橋梁維修加固措施失效原因分析

戚淇景

( 江蘇華通工程檢測(cè)有限公司，江蘇 南京210000)

0 引言

在公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)得到改善、 公路里程快速增長(zhǎng)的同時(shí)，江蘇省公路橋梁的數(shù)量也在加倍增長(zhǎng)，但橋梁“老齡化”現(xiàn)象不斷加劇，橋梁病害呈多發(fā)和加劇趨勢(shì)，越來越多的橋梁面臨維修加固。

1 常見病害

1.1 封縫灌縫

造成橋梁工程出現(xiàn)裂縫的原因很多且較為復(fù)雜，常見的有受彎剪裂縫、收縮裂縫、溫差裂縫，這些裂縫與構(gòu)件受力、混凝土材料特性等有關(guān)。 封縫灌縫是有效且常規(guī)的修補(bǔ)處理方法，且成本較低。所發(fā)現(xiàn)的封縫、灌縫病害主要有：表面不平整、結(jié)構(gòu)膠老化、脫落起皮等。 失效的封縫、灌縫主要病害為局部起皮、脫落。

1.2 缺陷修復(fù)

混凝土結(jié)構(gòu)由于各種因素而導(dǎo)致性能劣化，混凝土缺陷修復(fù)已成為混凝土結(jié)構(gòu)工程中重要的方面。 所發(fā)現(xiàn)的缺陷修復(fù)病害主要有：修補(bǔ)后表面不平整、裂縫、起鼓等。 失效的缺陷修復(fù)均采用水泥砂漿，主要病害為局部空響聲、表面龜裂。

1.3 粘貼鋼板

粘貼鋼板加固法是將鋼板采用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，使鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載力及剛度的目的。所發(fā)現(xiàn)的粘貼鋼板病害主要有：鋼板局部脫膠、銹蝕、剝落、與構(gòu)件未粘結(jié)牢固，部分空鼓，螺栓局部銹蝕、缺失等。 失效鋼板主要病害為空鼓超限（空鼓面積≥5%）[1]。

1.4 粘貼碳纖維布

粘貼碳纖維布加固法是利用結(jié)構(gòu)膠將復(fù)合材料粘貼到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面，形成復(fù)合材料體，通過復(fù)合材料與構(gòu)件的協(xié)同工作，來提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和延性。 所發(fā)現(xiàn)的粘貼碳纖維布病害主要有：黏膠老化，表面不平整，局部坑洼、跳絲、剝離，防護(hù)涂刷不均勻，存在滴漏、氣泡、流掛等缺陷，部分空鼓、局部涂裝脫落等。失效碳布主要病害為剝離、空鼓超限（空鼓面積≥5%）。

1.5 增大截面

增大截面加固是在原受力構(gòu)件上澆一層新的混凝土并增設(shè)相應(yīng)的鋼筋，澆筑層混凝土處在受力區(qū)時(shí)，增加了構(gòu)件的有效高度，從而提高了構(gòu)件的抗彎、抗剪等承載力，增加了構(gòu)件的剛度。 所發(fā)現(xiàn)的增大截面病害主要有： 部分結(jié)合面間粘結(jié)強(qiáng)度不足，表面存在裂紋、脫層、起鼓等。 失效的增大截面主要病害為表面存在裂紋、局部空鼓、新舊混凝土結(jié)合面間未粘結(jié)。

2 病害原因分析

2.1 封縫灌縫失效原因

（1）封縫灌縫有效性與年份長(zhǎng)短存在一定關(guān)聯(lián)，當(dāng)封縫年份超過6～8 年時(shí)，結(jié)構(gòu)膠普遍老化，環(huán)氧失效。

（2）環(huán)境對(duì)封縫灌縫有效性的影響較大，潮濕環(huán)境較干燥環(huán)境易失效。

（3）施工原因影響封縫灌縫有效性，主要有：基面處理、施工時(shí)間的選擇和原材料控制等。

2.2 缺陷修復(fù)失效原因

（1）從加固部位看，上部結(jié)構(gòu)有效率低，主要受動(dòng)荷載作用。

（2）從加固材料看，水泥砂漿有效率低，其可涂刮性和抗流掛性不及環(huán)氧類材料。

2.3 粘貼鋼板失效原因

（1）粘貼鋼板有效性與外在環(huán)境存在一定關(guān)聯(lián)，存在水跡部位鋼板易空鼓失效，與結(jié)構(gòu)膠老化、環(huán)氧失效有關(guān)。

