2.河南通安高速公路养护工程有限责任公司 河南郑州 450000
摘要：近年来，我国公路建设快速发展，公路桥梁增长迅速，但是由于设计缺陷、施工不规范、自然灾害、车辆超载及养护不及时等因素影响，公路桥梁下部结构病害日渐增多，如果处治不及时，可能会使上部结构因附加力作用诱发严重病害，更严重时会发生桥梁垮塌等灾难性事故，将带来严重的不良社会影响和经济损失。因此，及时总结公路桥梁下部结构的致命病害成因，并采取经济、有效的预防、维修、加固措施具有重要意义。
关键词：公路桥梁；下部结构；致命病害；成因；加固处治
引言：
桥梁一般分为上部结构、下部结构和基础，上部结构作为桥跨结构一般为直接受力部分，负责车辆与人群通过，所以往往对于这部分的一些病害常常比较容易发现受到重视，而下部结构位于上部结构和基础之间，是负责将荷载传递的部分，关系到桥梁结构物是否在同一高程和平面上，下部结构在地面和上部结构之间，因为直接裸露在外部环境，会受到多种因素的影响，例如桥墩可能会受到流水压力，填土侧压力，横风风力，船只漂浮物冲撞力等，这些对于桥梁本身不利的外界力都直接作用在桥墩和桥台上；长此以往，桥梁下部结构处于疲劳受力情况下，其强度、稳定性和承载能力都会受到影响，出现墩台开裂、下降、位移、倾斜以及转动等情况，这不仅会影响到桥梁上部结构，而且严重时甚至导致全桥垮塌，威胁群众的人生安全，造成严重的经济损失为此，文章围绕公路桥梁下部结构致命病害成因分析与加固处治方面进行研究，具有重要的现实意义。
一、下部结构常见致命病害及成因
（一）基础常见致命病害及成因
首先，扩大基础。其一，基础掏空。桥台设计时，一般都有一定的埋置深度。然而，由于台背回填不规范、洪水冲刷、人工挖沙引起河道变迁冲刷基础等原因，导致地基被掏空，进而引发桥梁病害。其二，基础开裂。地基不均匀沉降、混凝土收缩、地震及冻融作用等均可导致基础开裂。其三，基础变位或倾斜。基础长期积水弱化了基底土体性质，当基底摩阻力减小时，在荷载推移作用下产生水平变位；当基础产生不均匀沉降时，因自重和土侧压力，可能产生基础倾斜。其四，基础下沉。基础长期积水、基础软化或基底处治不到位，当排水固结后，在自重及汽车荷载作用下产生基础下沉。另外，桩基础。其一，严重倾斜。相邻桩基础承载力不相同或基底存在软弱层，导致桩基不均匀沉降，严重倾斜；破桩头不彻底，桩头混凝土压碎，导致严重倾斜。其二，桩头破损、钢筋外露。施工质量不佳，破桩头不彻底，在荷载作用下桩头破损；桩头混凝土在外界侵蚀作用下混凝土剥落；钢筋笼偏斜，钢筋外露，引起钢筋锈蚀；氯离子穿透混凝土，引起钢筋锈蚀；钢筋保护层厚度不足造成钢筋锈胀等。其三，桩基缩径、露骨。桩基施工质量不佳，钢筋保护层不足；桩身混凝土在河道中长期受流水、砂石冲蚀造成桩基缩径、露骨。其四，桩基暴露。流水侵蚀、洪水冲刷、人为挖砂石等导致桩基暴露，将降低摩擦桩承载力，可能引起桩基失稳。
（二）桥墩常见致命病害及成因
首先，轻型墩柱倾斜、变位。地震作用、车辆和船舶等外力撞击等造成。另外，墩柱、盖（帽）梁、挡块裂缝。重力式桥墩及墩帽竖向裂缝：基础不均匀沉降、宽幅台身收缩等造成的裂缝。墩身水平裂缝：墩身施工层间裂缝；墩身网状裂缝：养护措施不及时，混凝土干缩裂缝；大体积混凝土温度力导致混凝土表面龟裂。轻型桥墩环向水平裂缝：一般由钢筋锈涨；在外部荷载作用下墩柱顶部产生超限水平力作用；基础变位附加力作用等引起。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆盖梁悬臂端倾斜裂缝：悬臂端负弯矩过大，受力弯曲裂缝；混凝土收缩裂缝；盖梁跨中及柱顶竖向裂缝：盖梁抗弯筋不足，活荷载作用导致开裂；混凝土收缩裂缝。宽幅较大的竖向深层裂缝主要是由于局部应力集中造成的竖向劈裂。防震档块开裂：梁板安装时就位不准，挤压挡块；梁体出现横桥向滑移挤压挡块等。
二、下部结构病害加固处治
（一）基础加固
