高速公路混凝土桥梁预防性养护探讨

高速公路混凝土桥梁预防性养护探讨摘要桥梁预防性养护能够发现并及时弥补桥梁及其设施的先天不足和使用缺陷，延长桥梁及附属设施的使用寿命，延缓大修周期，降低运营管理成本。本文从高速公路混凝土桥梁常见的6大类病害分析着手，提出桥梁预防性养护的重要性，并从混凝土桥梁预防性养护管理与技术两个层面进行深入的研究，最后结合随岳高速公路桥梁养护实际，提出了高速公路混凝土桥梁养护对策，即充分认识到桥梁预防性养护的重要性、牢固树立预防性养护的理念、从养护政策、制度、管理模式和技术等方面落实桥梁预防性养护，积极助力随岳高速公路混凝土桥梁养护管理工作再上新台阶。关键词高速公路混凝土桥梁桥梁病害预防性养护引言现阶段我国在建桥梁越来越多，在役桥梁服役年限越来越长，通行车辆荷载越来越忙，单车轴重越来越重，桥梁运行结构安全不容乐观。交通部统计，2013年年末全国高速公路里程达1044万公里，全国公路桥梁达7353万座，其中，特大桥梁3075座，大桥67677座，40米以下中小跨径桥梁占904。目前桥梁面临着严峻的考验，从1999年到2010年的11年中，中国桥梁重大事故为37起，而在美国，从1875年到2007年的132年中，桥梁重大事故为34起，严峻的形式要求桥梁建设、养护管理单位既要重视建设期桥梁的质量，又要加强既有桥梁检测、评估、加固，定期开展桥梁预防性养护。1桥梁预防性养护的重要性11混凝土桥梁常见病害类型混凝土桥梁常见病害类型主要有6大类，裂缝类，对混凝土结构而言，其病害的最终形式是裂缝。混凝土桥梁裂缝可分为两类，一类是非荷载裂缝材料自损、劣化（由于材料自身内力引起裂缝，例如混凝土收缩裂缝、钢筋锈蚀引起的裂缝和骨料膨胀引起的裂缝等），另一类是荷载裂缝外力裂缝（由于外力、轴线变形或支承变位引起的裂缝），虽然裂缝在设计规范里是作为正常使用状态中耐久性来评价，但桥梁结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，由安全状态随着时间的延伸而逐渐转化为不安全状态，因此结构耐久性问题实质也是安全问题，必须引起重视；环境因素引起的损伤或破坏混凝土和钢筋锈蚀；施工遗留病害蜂窝、麻面、空洞、施工缝；支座病害老化开裂、剪切、脱空、变位等；变形梁体下挠、墩台基础沉降等；附属设施病害伸缩缝破坏、桥面铺装开裂等。此6大类病害基本上涵盖了混凝土桥梁的常见病害，可见桥梁养护是一项系统工程，按照当前桥梁养护技术规范的划分，建议混凝土桥梁预防性养护应涵盖除大修工程以外的小修保养和中修工程，这样划分后桥梁预防性养护的资金预算也正好与高速公路财务管理相符合，利于操作。12桥梁预防性养护的作用预防性养护是定期的强制性保养、维修措施，是在还没有发生明显病害之前就进行的养护，将病害处理在萌芽状态，防止或减缓病害的发生，达到耐久性和延长使用寿命的目的，其核心是在适当的时间，将适用的技术措施，应用在适宜的部位上，要求采用最佳成本效益的养护措施，强调养护管理的主动性、计划性和合理性。桥梁预防性养护能够发现并及时弥补桥梁及其设施的先天不足和使用缺陷，延长桥梁及附属设施的使用寿命，延缓大修周期，降低运营管理成本，减少或杜绝由于桥梁及设施维护不当给使用者带来的意外损害，避免为此引发的不必要的法律纠纷。国外研究证明，一座质量合格的公路桥梁，在使用寿命75的时间内，性能下降40（这一阶段称之为预防性养护阶段），如不能及时养护，在随后12的使用寿命时间内，性能再次下降40，从而造成养护成本大幅度的增加（这一阶段称为矫正性养护阶段）。2混凝土桥梁预防性养护技术与管理研究21树立桥梁预防性养护理念要做好桥梁的预防性养护工作，在管理层面，一般可从以下几个方面着手211桥梁预防性养护政策与制度（1）预防性养护资金要有长期保证资金政策是桥梁预防性养护实施的经济基础，在足够的经费保障下，桥梁预防性养护才能进入全面和可持续发展阶段，然后通过计划和决策政策的实施，保证桥梁预防性养护资金投入效果和预防性养护目标的实现。（2）建立专门的运作机构和模式为贯彻落实公路桥梁预防性养护管理制度，提高桥梁养护管理水平，应产生专职的桥梁养护工程师，设立专门的桥梁预防性养护办公室，负责管养路段桥梁预防性养护的技术管理和监督检查工作。