【技術(shù)】橋梁伸縮縫破壞原因分析及維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)探討

橋梁在營(yíng)運(yùn)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，伸縮裝置是承受載荷的關(guān)鍵構(gòu)件，在車輛碾壓荷載反復(fù)作用下，極易造成損壞，嚴(yán)重威脅行車安全。伸縮裝置一旦破壞，需盡快維修保證行車安全，但在不能完全中斷交通情況下進(jìn)行作業(yè)，將是非常危險(xiǎn)和麻煩的，特別是如何根據(jù)伸縮縫破壞形式，詳細(xì)分析原因，制定科學(xué)合理維修方案以避免修了再修至關(guān)重要。本文針對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)中應(yīng)用最廣泛的模數(shù)式伸縮縫維修及更換，從破壞形式及原因分析、維修更換原則、施工技術(shù)要點(diǎn)做一些探討。

一、伸縮縫破壞形式

伸縮縫破壞形式多種多樣，不同的地區(qū)和路段均有所不同。筆者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將模數(shù)式伸縮縫破壞形式分為三類：

（一）異型鋼破壞：表現(xiàn)為：1、單縫邊梁以及多縫的中梁斷裂，出現(xiàn)晃動(dòng)、噪聲甚至彈出路面；2、中梁與橫梁焊縫脫落；3、位移箱承壓（壓緊）支座變形脫落、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)失效；4、錨環(huán)（板）與型鋼脫焊。（圖1，圖3）

（二）混凝土破碎：表現(xiàn)為1、型鋼兩側(cè)錨固混凝土開(kāi)裂2、型鋼與錨固砼分離3、混凝土破碎，形成坑洞，在車輛的持續(xù)荷載作用下，坑洞不斷擴(kuò)大，砼保護(hù)作用失效，加速型鋼破壞。4、橋臺(tái)側(cè)混凝土橫向開(kāi)裂，裂縫在臺(tái)背線處。（圖2）

（三）橡膠密封條：老化、破裂、脫落（圖3）。

常見(jiàn)破壞部位分析

筆者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將伸縮縫常出現(xiàn)的破壞部位分為以下三類：

（一）結(jié)合部位

1、錨固混凝土與路面瀝青砼連接處

（1）初始安裝時(shí)槽口邊瀝青砼下方雜物未清理干凈，有軟弱夾層或槽口邊被破壞，運(yùn)營(yíng)通車后先是該處瀝青砼出現(xiàn)坑洞，進(jìn)而車輛撞擊錨固砼。（見(jiàn)圖4）

（2）初始安裝切縫時(shí)切過(guò)背墻線，運(yùn)營(yíng)后因路基不均勻沉降造成錨固砼橫向裂縫，僅見(jiàn)橋臺(tái)處。（見(jiàn)圖5）

2、錨固混凝土與型鋼連接處

（1）二者的線膨脹系數(shù)是不一致的，若砼未振搗密實(shí)，不能有效包裹型鋼而致破壞。

（2）止水膠條在砼澆筑后安裝，型鋼卡槽內(nèi)有砼漏漿，除漿過(guò)程敲擊型鋼，致二者出現(xiàn)早期分離。（見(jiàn)圖6）

3、預(yù)埋筋與梁體結(jié)構(gòu)結(jié)合部

   預(yù)埋筋未與梁體結(jié)構(gòu)筋有效連接，或預(yù)埋在橋梁鋪裝層內(nèi)或僅很薄的砂漿層包裹，視為“假筋”，過(guò)早松動(dòng)。安裝時(shí)未發(fā)現(xiàn)或正確處置，根基不牢。（圖10）

4、型鋼卡槽與橡膠條結(jié)合部位

（1）異型鋼卡槽不規(guī)則，膠條無(wú)法安裝牢靠

（2）澆砼時(shí)未保護(hù)好卡槽，致使漏漿，不能很好結(jié)合。工人安裝止水膠條時(shí)不能嚴(yán)格按規(guī)程作業(yè)，未裝牢。

（二）薄弱部位

1、邊梁鋼與錨板焊接點(diǎn)

