高速公路及桥梁隧道病害处治方法

摘" 要：在社会快速发展背景下，我国高速公路的建设规模逐渐扩大，高速公路里程在全球排名首位，其中桥梁、隧道的建设数量也日渐增加。然而，在高速公路运营管理过程中，由于桥梁、隧道等运输任务繁重，很容易出现各种病害，严重影响高速公路桥梁隧道的运营安全。对此，该文主要介绍高速公路桥梁病害类型，分析病害出现的原因，并探究病害处治方法。

关键词：高速公路；桥梁；隧道；病害；处治方法

中图分类号：U418.6" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2023）16-0166-04

Abstract： In the context of rapid social development， the construction scale of expressways in China is gradually expanding， and the mileage of expressways ranks first in the world， in which the number of bridges and tunnels is also increasing. However， in the process of highway operation and management， due to the heavy transportation tasks such as bridges and tunnels， it is easy to appear various diseases， which seriously affect the operation safety of highway bridges and tunnels. Thus， this paper mainly introduces the disease types of highway bridges， analyzes the causes of the diseases， and explores the treatment methods of the diseases.

Keywords： highway; bridge; tunnel; disease; treatment method

高速公路桥梁隧道作为我国基础设施建设的重要内容，也是区域经济发展的重要支撑，尤其是一些偏远山区，在客观自然因素的影响下，桥梁、隧道成为交通建设的首要内容，然而，在实际建设和运营的过程中，受到地形、地质及运输压力等因素的影响，高速公路桥梁隧道会出现各种病害，如渗水、变形等，安全隐患较大，一旦出现问题将会对人民的生命财产安全和国民经济发展造成严重的损失。对此，对高速公路桥梁隧道病害进行明确，采取针对性的防治方法十分有必要，对提升桥梁隧道的使用寿命和使用安全具有重要意义。

1" 高速公路桥梁隧道病害类型

1.1" 高速公路病害

1.1.1" 路面沉陷

路面沉陷是高速公路病害的典型表现，在施工过程中，路基填筑的土质材料较差，或者路基尚未完善密实就进行下一步施工，这样致使高速公路在后期使用的过程中，受到地下水及车辆荷载的影响，出现不同程度的变形问题，致使路面沉陷。根据相关技术文件要求，假如局部下沉路面的深度超过10 mm，就可以判断路面出现了沉陷病害，假如深度超过25 mm，就可以判断路面出现了重度沉陷病害。

1.1.2" 裂缝

裂缝这种病害在高速公路路面中是较为常见的，看似小小的裂缝却会对高速公路路面造成严重的损伤，甚至会影响正常行车和交通安全，一般裂缝包括3种类型，分别是：①横向裂缝。这种裂缝产生的位置并没有一定的规律性，也不会集中在一个位置出现，裂缝宽窄不一，通常裂缝会与路面中线近于垂直关系，而且周围会出现少量的支缝[1]。假如未及时处理这种横向裂缝，其将会沿着路基延伸，产生更大的裂缝；②纵向裂缝。这种裂缝产生的位置主要是路面接缝、路肩边缘、紧急停车带，裂缝的宽度、大小不同，朝向与行车方向呈垂直关系。对于紧急停车带以及路肩边缘位置出现的纵向裂缝，会逐渐延边缘向内部扩大，成月牙形，这种裂缝有极高的危害性，容易导致路基出现滑移的情况。对于路面接缝，行车道部位的裂缝，主要是纵向条带状，会逐渐从两端末延伸到路堤边缘。③网裂。这种裂缝也就是网状裂缝，属于交错的疲劳裂缝，是由一个个多边形的小块构成的网络裂缝，其初始形态是沿着行车方向出现的单条或者多条平行的纵向裂缝，然后在纵向两缝之间出现斜向或者横向的连接缝，以此形成网状缝[2]。

1.1.3" 路面坑槽

在温度和交通荷载的不断影响下，高速公路的沥青和骨料之间的黏附力逐渐下降，进而产生空隙，路面积水会进入到沥青表面，停滞在沥青和骨料之间，然后在交通荷载的作用下形成水动力，在水动力的作用下会迫使沥青膜与骨料逐渐脱离，最终形成坑槽。

1.2" 桥梁病害

1.2.1" 空心板桥梁病害

在各种类型的桥梁中，空心板桥梁是最常见的建设类型，也是最容易出现病害的类型。其中病害主要出现在空心板、铰缝、桥面和支座上，包括桥梁工程设计缺陷、施工缺陷、后期养护缺陷等主观因素引发单板受力、桥梁底部纵向开裂、空心板内积水、顶底板厚度不够、铰缝开裂、铰缝渗水、铰缝混凝土脱落、支座脱落、支座位置设置不合理和横向开裂渗水等病害。比如，某空心板桥梁在横向连接上采用纵向铰缝，然而铰缝质量参差不齐，再加上后期养护过程中受到超限车影响，导致铰缝失效，出现单板受力的情况，空心板的荷载大大增加，对桥梁的使用安全造成严重影响[3]。

1.2.2" 桥面铺装病害

桥梁路面铺装出现的病害主要包括以下几种情况。①桥面铺装厚度不够或者厚度不均匀；②铺装层与下层材料粘合度不够，易出现脱落情况；③桥面铺装防水处理不科学。对于桥梁的桥面而言，会直接承受车轮荷载的冲击，其中的混凝土构件会在荷载的作用下出现一定的裂缝，这对桥梁承载能力造成的影响较小，但是对桥梁的使用寿命会造成严重的影响，还会出现坑槽、局部开裂、脱层及车辙等情况[4]。