（3）制定相关的指南、标准建立桥梁预防性养护相关指南、标准是推进桥梁预防性养护技术标准化、科学决策和实施效果的重要保证，通过对本路段已用技术的总结，并广泛收集、参考区域内其他路段的桥梁预防性养护相关资料，进一步加强与科研单位的合作，不断修订、提高，形成对本路段有很强实用性的桥梁预防性养护指南、标准，促进桥梁预防性养护技术的改进和推广。（4）大力开展相关人员系统的培训通过开展本单位桥梁预防性养护技术总结与推广的培训，邀请区域内做法领先单位的讲学，撰写学习心得和相关技术与管理学术论文等形式，提高桥梁预防性养护水平。212完善桥梁养护管理模式预防性养护应建立在严格的巡查、先进的检测和科学的决策基础上，全面、持续、系统的掌握桥梁结构状态。同时应结合交通量观测，尤其是关注重载车流量的变化，掌握桥梁实际荷载变化情况。健全桥梁养护管理系统，结合巡查和检查信息，及时更新桥梁技术数据，实现电子化管理。对桥梁基础信息及检查、检测、维修保养等信息进行录入，运用计算机系统所提供的数据处理功能、评价决策方法和管理理论，对现有桥梁进行状况登记，评价分析、投资决策和状况预侧，从而为制定合理的预助性养护措施提可靠依据。桥梁养护应选择专业化的养护施工单位，走社会化、市场化的道路，不断推进桥梁养护施工的标准化、机械化，明确业主、施工方和监理的权利和责任，严格按照招标合同办事，保证养护水平和资金利用效率。22混凝土桥梁预防性养护技术研究混凝土桥梁预防性养护技术的应用是建立在对桥梁病害深刻把握的基础之上，前面对混凝土桥梁常见6大类病害进行了分析，下面结合混凝土桥梁的自身特点从桥梁缺陷处置、桥梁支座顶升更换、桥面系病害修复、桥梁基础病害治理和下部附属设施养护等5个方面探讨公路混凝土桥梁的预防性养护技术。221桥梁缺陷处置高速公路桥梁缺陷主要表现在两个方面，一是混凝土裂缝，二是混凝土表面缺陷，后者主要是指混凝土表面出现的蜂窝、麻面、空洞以及破损等病害。针对桥梁缺陷的病害特点，其缺陷处置也相应为两大类，一是采用封缝、灌缝等方法处置混凝土结构物裂缝，二是混凝土表面缺陷修补。（1）混凝土裂缝处置采用封缝、灌缝等方法处置桥梁裂缝，能够封闭梁底板、桥台和墩柱裂缝，恢复结构整体性，保证其耐久性。裂缝处置应该根据其缝宽选择相应的处理技术，宽度W005MM的表面裂纹，不处理；005MM宽度W015MM的裂缝，做表面封缝处理；宽度W015MM的裂缝或出现渗水、钙化的裂缝，进行灌缝处理。（2）混凝土表面缺陷修补混凝土表面缺陷修补时应根据表面蜂窝、麻面、空洞以及破损等病害的程度，选择处置方法。对于大面积的表面缺陷及混凝土质量问题，人工凿除松动的混凝土，外露骨料，喷涂阻锈剂及界面剂，并采用C60超早强混凝土或C60自密实混凝土进行修补。对于小面积的表面缺陷，特别是缺损深度较浅时，凿除松动混凝土、外露骨料，钢筋除锈，喷涂阻锈剂及界面剂，用超早强砂浆进行修补或用改性环氧砂浆进修修补。对于小面积且深度较深的混凝土空洞可采取小孔压浆（超早强砂浆）灌注修补。（3）钢筋锈蚀处理混凝土中的钢筋腐蚀是造成混凝土结构损伤，影响结构承载能力的最主要因素，其主要表现是使钢筋的有效截面面积减少；力学性能劣化，强度降低；混凝土保护层开裂甚至脱落，使混凝土的有效断面减少；钢筋与混凝土之间的粘结性能退化，影响钢筋与混凝土的共同工作。钢筋锈蚀的处理时，首先应人工凿除松动的混凝土，外露骨料，对钢筋进行除锈并喷涂阻锈剂及界面剂，最后采用C60超早强混凝土或C60自密实混凝土进行修补。222桥梁支座顶升更换桥梁支座是联系桥梁上部结构与墩台之间的重要部件，其功能关乎整座桥梁安全性与耐久性。但由于它在桥梁工程造价中所占比例较小，往往未引起工程技术人员的足够重视。桥梁支座在常年与空气接触的恶劣环境中逐年老化，支座自身或座底均会出现不同程度的损坏，用顶升的方法将新支座替代更换功能丧失的旧支座，并能对损坏的支座底座进行加固维修，可以产生大幅度恢复桥梁结构功能的效果。桥梁支座更换施工工艺如下前期准备安装施工吊篮桥梁原始数据记录千斤顶安放顶升监控系统安装顶升及临时支撑垫板安放支座更换卸载落梁支座受力调平。随着高速公路大规模养护时代的来临，桥梁支座更换技术也取得了长足发展，呈现出施工设备自动化、操作简单化、施工控制高精度化的发展趋势。