易脫焊，多見(jiàn)于單縫使用C型鋼或F型鋼時(shí)。（圖7）

2、多縫中梁鋼接頭部位

規(guī)范要求中梁12m以內(nèi)不許拼接，拼接時(shí)應(yīng)錯(cuò)位并應(yīng)加鋼板加固，部分生產(chǎn)廠家未能做到（見(jiàn)圖8）。

3、多縫中梁與支撐橫梁的焊接部

此處是最主要的承重點(diǎn)。焊接工藝不過(guò)關(guān)或支撐橫梁材質(zhì)差時(shí)，此處易斷裂（見(jiàn)圖9）。

（三）特殊部位

1、承壓（壓緊）支座與支撐橫梁及箱體的連接部位

聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)是模數(shù)式大型伸縮縫的核心。承壓（壓緊）支座安裝不牢或質(zhì)量差時(shí)易脫落。

2、位移箱

（1）位移箱既是承重箱又是保護(hù)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的保險(xiǎn)箱，安裝時(shí)該位置必須密封好，否則易發(fā)生混凝土漏漿，影響連動(dòng)機(jī)構(gòu)正常工作。

（2）安裝時(shí)應(yīng)在位移箱三個(gè)側(cè)面均加設(shè)支撐鋼筋，形成一個(gè)平面，以利聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)正常工作，部分安裝人員不懂此理，胡亂設(shè)置支點(diǎn)，導(dǎo)致受力不均，支座破壞。

3、防撞墻翹頭防水處

此處不行車，重視度不夠，易出現(xiàn)脫焊、漏水

破壞原因分析

（一）設(shè)計(jì)原因：

設(shè)計(jì)伸縮量型號(hào)選用失當(dāng)，如D160型誤用了D80型；設(shè)計(jì)未對(duì)混凝土提出有針對(duì)性要求；伸縮縫種類選用不當(dāng)，如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)重交通流情況下一般不宜選用齒板式伸縮縫。

（二）施工及制造原因

1、施工隊(duì)伍不專業(yè)，不能發(fā)現(xiàn)和正確處理槽口缺陷特別是構(gòu)造縫過(guò)寬、預(yù)埋鋼筋 “假筋”等重大隱患，筆者認(rèn)為這也是造成伸縮縫病害的主要原因；

2、趕工期、粗糙施工，對(duì)安裝工藝重視不夠；安裝時(shí)支撐筋受力點(diǎn)錯(cuò)誤；

3、后澆混凝土振搗不密實(shí)，有空洞，難以承受車輛荷載強(qiáng)烈沖擊碾壓；

4、產(chǎn)品組裝及焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)；縫體中梁未按要求下料接長(zhǎng)（12米以內(nèi)不才允許拼接）；5、異型鋼質(zhì)量不過(guò)關(guān)，耐疲勞荷載不達(dá)標(biāo)，易斷裂。

（三）其他原因1、交通超載現(xiàn)象嚴(yán)重2、橋梁伸縮不均衡、支座沉降異常3、運(yùn)營(yíng)期維護(hù)不到位。

三、伸縮縫的破壞形式調(diào)查，確定病害等級(jí)。

筆者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)將橋梁伸縮裝置破損狀況分為三個(gè)等級(jí):

維修更換要點(diǎn)

（一）、維修更換原則：1、確定有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)施工隊(duì)伍2、專業(yè)化團(tuán)隊(duì)診斷（伸縮縫醫(yī)生），詳細(xì)分析原因、確定病害等級(jí)，對(duì)癥下藥，站在全壽命周期成本角度考慮問(wèn)題，確定科學(xué)合理維修方案3、貫徹“徹底性維修原則”。不能單純求快，而要注重從根本上解決問(wèn)題，做到又好又快。

（二）舊伸縮裝置的拆除：1、槽口舊混凝土應(yīng)使用專用鑿除設(shè)備或空壓機(jī)，用高壓水槍進(jìn)行全面徹底清理，防止夾層殘存，清理至原梁板上頂面，特別注意保護(hù)原梁板。2、原伸縮縫拆除使用氣割時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)原有預(yù)埋筋3、非整體拆除時(shí)，應(yīng)重視局部破壞位置邊界線的確定及切割方案，防止新老部位搭接不利造成新的病害。

