高速公路桥梁典型病害及养护维修技术研究

杨江

摘要 高速公路桥梁是交通网络发展的重要环节和连接枢纽。文章通过对高速公路桥梁典型病害及养护维修技术的讨论，总结了病害处理的基本原则，并结合某高速公路桥梁病害的养护维修实际案例进行了探讨。通过采取预防为主、防养结合的原则可以减少病害的出现；针对已经出现的不同部位的病害类型，需要结合其产生原因及发展情况，制定针对性的养护维修方案进行全面处理。

关键词 高速公路；桥梁；病害；养护维修

中图分类号 U445.7文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）16-0108-03

0 引言

高速公路是交通运输网络的重要路线，桥梁作为高速公路连接的重要环节之一，对于经济社会的发展具有极为重要的促进作用。随着经济建设和社会的不断发展进步，前期建设的高速公路由于修建时间相对较早，近年来车流量以及车辆的载重不断加大，高速公路桥梁在承担目前车流量的过程中面临了较大的压力，长期的载荷作用导致高速公路的桥梁逐渐出现了较多的病害问题[1]。基于高速公路桥梁的检测结果和相关的调查情况，其病害类型从性质上一般可以划分为结构性病害和耐久性病害。从病害出现的部位分析，可以将病害划分为桥梁上部结构病害、下部结构病害、附属设施病害等不同的类型[2]。因此，研究和分析高速公路桥梁出现病害的原因及部位对于桥梁针对性养护维修方案的制定至关重要，也是改善其使用情况的重要基础前提。

结合高速公路桥梁病害产生的部位及原因、类型，该文给出了具体的病害检测和判定流程，并针对性地提出了养护维修的相关措施和方法，为研究人员提供了更多的参考和借鉴，有利于高速公路桥梁病害处理及防治技术的提升和改善。进一步结合贵州某地高速公路桥梁病害的检测及养护维修的具体案例进行了分析和讨论，给出了病害判定的方法和流程，为此类问题的解决提供了更多的实际案例支撑，丰富了高速公路桥梁病害处理过程中更多的养护维修措施。

1 高速公路桥梁常见病害类型

1.1 桥梁上部结构病害

日常通行过程中，与车辆接触最多的部位是高速公路桥梁的上部结构，该部分结构的耐久性和安全性直接关系到桥梁整体的使用寿命以及结构的安全性。因此，该部位的日常安全检查及养护维修十分重要，属于病害管理及排查的重点区域。检查不及时或者未能按照要求处理相关部位的病害，直接影响到高速公路通行车辆的安全性以及桥梁的使用寿命，为交通运输及经济的快速发展带来严重的制约[3]。对于桥梁上部结构而言，由于桥梁混凝土发生收缩或者受到挠曲等情况，导致其主梁经常会出现开裂的现象，这也成为桥梁病害中常见的一种类型。此类病害的出现会导致高速公路桥梁发生不同程度的安全隐患，在混凝土剪力过大的情况下，支座两侧还会出现一定程度的裂缝，进一步引发高速公路桥梁的结构安全风险。因此，需要重点针对梁体裂缝的形成和发展进行及早地发现、处理，避免安全隐患的出现。

1.2 桥梁下部结构病害

作为高速公路桥梁重要的支撑构件，盖梁构件的性能是高速公路桥梁发挥作用的重要基础。受力相对较为简单是盖梁结构的特征，主要是受到重力的影响，尤其是剪力和轴力的影响作用[4]。对于桥梁下部结构而言，常见的病害是裂缝以及氧化腐蚀，此类病害的长期影响将导致桥梁的重大安全隐患。此外，在下部结构中，墩台是将桥梁结构荷载传递给地基的重要构件，但同时也是容易出现病害的构件之一。受到天气变化的影响，同时由于环境温度的作用，墩台部位也会出现不同程度的腐蚀或者损坏等常见的病害，同样也是威胁高速公路桥梁安全及使用寿命的病害之一。

