高速公路桥梁隧道病害检测与维护措施

高速公路桥梁隧道病害检测与维护措施

熊茜文

广东盛翔交通工程检测有限公司（511400）

摘要：本文就高速公路桥梁隧道病害检测与维护措施展开探讨。

关键词：高速公路；桥梁隧道；病害检测；维护措施

一、桥梁工程

1.常见病害

（1）桥面系病害

桥面系与桥头两端道路密切联系,桥头两端路基出现相应缺陷也会导致桥面系病害,两端路基病害主要有:路基整体性下沉、因台背填土施工不规范导致桥头跳车、路基两侧边坡塌陷下沉和挡土墙病害等。桥面道路主要病害有:路面裂缝、路面下沉和变形等。然而,在桥面系施工中,伸缩缝经常不被引起重视,导致其在运营中出现相关的质量缺陷,具体病害有:止水带堵塞、破损,伸缩缝周围混凝土破损,伸缩缝型钢裂变和型钢挤坏等。

（2）上部结构病害

桥梁上部结构一般由梁、板、肋等组成,作为桥梁承载的主要结构,在运营中也会出现比较明显的病害。上部结构结构病害类型与桥梁结构类型有关,在高速公路中以预应力梁桥和简支梁桥居多。将病害概括起来,主要有:梁板混凝土结构裂缝、蜂窝麻面、混凝土剥落、出现空洞和破损露筋,梁或板间混凝土渗水泛碱、铰缝脱落及渗水白化、钢筋锈蚀、涂层老化、挡块开裂、破损露筋等。其中,对于预应力梁桥出现裂缝居多,包括板底纵向裂缝和板底横向裂缝,产生纵向裂缝的主要原因是预应力钢筋或钢束保护层厚度不够以及底板横向抗弯承载能力不足等;产生板底横向裂缝的原因是预应力损失,造成承载能力降低和正弯矩过大等都会导致板底横向开裂。对于简支梁桥主要以混凝土剥落、破损露筋和挡块开裂居多,究其原因为简支梁桥跨中弯矩较大,底部混凝土受拉,长期荷载作用下出现混凝土剥落露筋,挡块有时会因为地基不均匀沉降导致受挤压而出现破损开裂。

（3）下部结构病害

下部结构中的桥墩主要将上部结构荷载传递到基础,基础再将荷载传到大地,路堤桥台除了将上部结构传递到基础外,还要承受上部结构荷载、衔接桥梁端侧路堤和抵抗台后填土压力等。由于桥梁下部结构不仅要传递荷载,同时还有抵抗荷载,在运营中也会出现相应病害。其中,基础工程主要包括刚性扩大基础和桩基础,刚性扩大基础主要病害类型有:基础下沉、基础滑移、基础倾斜、基础开裂和基础冲刷等;桩基础主要病害形式有:桩基发生挠曲变形、桩身混凝土剥落、桩基钢筋锈蚀、桩基失稳和不均匀下沉等。高速公路桥梁桥墩主要以重力式桥墩和桩柱式桥墩为主。其中,重力式桥墩主要病害类型有:墩身下沉变位、墩身开裂、墩顶混凝土破损、墩身混凝土破损和墩柱钢筋锈蚀等;桩柱式桥墩主要病害有:盖梁开裂、盖梁局部破损露筋、盖梁渗水及钢筋锈蚀、立柱混凝土破损露筋及钢筋锈蚀等。

2.高速公路桥梁常见检测方法

目前,关于高速公路桥梁工程病害检测手段,概括起来主要有外观检测和内部缺陷检测2种。其中,内部缺陷检测包括动静荷载检测法、混凝土无损检测、混凝土半无损检测法。混凝土的无损检测方法主要针对桥梁完整性和强度进行检测,它包括表面硬度法、超声脉冲法、瞬变电磁法、回弹检测法和保护层厚度检测法等。由于超声脉冲能有效判断混凝土强度和断裂位置,在实际高速公路桥梁检测中法应用较广泛。因为高速公路桥梁中的大部分病害都可通过肉眼直接观测到,外观检测便成为了常用检测手段。