首先，增大基础加固法。增大基础是采用增大构件截面面积达到提高承载力的一种加固方法。在计算时，基底面积可根据现行《公路桥涵基底与基础设计》（JTGD63－2007）规定，由地基强度验算确定；另外，增补桩基加固法。当桥梁墩台基底下有软弱层，墩台发生沉陷，而桩的深度不足或由于风蚀、水蚀或冲刷等原因使桩基外露或发生倾斜时，可通过增加桩（灌注桩、静压桩）的数量，扩大承台面积，提高基础承载力。施工应考虑新增桩基施工过程中对原桩基的影响；最后，人工地基加固法。常用的人工地基加固法为旋喷注浆法和钢花管桩法。旋喷注浆法是利用地质钻孔，将旋喷注浆管置于预计的地基加固深度，借助注浆管的旋转和提升运动，用一定的压力从喷嘴中喷射液流，冲击土体，把土和浆液搅拌成混合体，随后凝聚固结，形成一种新的有一定强度的人工地基。钢花管桩法适用于基础不均匀沉降产生自下而上的裂缝时。
（二）桥墩加固
首先，钢筋混凝土套箍或护套加固法。当桥梁墩台由于基础埋深不够，或因施工质量控制不严等原因导致墩台开裂时，有时会出现贯通裂缝，可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固；当出现严重裂缝及大面积表面破损、风化和剥落时，则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固；水中承台及桩基的防护推荐使用玻纤套筒加固系统。钢筋套箍或护套加固砼柱后，能对其所包围的核心砼起约束作用，使之处于三轴受压的应力状态，具有较高的抗压强度和极限压缩变形；另外，粘贴碳纤增强复合材料（FＲP）加固。FＲP是一种性能优良的混凝土结构加固材料，具有轻质高强的优点。其重量约为普通钢筋的1/5，强度为普通钢筋的6倍，且具有抗腐蚀、低松弛、非磁性、抗疲劳、费用适中等优点，广泛应用于桥梁加固中。在桥墩加固中，FＲP可沿桥墩横向和竖向包裹。横向包裹可起到类似箍筋的作用，提高抗剪强度；竖向包裹主要提高桥墩的抗弯能力。
（三）盖梁加固
首先，粘贴钢板加固法。粘贴钢板加固法是采用环氧树脂系列粘结剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的受拉区或薄弱区，使之与机构物形成整体，用于替代需增设的补强钢筋，提高其强度和抗弯剪能力，限制裂缝发展，改善混凝土受力状况，提高盖梁承载力；其次，粘贴碳纤维增强复合材料（FＲP）加固。前文在墩柱加固时已经描述了碳纤维增强复合材料（FＲP）的诸多优点，因此粘贴FＲP也能加固盖梁，提高其承载能力，尤其是当高度受到限制时，是首选加固方法；最后，体外预应力加固。体外预应力加固是指运用预应力原理，在增设构件中，施加一定初始应力的加固方法。体外预应力加固方法，还具有卸载、改变结构内力的效果，从而大幅度提高盖梁的承载能力，也可以减少或限制结构的裂缝和其他变形，可在不限制交通的条件下施工。比如说，某施工单位在横梁下支座更换与墩柱纠偏施工过程中，首先，使用型钢加工的挂架固定在盖梁的前后两侧面，底面铺设4cm，纵桥向对称各挂一片为一副，纵向两片挂架之间用对拉杆的形式进行对拉刚性连接（或在盖梁顶部竖向安装膨胀螺栓），横桥向间距1.5至1.8m均匀布置18副挂架；横向挂架之间使用长3m，厚4cm的松木板2排并排安用12号铁丝将木板绑扎在每片挂架框内[1]。
结论：
简而言之，桥梁下部构造加固有多种方法可供选择，但加固前要进行详细的调查和原因分析，通过多方案比选，从中选择经济、实用的加固方案。施工时可以对产生病害的原因进行研究，针对性防范，避免病害发生。公路运营后，需要加强养护工作，及时发现并处理病害，降低运行安全风险和加固维修成本[2]。
参考文献：
[1]陈开利，王帮楣，林亚超．桥梁工程鉴定与加固手册[M]北京：人民交通出版社，2017：16．18
[2]张树仁王综林．桥梁病害诊断与改造加固设计[M]北京：人民交通出版社．2016：191．193
论文作者:白超英1,郑俊锋2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/16
标签：裂缝论文; 病害论文; 基础论文; 桩基论文; 桥梁论文; 结构论文; 钢筋论文; 《防护工程》2018年第27期论文;