1.3 桥梁支座及附属结构病害

支座系统及附属结构如锥坡等破损等也是高速公路桥梁典型病害问题。其中，桥梁支座常见病害有材料老化、变形、裂痕、破损、脱落甚至断裂等，均属于高速公路桥梁附属结构的主要病害类型。由于缺乏及时的养护维修，长期的外部气象因素的影响均是导致桥梁出现不同程度损坏的主要原因，加上长期的过载车辆的通行，使得支座处于一种超负荷的承压状态。此外，杂草、弃土等在桥梁锥坡附近沉积容易导致周边的土质出现疏松，进而出现开裂或沉降等病害，进而进一步发展可能会引起土层塌陷。

1.4 桥梁混凝土质量问题

高速公路桥梁外露混凝土也会成为病害出现的常见部位，引起该部位病害的主要原因一方面是外部对混凝土结构的侵蚀作用，另一方面是受到其他外部物体的撞击导致的损害。外部环境中各种酸性、碱性离子、盐离子等均会导致混凝土内部结构的不稳定，长期浸水的影响会加速混凝土遭受化学侵蚀的过程，均会对混凝土的质量造成严重影响[5]。

2 高速公路桥梁病害养护维修及应用

2.1 高速公路桥梁病害养护维修技术

高速公路桥梁是高速公路的重要组成，如果桥梁出现病害或者其他损坏，对于交通网络而言，轻则限速减载；严重时甚至危害车辆的行车安全。桥梁构件养護维修对于保障高速公路的畅通以及延长使用寿命等至关重要，同时对交通网络的提升以及经济发展具有重要意义。因此，需要重点关注高速公路桥梁病害的排查以及养护维修工作。如图1所示，给出了高速公路桥梁病害检查及处理的基本流程。

2.1.1 分类型维修养护

高速公路桥梁出现的病害类型较多，需要结合病害的具体原因和发展情况制定针对性的养护维修措施。其中，对于梁板结构裂缝而言，为了提高桥梁结构的抗弯承载能力，可以采用纤维补强材料处理，还可以采用结构体系转化法对出现损坏的桥梁进行加固维修。其次，如果梁板出现了非结构性的裂缝，环氧树脂或注胶封闭的方法可以实现较好的修复效果，应注意在预留进浆口及排气孔的情况下做好裂缝的封闭。然后，对于桥梁上部表面出现的铺装破损情况，如果面积相对较小，可以采取局部修补的措施进行维修；如果损坏面积过大时，需要将桥梁的损坏部位所在的整垮铺装层凿除之后进行重新铺筑施工。若出现由于桥面铺装浸水造成脱落、拥包等情况，则需要在改善排水措施之后，确保浸水已经排出的情况下进行面层的修补。此外，橡胶支座病害检查的原则要求加强日常对橡胶支座的病害排查。对其可能出现的病害坚持做到早发现、早处理，抓住橡胶支座病害维修的最佳时机；同时需要强化橡胶支座的养护，采取涂油等保养措施进一步减缓橡胶老化以及钢板锈蚀的作用过程；对于已经出现的较为严重的支座病害而言，必要时需要采取更换支座的措施。

2.1.2 强化预防性养护维修

高速公路桥梁的预防性养护维修指的是针对可能出现的早期病害进行预防性的维修处理，最大限度地避免病害的进一步恶化。其中，常见的处理措施是微表处施工技术。该技术按照一定的配比将矿料物质以及高分子改性乳化沥青等进行调试，调试之后的混合物质铺设在桥面，该混合物能够实现与原桥面的快速黏合，加快养护维修的施工速度，同时还可以实现修补部位防水性及抗滑性的改善，维修效果明显。但微表处技术也受限于只能针对微小裂缝进行处理的制约，无法针对大面积的裂缝进行大范围的病害处理。

2.1.3 建立日常保养维修机制

针对高速公路桥梁可能出现或者已经出现的典型病害而言，在处理过程中需要坚持预防为主，防养结合的养护维修机制，在强化日常养护维修的同时，针对可能出现病害的重点部位进行全面的排查和检测，确保对于引起病害的前期隐患能够及时发现、快速维修。对于已经出现的轻微病害，需要按照相关的养护维修预案及时进行针对性的处理，避免病害的持续恶化。如果桥梁已经出现较为严重的结构性病害，首先要在做好交通流量管理的情况下，以保证结构安全为前提，第一时间进行加固处理，需要分析病害出现的原因，判断继续发展的可能性，避免简单机械地仅针对病害发生部位进行处理。