（三）槽口缺陷修復(fù)：

經(jīng)驗(yàn)表面伸縮縫運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)期間發(fā)生破壞的主要原因有構(gòu)造縫過(guò)寬、預(yù)埋鋼筋缺失或預(yù)埋筋松動(dòng)、錨固混凝土未搗實(shí)等等，再次更換維修時(shí)修復(fù)缺陷工作極重要。所有預(yù)留槽口缺陷中危害很大，最難以處理的就是槽口構(gòu)造縫過(guò)寬。此情況多發(fā)生在斜交橋梁或平曲線段橋梁，主要原因是造橋單位制作梁板時(shí)計(jì)算不夠精準(zhǔn)，或者說(shuō)梁做得比設(shè)計(jì)長(zhǎng)度短了。構(gòu)造縫過(guò)寬將導(dǎo)致伸縮縫錨環(huán)端部部分裸露，沒(méi)有混凝土將其包裹，致使伸縮縫型鋼下部懸空或者出現(xiàn)預(yù)埋筋與錨環(huán)無(wú)法進(jìn)行搭焊現(xiàn)象。伸縮縫錨環(huán)端部外露，使得車輛荷載及沖擊力集中在錨環(huán)端部位，并最終使得錨環(huán)與縫體過(guò)早脫離損壞，大大縮短了伸縮縫的使用壽命。

構(gòu)造縫過(guò)寬缺陷的處理：首選方案是更換相應(yīng)型號(hào)的伸縮縫，比如D80型構(gòu)造縫寬度達(dá)到D160型時(shí)可更換，主要看槽口深度、寬度是否影響換縫。無(wú)法更換時(shí)則必須對(duì)構(gòu)造縫進(jìn)行處理。處理方法有兩種1、構(gòu)造縫超寬不多時(shí)。伸縮縫縫體可正常安裝，安裝完畢后，可在槽口底端設(shè)置吊模，模板中間設(shè)置泡沫板，必要時(shí)可在模內(nèi)配置鋼筋，最后整體澆筑混凝土。

2、構(gòu)造縫過(guò)寬時(shí)，比如出現(xiàn)了預(yù)埋筋與錨環(huán)無(wú)法進(jìn)行搭焊時(shí)或整條縫懸空。整改修復(fù)方案主要是利用矩形鋼筋設(shè)置托梁，重新按設(shè)計(jì)預(yù)埋鋼筋，然后再安裝。主要處理步驟：（1）在墩臺(tái)（帽）上設(shè)置木支撐、在梁端或濕接縫處底面起吊模板；（2）根據(jù)槽口深度和寬度加工φ18螺紋鋼筋成矩形（3）將矩形鋼筋與原槽口內(nèi)預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接，要求每米不少于3處（若無(wú)預(yù)留鋼筋，可將箱梁接縫處或板梁鉸縫處鋼筋用風(fēng)鎬找出，然后再焊接）（4）矩形筋內(nèi)穿入縱向（順槽口方向）φ18螺紋鋼筋，數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可平鋪為2～3層（5）在模板中間設(shè)置好泡沫板，泡沫板的寬度與構(gòu)造縫的標(biāo)準(zhǔn)寬度相一致⑥按正常工序安裝伸縮縫。（6）澆注砼。

附表：常用型號(hào)伸縮縫建議構(gòu)造縫寬度：

關(guān)于伸縮縫維修更換個(gè)別問(wèn)題的探討

（一）新澆注錨固砼材料選用

有些設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)公司認(rèn)為，伸縮縫修復(fù)周期越短越好。為壓縮工期，要求采用環(huán)氧樹(shù)脂砼或其他快速修復(fù)劑，從通車運(yùn)營(yíng)安全角度講這種理念是正確的，但從全壽命周期成本分析，則是不經(jīng)濟(jì)的。短時(shí)間搶出來(lái)的活很難持久，極可能出現(xiàn)“將修縫進(jìn)行到底”的尷尬情況，以至于不斷的修補(bǔ)。筆者認(rèn)為應(yīng)貫徹“徹底性維修原則”。不能只求快，更要求好。環(huán)氧樹(shù)脂及快速修復(fù)劑施工時(shí)間短，工藝要求高、產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大，應(yīng)慎重采用，經(jīng)驗(yàn)證明用C50纖維類混凝土相對(duì)比較可靠、耐久。