（2）鋼板面積越大，厚度越厚，其有效率相對(duì)較低。

（3）每平方鋼板螺栓數(shù)量增多，其有效率相對(duì)變高。

2.4 粘貼碳纖維布失效原因

（1）車道對(duì)粘貼碳纖維布有效性存在影響，貨車道有效率相對(duì)較低。

（2）外部環(huán)境較箱室內(nèi)環(huán)境有效率低。

2.5 增大截面失效原因

（1）施工控制不當(dāng)。 施工單位未按設(shè)計(jì)文件進(jìn)行鑿毛，導(dǎo)致新舊混凝土的粘結(jié)力不足，引起新舊混凝土的脫空。

（2）原材料質(zhì)量不佳。 高性能復(fù)合砂漿的體積不穩(wěn)定性大，未設(shè)置施工縫，溫度應(yīng)力較大，容易脫空開裂。

3 對(duì)策及建議

3.1 封縫灌縫

（1）建議路橋管養(yǎng)單位適時(shí)對(duì)部分橋梁設(shè)置滴水檐，及時(shí)修補(bǔ)并接長(zhǎng)泄水管，保證泄水管下端合理露出長(zhǎng)度，避免橋梁主體受雨水侵蝕。

（2）封縫灌縫應(yīng)安排在適宜的季節(jié)施工，并選擇與環(huán)境溫度相適用的結(jié)構(gòu)膠。

（3）各路橋管養(yǎng)單位需嚴(yán)格把控施工過程，按規(guī)范實(shí)施， 督促施工單位切實(shí)做好混凝土基面打磨處理，保證施工質(zhì)量。

（4）對(duì)橋梁定期檢查中發(fā)現(xiàn)的較集中的裂縫病害，應(yīng)認(rèn)真梳理，制定有針對(duì)性的維修加固方案，切忌盲目進(jìn)行大規(guī)模封縫灌縫。

3.2 缺陷修復(fù)

（1）加強(qiáng)對(duì)工程主要進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)量控制，強(qiáng)化質(zhì)量抽檢，尤其是上部結(jié)構(gòu)較隱蔽部位。

（2）建議上部結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)禁止使用水泥砂漿，宜采用具有良好可涂刮性和抗流掛性的環(huán)氧類材料。

（3）建議橋梁上部結(jié)構(gòu)較大面積（面積>0.3㎡）缺陷修復(fù)施工過程中對(duì)過橋車輛限速， 減少行車振動(dòng)干擾。

3.3 粘貼鋼板

（1）適時(shí)對(duì)部分橋梁設(shè)置滴水檐，及時(shí)修補(bǔ)并接長(zhǎng)泄水管，保證泄水管下端合理露出長(zhǎng)度，避免橋梁主體受雨水侵蝕。

（2）建議各路橋管養(yǎng)單位嚴(yán)格把控施工過程，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，切實(shí)按規(guī)范實(shí)施，高度重視墩柱包鋼及大面積 （每塊鋼板面積>1 m2或長(zhǎng)度>3 m）、厚（厚度≥5 mm）鋼板施工，應(yīng)采用灌注法粘鋼，施工中注膠速度不宜過快，注膠順序應(yīng)合理，以防形成氣囊。 施工后應(yīng)注意檢查是否有流膠、漏膠現(xiàn)象，強(qiáng)化質(zhì)量抽檢、控制鋼板空鼓率滿足規(guī)范要求[2]。

（3）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理應(yīng)督促施工單位按照設(shè)計(jì)圖紙布置螺栓，確保螺栓數(shù)量間距等滿足設(shè)計(jì)文件要求。

3.4 粘貼碳纖維布

（1）建議各路橋管養(yǎng)單位嚴(yán)格把控施工過程，按規(guī)范實(shí)施，保證浸漬樹脂充分浸入碳纖維布中，使碳纖維布中各纖維布協(xié)同受力。

（2）各路橋管養(yǎng)單位應(yīng)在橋梁經(jīng)常性檢查中加強(qiáng)底板超高車輛刮擦痕跡的檢查，及時(shí)采取相關(guān)預(yù)防措施，避免部分跨路孔因超高車輛刮擦（外力）導(dǎo)致粘貼碳纖維布失效。

3.5 增大截面

（1）建議各路橋管養(yǎng)單位加強(qiáng)施工過程監(jiān)管，注意關(guān)鍵工序、隱蔽工序，督促施工單位嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件要求對(duì)混凝土構(gòu)件表面進(jìn)行鑿毛， 并用壓力水沖洗干凈[3]，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序。

（2）施工單位需提供全過程全斷面影像資料，作為交工資料的一部分。

4 結(jié)語

通過對(duì)維修加固橋梁的實(shí)地調(diào)研檢測(cè)， 梳理了5 種橋梁維修加固措施出現(xiàn)的常見病害， 并從多方面對(duì)病害的原因進(jìn)行分析，給出相關(guān)對(duì)策及建議，為今后的橋梁維修加固設(shè)計(jì)和施工提供一定的參考。