公路桥梁缺陷成因及加固修复技术
2015-07-09
公路桥梁是交通运输系统的重要组成部分，在交通运输过程中起着非常重要的作用。它沟通了各个地区之间的经济联系，决定了交通系统的荷载和流量。近年来，随着我国交通运输业的不断发展，物流行业的发展以及人民生活水平的提高，行车密度及车辆载重越来越大，使人们对公路桥梁的质量和性能提出了更高的要求，对现代桥梁的施工质量和使用寿命逐渐关心起来。公路桥梁投入使用一定时间后，常常由于设计和施工的欠缺而出现一些缺陷。这些缺陷使公路桥梁交通运输的质量和效率降低，埋下极大的安全隐患，甚至威胁到人们的生命财产安全。如果不采取科学合理的措施对公路桥梁进行维护与加固，将可能影响到整个交通系统正常运行，甚至造成交通运输的中断。本文分析混凝土桥梁结构表层缺陷、混凝土构件裂缝缺陷等公路桥梁缺陷及其产生原因，并对相关的加固修复技术进行探讨。
1 混凝土桥梁结构表层缺陷及产生原因
混凝土桥梁结构表层缺陷主要可分由施工不当等人为因素引起和自然因素引起为两种，其中，施工不当等人为因素引起的缺陷主要有蜂窝、露筋、麻面、空洞等；自然因素引起的有磨损、锈蚀、老化、剥落等。
由人为因素引起桥梁缺陷的影响因素繁多且十分复杂，如水泥、骨料、脱模剂、模板等材料的质量、品种、配比；施工中的各项措施和工艺如混凝士拌制、运输及入模方式、浇筑方式、拆模时间长短和施工缝处理工艺与方法等均有可能出现失误而导致缺陷的产生。
在施工中，混凝土灌注过程中振捣不到位，分层灌注时违规操作，或在混凝土运输时，由于没有进行相应的保护措施渗入泥块和杂物；以及混凝土离析，模板缝隙不严，水泥砂浆流失等因素均可使混凝土桥梁结构表层出现麻面。在进行混凝土桥梁结构施工时，模板缝隙未堵严、支设不牢固或振捣棒碰及模板而使模板移位；钢筋过密、石子扣在钢筋下，使水泥浆不能充满钢筋周围，或钢筋垫块漏放、垫块少而使钢筋紧贴模板，以及保护层处混凝土振捣未能达标都可能产生露筋现象。模板表面粗糙不干净，粘有干硬水泥浆等杂物；脱模剂涂刷不匀或选用脱模剂不当；模板拼缝不严局部漏浆；混凝土振捣不密实或分层厚度控制不好，出现漏振而使气泡未能排出等都会导致空洞。此外，混凝土配合比不当、下料不准确，造成砂浆少石子多或混凝土搅拌时间短拌和不均匀；石子成堆混凝土一次下料过多，未分层振捣等都是导致缺陷产生的因素。
自然因素引起的缺陷主要是由于公路桥梁在使用过程中受到自然因素的影响，如雨水浸入导致钢筋锈蚀膨胀引起剥落，在严寒地区冰冻及干湿交替循环作用，或者受到具有侵蚀性水溶剂的化学侵蚀等。
2 混凝土构件裂缝缺陷及产生原因
桥梁混凝土裂缝及其危害是一个世界性的问题。桥梁工程中易出现的混凝土构件裂缝有以下几种：温度变化产生的裂缝；混凝士收缩引起的网状裂缝；下缘受拉区的裂缝、施加预应力引起的裂缝有先张法梁梁端锚固处的裂缝、后张法梁梁端锚固处的裂缝；使用荷载、运梁不当引起的裂缝；台座施工时或基础使用时变形引起的裂缝。混凝土构件的裂缝将产生非常严重的后果，如不及时处理将对桥梁的使用寿命产生影响，严重者将造成桥塌、车毁、人亡事故。
混凝土结构产生裂缝的原因较多，无论是前期的勘察、设计、施工的具体环节，还是在建造完成后存在不当的使用如超荷载等，均有可能导致产生混凝土构件裂缝。裂缝的产生原因从技术层面来看大致可分为两类，一是由外荷载引起的裂缝，称为结构性裂缝。二是混凝土自身应力形成的裂缝，即非结构性裂缝。裂缝产生的主要还与以下四个因素有关：材料性质有关的因素，如水泥的反常凝固和反常膨胀；施工有关的因素，如混合料搅拌不均匀，振捣不充分、施工缝处理不当等；环境条件有关的因素，如湿度的变化，构件内外温度的差异、高温熏烤、化学腐蚀等；构造、超过设计荷载以外的荷载，截面尺寸及钢筋用量不足等。
3 桥梁墩台常见缺陷
桥梁墩台基础在常年使用过程中，除了承受上部构造荷载外，还将承受土压力，风力，冰压力和浮力等等各种力的作用，混凝土收缩干燥、内外部温差、气温剧烈变化、日照影响而产生的温度拉应力或是由于冻胀、下沉或外倾而产生开裂等均有可能致使桥梁墩台基础出现问题；另外，由于过桥车辆的日益重型化，密集化，使墩台基出现了不同程度的损坏，产生各种裂缝，如墩台网状裂缝、从基础向上发展至墩台上部的裂缝、翼墙和前墙断裂的裂缝、由支承垫石从下向上发展的裂缝、桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝等等。
4 加固修复技术
公路桥梁产生的大部分缺陷主要是由施工不当导致的，比如蜂窝和空洞的形成就是因为违规操作，未经过充分振捣就继续灌注所导致，一般情况下只要在施工过程中严格要求，注重材质，是完全可以避免这些缺陷的。当这些缺陷出现的时候，常见的补救方法根据具体情况的不同，采用科学合理的方法进行修补。比如可采用橡胶管注入器将采用新型的材料树脂注入到缝中，使其恢复结构强度；对坑洼、麻面等缺陷，可采用树脂砂浆镘抹；对于载荷过高等问题，可采用钢板贴合、增设桁梁等方法恢复或提高构件强度，增加承载力。对砼构件的缺损应用聚合物改性材料修补，以防钢筋锈蚀或进一步损坏。
公路桥梁桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法，支架施工法等。喷射钢纤维砂浆，焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆进行底面加固；采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋进行顶面加固。还可采用刻槽封闭或凿槽嵌补方法，加配钢筋修补法，用柔性表面封闭法修补裂缝，灌浆封闭裂缝修补法等处理桥梁墩台常见缺陷。
5 结论
任何一座公路桥梁的使用过程中，或多或少都带有一定程度的缺陷，而造成桥梁缺陷的成因有很多种。如不加以处理，缺陷将越来越严重，最终危及到桥梁的安全。在对公路桥梁缺陷进行处理时，首先必须深入分析造成公路桥梁缺陷的具体原因，采取科学合理的技术手段对公路桥梁缺陷进行修复加固；更重要的是从设计、施工中去预防缺陷的发生，认真做好建设阶段各个过程的质量控制，彻底地改观这些常见缺陷的出现频率以及影响程度。