如為了社會(huì)效益，確有必要采用快速化修復(fù)，可采用從封閉交通到施工完畢、放行交通12小時(shí)通車，交通封閉不過(guò)夜方案。該工藝的關(guān)鍵是充分準(zhǔn)備，專業(yè)化施工，用專用設(shè)備清除舊縫，壓縮現(xiàn)場(chǎng)各工序作業(yè)時(shí)間，采用2h或3h快速修復(fù)材料，加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)、確保高速運(yùn)營(yíng)安全，此種情況在重交通流及節(jié)假日春運(yùn)期間搶修適用。

（二）伸縮裝置局部維修：

一般來(lái)說(shuō)，單縫及多縫的邊梁出現(xiàn)問(wèn)題原則上可以局部更換維修。這在工藝上、實(shí)際修復(fù)效果上也證明可行，但多縫中梁斷裂及聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)失效則難以局部更換，這種情況應(yīng)該是整體更換。工藝上質(zhì)量上都有保證，但維修成本高，特別是大型模數(shù)式伸縮縫因局部的損壞而整體更換更是巨大的浪費(fèi)，大型模數(shù)式伸縮縫局部損壞后局部維修工藝是為未來(lái)業(yè)界人士努力進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)的目標(biāo)。目前在工程實(shí)踐中可以進(jìn)行局部維修的包括兩種情況：一是更換局部斷裂的邊梁鋼或中梁鋼；二是處理局部破損的砼。需要說(shuō)明的是橡膠條局部破壞時(shí)必須整條更換，中間不允許有接頭。

1、局部型鋼斷裂補(bǔ)接。將斷裂型鋼進(jìn)行稍斜向切割，增大焊縫接觸面，若是多縫型鋼接口縫盡量調(diào)整至位移箱中梁的中間位置；將擬替換型鋼按現(xiàn)場(chǎng)情況下料，以與新切割面盡量吻合為宜，調(diào)整型鋼就位滿焊，另加焊橫向鋼板（厚度不低于20mm，同一截面焊縫應(yīng)錯(cuò)位不小于80mm）加固。在新舊型鋼接頭處和所更換的型鋼的中間位置，視情況可增設(shè)一處支撐橫梁。大型伸縮縫可以考慮人站在構(gòu)造縫內(nèi)從下方進(jìn)行補(bǔ)焊作業(yè)。

2、砼病害處理：一般收縮裂縫可用環(huán)氧粘結(jié)劑處理或快涂膠封閉；對(duì)裂縫較大或局部破損情況，需切割砼后鑿除破損及空洞部分直至型鋼底部，清除碎渣，沖洗干凈，澆注錨固砼。

                                                              結(jié)語(yǔ)

我國(guó)自上世紀(jì)90年代至今新建了大量公路橋梁，此間使用的模數(shù)式伸縮裝置也數(shù)量龐大，近年來(lái)在運(yùn)行過(guò)程中也不斷出現(xiàn)一些問(wèn)題，有的還造成了安全事故，因此維修養(yǎng)護(hù)工作越來(lái)越重要。如何保證維修質(zhì)量，確保合理的使用周期，避免一換再換的尷尬是廣大從業(yè)人員應(yīng)該思考的問(wèn)題?？傮w來(lái)說(shuō)，模數(shù)式橋梁伸縮縫維修工藝并不復(fù)雜，關(guān)鍵是找準(zhǔn)原因。筆者認(rèn)為通車后2-3年內(nèi)發(fā)生破損的伸縮縫，其維修本質(zhì)上是對(duì)原缺陷的修復(fù)，務(wù)必搞清楚是設(shè)計(jì)缺陷還是安裝缺陷亦或是制造缺陷，這是制定維修方案的中心思想，也可稱為糾錯(cuò)思想。其維修可歸納為4點(diǎn)：（1）專家會(huì)診、找準(zhǔn)原因；（2）修復(fù)缺陷、適當(dāng)求快（3）錨固牢靠，伸縮有效（4）加強(qiáng)協(xié)調(diào)，確保安全。另外，我國(guó)目前尚無(wú)全國(guó)性統(tǒng)一的伸縮縫維修更換標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)程），因此全國(guó)性的維修規(guī)范應(yīng)盡快制定出臺(tái)。