2.2 典型病害的养护维修应用

2.2.1 工程概况

基于上述高速公路桥梁典型病害出现的原因及养护维修技术的分析，结合贵州某高速公路桥梁出现的问题进行了研究。该桥系连接主线和收费所的上跨桥梁，其全长356.4 m。分析其结构可知，桥梁上部构造采用的是预应力混凝土空心板，下部为三柱式桥台、桩基础。桥墩为三柱式墩、桩基础。桥梁第9～11跨位于匝道半径曲线内，容易发生超限超载货车倾覆及重物滑落等情况，对桥梁造成损坏。

2.2.2 存在病害及养护维修措施

通过对该桥进行荷载对比试验可以发现，其病害的类型有轻微裂缝（对各板的横向受力影响较小）、支座橡胶出现老化现象（个别支座橡胶需要更换处理），对桥梁的整体结构安全性影响较小，需要针对相关病害进行养护维修处理。因此，此次采取的主要措施是在维持现有结构的情况下维修加固。其中，维修加固主要使用裂缝补强及封闭材料、NC聚合物修补材料、碳纤维加固材料等相关基础材料。如表1所示，给出了NC聚合物修补材料的基本性能参数情况。结合盖梁的病害情况以及材料的性能，采用该材料针对盖梁构件的病害部位进行修复处理。

NC聚合物快速修补材料是经复合聚合形成的微膨胀粉粒状黏结材料，主要以硅酸盐水泥为主，同时掺有其他有机和无机材料，遇水后出现水化、水解等化学反应，形成耐久性好、黏结度高、渗透性强的新型胶凝体，具有较好的耐磨和抗冲击等性能。如图2所示，给出了该材料的基本力学性能情况。

此外，针对裂缝的处理主要是结合裂缝区情况，采取了碳纤维布黏贴加固处理的措施，防止裂缝受外力的继续作用而出现持续的发展和恶化。如图3所示，给出了裂缝区加固方案中碳纤维布的黏贴示意图。对于垂直裂缝方向，采用跨缝黏贴的方式，黏贴单向300 g/m2的碳纤维布进行处理，裂缝双侧的锚固长度需要保证大于250 mm；具体加固的长度确定时，需要确保其长度大于裂缝两端终止的位置，向外延展不低于300 mm，以保障裂缝能够被完全覆盖。

3 结语

该文通过分析高速公路桥梁典型病害的类型及产生原因，针对性地总结了常见病害的养护维修措施，并结合实际工程讨论了病害的处理养护维修技术。得出结论如下：

（1）高速公路桥梁典型病害的处理过程要坚持预防为主、防养结合的方案，针对已经出现的病害需要总结分析其出现的具体原因，并结合病害发展情况制定针对性的养护维修策略，避免仅对局部病害进行简单机械的处理。

（2）对于轻微裂缝的处理，维修加固可以采用裂缝补强及封闭材料、NC聚合物修补材料、碳纤维加固材料等进行处理。采取黏贴碳纤维布的措施进行加固处理，为保障施工质量，黏贴施工时需要保障两侧锚固长度不低于250 mm，裂缝两端延展长度不低于300 mm。

参考文献

[1]杨永红， 杨朝， 唐祖德， 等. 改扩建市政道路穿越高速公路桥梁的涉路安全评价研究[J]. 公路， 2023（3）： 252-261.

[2]刘家齐. 高速公路桥梁伸缩缝疲劳破坏机理分析及快速修复技术研究[D]. 郑州：郑州大学， 2022.

[3]李少龙. 高速公路桥梁病害处理及养护措施浅谈[J]. 中国建材科技， 2021（6）： 130-132.

[4]高江華， 韩春华， 郭健， 等. 基于最小二乘积求解的高速公路桥梁形变监测[J]. 计算机仿真， 2022（12）： 169-172+234.

[5]唐梁. 高速公路桥梁养护方案分析与优化[D]. 沈阳：东北大学， 2020.