3.相关维护措施

桥梁检测是为后面的维护保养作准备,主要采取的养护措施包括加固措施和维修措施。常用加固措施有结构性和非结构性加固措施。结构性加固措施主要用于上部结构病害治理,可根据具体情况采取相应措施,对于跨度较大的预应力桥梁,主要采用外加固预应力措施;对于混凝土强度局部不满足需继续使用的情况,采用在混凝土表面涂抹含碳纤维树脂类粘接材料的胶结剂,能有效提高混凝土的强度。对于因荷载作用导致梁板结构局部承载能力不足时,采取粘接剂将钢板固定到承受力不足部位,以此来提升结构承载能力。非结构加固措施主要采用主拱圈加固和桥面铺装加固等方式。因为桥梁主拱圈是薄弱环节,通过将拱顶上的横系梁改为横隔板来加大受力面积,从而增加桥梁承载能力。桥面铺装加固主要针对桥面系病害,一般是采取优质混凝土材料和聚合物对原来破损的混凝土面板和桥面系裂缝进行修补。一般情况下,为节省人力、物力,对于高速公路桥梁的轻微病害应采取养护措施。对于较严重的病害(如梁板大面积裂缝、支座严重变形和梁板间交界处出现断裂等),会对桥梁结构的安全使用带来隐患,应及时采取相关维修措施。高速公路桥梁的其他病害,包括伸缩缝堵塞、橡胶止水带破损以及伸缩缝周围混凝土破损和排水系统堵塞或缺失等,应结合具体情况采取养护和更换材料等措施。当然,在日常运营中,加大维护管理力度也是避免较大病害发生的一种维护措施。

二、隧道工程

1.常见病害

营运公路隧道病害主要指衬砌病害。常见的衬砌病害主要有：衬砌混凝土表面开裂及衬砌渗漏水、衬砌混凝土剥落、衬砌错台开裂导致钢筋弯曲剪断、边墙混凝土剥落、二衬砌背后空洞、二次衬砌厚度不足和衬砌变形超限等。其中山岭隧道渗漏水比较常见，围岩中的地下水主要通过初期支护裂缝进行渗漏，另外，防排水系统为柔性结构，在使用中因自然原因出现纵横向排水盲管结晶堵塞、中心排水沟堵塞、防水板和土工布老化破损等；隧道路面也会因地质原因导致隆起开裂和超载导致路面下沉破损等。导致病害产生的主要原因为设计不合理、施工不规范以及管理不到位和运营养护不及时；客观原因主要是隧道周围复杂的地质环境因素影响。高速公路隧道出现的病害若不及时检测和维护，会造成更大的损失，影响整体耐久性和隧道内行车安全性，造成不良影响。

2.常见高速公路隧道检测方法

一部分公路隧道病害是通过外观检测能直接得知，一部分需要借助相关设备进行检测。其中，隧道衬砌渗漏水和表面混凝土破损开裂较常见，可通过肉眼进行检查，二衬厚度不足和局部混凝土强度不够等需采用相关仪器进行检测。如今，在高速公路隧道运营中，隧道无损检测技术应用较普遍，主要包括表观状态检测技术和内部状态检测技术。其中，表观状态检测主要应用于衬砌裂缝的检测，包括图形处理技术、BIM技术和三维激光扫描技术，图像处理技术主要采用高清相机对隧道衬砌表面进行图像采集，并通过计算机进行图像处理，从而对衬砌表面裂缝进行判断。伴随着3D技术的发展，三维激光扫描技术更直观地观测隧道衬砌表面，测量比较全面且精度较高，目前应用较广泛。内部检测技术主要针对衬砌混凝土内部隐性缺陷的检测，探地雷达技术其实就是根据电磁波传播时间差来检测衬砌混凝土强度和是否有孔洞存在，冲击弹性波技术利用弹性波原理，根据弹性波与衬砌内部混凝土发生共振作用，可直接反映混凝土抗压力学性能以及是否有缺陷。

3.相关维护措施

对于衬砌渗漏水病害，采用强度更高的混凝土注浆方式对衬砌混凝土裂缝进行封堵，若注浆后仍然渗水，这时需开凿排水槽来排水；当衬砌表面出现大面积渗水时，应采用特殊水泥和环氧树脂化学浆液，在其背后从高到低注浆。对于隧道路面的病害，针对具体情况对病害位置进行检查并维修。对于滑坡地段和浅埋地段隧道病害治理，首先是进行结构加固（采用地表注浆和加设挡土墙等），然后针对具体问题再采取维护措施。对于隧道外观明显病害，通常采用局部重新注浆的方式。对于附属设施的问题治理，采用维修和更换的方式进行维护。另外，同桥梁工程一样，也要加强日常的管理和维护。

参考文献：

[1]陈奕．高速公路桥梁检测方法与评定研究[J]．中国新技术新产品，2020(14):83－84．