223桥面系病害修复桥面系工程主要包括防撞墙、护栏，桥面铺装层，防水和排水设施，板梁铰缝，箱梁接缝，桥面伸缩缝等6个主要部分，功能完好的桥面系不仅能对桥梁的主体结构起保护作用，并可满足桥梁的正常使用功能、布局和美观，因此，桥面系的预防性至关重要，应主要从以下几个方面抓起。（1）保持桥面清洁，及时排除积水，清除冰棱和积雪，清理堵塞泄水孔；（2）防撞护栏和泄水管等设施工作性能良好；（3）桥面铺装封缝、局部坑槽修补；（4）重做桥面铺装及防水层；（5）伸缩缝清洁及更换；（6）护栏预埋件加固焊接与除锈刷漆；（7）灯柱基础及紧固件的加固；（8）桥梁刚扶手除锈刷漆。224桥梁基础病害治理桥梁基础是桥梁重要组成部分，是保证桥梁上部结构正常使用和耐久性的重要保证。桥梁基础经受洪水、泥石流和火灾等突发灾害的考验，是桥梁结构的薄弱部位，也是桥梁预防性养护的重点，应做好以下5个方面的预防性养护。（1）压浆封闭桥台裂缝（2）换填台后填土（3）注浆加固基础（4）防撞措施的设置（5）抛石防护225下部附属设施养护桥梁下部附属设施在桥梁设计、施工及养护中往往不够重视，因而使桥梁服务质量低下，外观粗糙，随着人们对结构物的观赏水平要求愈来愈高以及对桥梁养护认识的深入，桥梁工作者开始认识到桥梁下部附属设施养护不但是“外观包装”，而且是服务功能的大问题，应做好以下4个方面的预防性养护。（1）锥坡脱空回填及砂浆勾缝砌石；（2）挡墙倾斜超过20MM或鼓胀、位移，下沉超过20MM时，进行维修。挡墙拆断应及时加固，开裂超过10MM时，进行封闭；（3）护坡应完好，下沉超过30MM、残缺超过02M2，应及时维修；（4）保证锥坡、挡墙清洁。3随岳高速公路应用实例31随岳高速公路桥梁管养情况随（州）岳（阳）高速公路是国家骨架公路网重要的加密线，北连河南，起于随州市淮河镇；南接湖南，止于湖南省岳阳市道仁矶镇；途经湖北随州、京山、天门、仙桃、监利等地市，采用平原微丘高速公路标准建设，2005年9月开工建设，2010年12月9日全线贯通。随岳高速公路全长335KM，由随岳北段、随岳中段、随岳南段和荆岳长江大桥组成，其中随岳北段全长76295KM，随岳中段全长152877KM。随岳高速公路实行社会化养护，社会化监理，所有养护施工及监理单位均采用公开招标形式确定。桥梁养护单位为省路桥公司项目部，养护路段为随岳北至随岳中段，其中有特大桥6座，大桥102座，中小桥408座，上跨天桥38座。32应用实例随岳高速公路养护管理部门高度重视桥梁预防性养护，为充分掌握重点桥梁病害及其发展情况，及时采取相应处置措施，确保桥梁运营安全，随岳养护每月进行一次重点桥梁检查，每季度进行一次全线桥梁与涵洞经常性检查，每2年对全线桥涵进行一次定期检测，并且对规定监测的桥梁设置永久性观测点，定期进行健康监测，每年一般监测4次（一般定于3月上旬、6月上旬、9月上旬及12月上旬，并根据实际情况改变监测次数和实施时间）。详实的检测数据为桥梁的预防性养护提供了科学依据，随岳养护管理部门根据桥梁病害的轻重缓急程度，进行科学决策，对于严重病害，则立即安排专项资金，组织设计、监理等单位进行技术咨询和论证并安排施工力量进行修复；对于一般严重或较轻的病害，则列入下一年度施工计划，例如桥梁混凝土表观缺陷处置、裂缝封缝等。对技术状况为一、二类的桥梁，随岳高速公路养护管理部门采取小修保养，防止出现明显病害；对技术状况为三类的桥梁应及时进行中修，防止病害加快扩展，影响桥梁安全运营。随岳养护将桥梁养护的重点放在小修保养和中修工程，以2013年桥涵养护为例，年度累计完成金额12197318元，其中专项工程费用1211335元，占993；小修保养2317921元，占1900；中修工程为8668061元，占7107，包括小修保养和中修工程的预防性养护所占年度累计完成金额的比例为9007。4小结随岳高速公路在役桥梁服役年限越来越长，通行车辆荷载越来越忙，单车轴重越来越重，桥梁运行结构安全不容乐观。从高速公路混凝土桥梁常见的6大类病害分析着手，提出桥梁预防性养护的重要性，并从混凝土桥梁预防性养护管理与技术两个层面进行深入的研究，最后结合随岳高速公路桥梁养护实际，提出了高速公路混凝土桥