘贴的特制标高条，可标明橡胶膜表面的隆起高度，控制树脂压力。灌缝树脂在膨胀橡胶膜缓慢而均匀的弹性收缩压力作用下，可将裂缝中积存的空气压入混凝土架构的毛细孔中，通过混凝土的自然“呼吸”作用排除体外，避免了“气阻”现象的产生，确保灌缝修补的施工质量。并通过混凝土构件的毛细作用，可以将灌缝树脂充分渗透到裂缝深处。能够将环氧树脂浆液压注到宽度为0.02mm宽的裂缝内。

　　（1）裂缝检查

　　测量裂缝的位置、宽度、长度，并在施工图纸上标出，做详尽的裂缝现状图；构架内部的裂缝之间可能并不相连，根据现场的特点对裂缝进行充分调查。

　　（2）裂缝表面处理

　　用钢丝刷将裂缝周围的灰尘，松散层等杂物清理干净，用压缩空气将槽内浮尘及杂物吹除并保持干净。尤其是灌胶底座粘贴面周围的油污须清除干净；用除尘器和酒精等将裂缝处的灰尘洗净、清除、干燥。

　　（3）标注灌胶底座的位置

　　根据裂缝的宽度，确定灌胶底座的间距和位置，在裂缝端部、裂缝交叉处和裂缝较宽处设置灌胶嘴，贯穿裂缝须作开槽处理而且两端必须埋设灌胶嘴。并用粉笔在裂缝表面做出标记；为保证裂缝的灌注质量，灌胶底座的粘贴间距应为：裂缝宽度在0.15mm以下时，底座间距为200mm-250mm；裂缝宽度在0.15mm以上时，底座间距为300mm-350mm。原则上缝窄宜密，缝宽可稀，但每条裂缝至少有一个进浆孔和排气孔。