1.2.3" 支座损坏

桥梁支座损坏也是一种常见病害，主要包括以下几种情况。①支座滑动面磨耗大，滑动面不平整；②支座螺母脱落、松动；③橡胶支座出现橡胶老化、脱空情况；④支座选用不合理，使用过程中变形超过允许值；⑤梁体位移较大时，支座出现移动情况，导致支座受力损害，出现病害问题。

1.3" 隧道病害

1.3.1" 渗水

隧道衬砌渗水会对隧道结构的安全性和整体性造成严重的影响，不仅会增加隧道内部的湿度，致使内部设置的各种线路出现短路的情况，而且还会引发其他病害，比如积水、漏水等，致使隧道内的衬砌出现开裂的问题，甚至会扩大裂缝。

1.3.2" 衬砌

隧道衬砌是承受地层压力和防止围岩变形塌落的主体建筑，衬砌病害是隧道病害的主要形式，不仅会破坏隧道结构的稳定性，而且还会影响隧道的安全应用，威胁行车安全。

2" 高速公路桥梁隧道病害主要原因

2.1" 高速公路病害主要原因

2.1.1" 路面沉陷

路面沉陷出现的原因主要包括3个方面。第一，基层不平稳。通常沥青面层厚度会受到基层表面平整度的影响，假如沥青层的厚度不同，在行车之后会出现沉降情况。第二，载量超限。高速公路行车的载量超限也是导致路面沉降的主要问题，根据相关研究，假如在一辆载重10 t的车辆上增加5 t，其对路面结构造成的破坏就会扩大6倍。第三，路基刚度不够。路基刚度会影响路基承受荷载时抵抗变形的能力，假如刚度不够，那么在交通荷载作用下就容易出现沉降情况[5]。

2.1.2" 裂缝

针对横向裂缝而言，一般不是由于荷载作用而产生，其产生的原因主要有3个方面。第一，材料收缩引起横向裂缝。一方面，在路面基层成型的过程中，由于材料失水后会收缩，进而出现较为规则的横向裂缝。另一方面，路面基层材料会受到温度的影响，假如温度骤降，在低温状况下会收缩，进而开裂成缝。这2种收缩变形会导致路面层的底面承受拉力，假如拉力超过沥青面层的抗拉强度，就会导致其底部出现拉裂的情况，再加上温湿度变化及交通荷载的不断作用，都会导致沥青面层底面出现裂缝。第二，沥青和混凝土温缩引起横向裂缝。由于沥青是一种对温度变化较为敏感的黏弹性材料，在温度降低时，会逐渐变脆变硬，进而出现收缩变形情况。假如收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度，沥青路面就会出现开裂的情况，并逐渐向下发展，形成上宽下窄的裂缝。这种温缩裂缝在北方温差较大的地区较为凸显，一般初冬裂缝会达到3～5 mm，到了严冬会发展到10～20 mm，而春季回暖就会逐渐缩回。

针对纵向裂缝而言，产生的原因主要包括以下3个方面。第一，地基原因。一些高速公路路段处于河谷、丘陵低洼处，地基土中的天然含水率较高，在设计阶段未充分考虑，而且施工过程中对此未做相关处理工作，在高填土之后，由于地基承载能力存在差异，会出现不同程度的沉降，致使路面出现纵向裂缝。第二，路基施工原因。假如在高速公路地基施工的过程中，天气干燥，局部路堤填料的土块未充分粉碎，路面压实度不够，路基边缘无法超宽碾压，暗埋构件由于长度限制，或者混合料在摊铺时的纵向施工搭接质量较差等，都会导致纵向裂缝的出现[6]。第三，水分渗透破坏。高速公路路面、边坡、中央分隔带等区域存在渗水情况，会导致局部路基受到水分渗透破坏影响，路基承载力下降，而且在动静荷载作用下，路基移动出现裂缝。而且假如填料选择的弱膨胀土，并且在施工中未有效处理，在渗水之后含水量会产生变化，导致裂缝出现。

针对网裂而言，产生的原因主要包括以下几个方面：第一，高速公路路面整体强度不够引发的。第二，路面结构设计方面存在不合理情况，路基路面压实度不够。第三，路面材料使用不合理，未充分搅拌，导致沥青和骨料的黏结性下降等。第四，因为路面在出现横向或者纵向裂缝之后未及时处理，导致水分渗透到下层，基层表面被水分浸泡发软，强度下降，再加上交通荷载的不断作用，粉浆会通过路面基层裂缝或者空隙压到表面，形成唧浆，然后基层表面逐渐空洞，出现网裂。

2.1.3" 坑槽

坑槽病害出现的原因主要包括以下几个方面。第一，车辆在行驶过程中存在漏油问题，这些滴落的汽油会侵蚀路面，进而出现坑槽。第二，高速公路缺乏日常养护，在出现脱皮、网裂等病害时未及时处理。第三，沥青膜缺乏覆盖，在后期雨水、车辆荷载的作用下，混合料的性能逐渐下降，出现裂缝，进而扩大为坑槽。

2.2" 桥梁病害原因

桥梁病害出现的原因主要包括以下3个方面。第一，桥梁设计不合理。当前我国使用的桥梁设计体系缺乏完善性，在设计过程中针对不同系数的取值并没有统一的标准，而且也未综合考虑到混凝土收缩、徐变和温度变化造成的影响。第二，施工方式不合理。假如在桥梁施工过程中缺乏统一的施工标准、现场管理不到位、施工方式不当等，都会导致桥梁混凝土出现振捣不充分，露筋或者钢筋分布不合理等情况，严重影响桥梁结构的承载力。第三，材料使用不合理。在桥梁施工过程中很容易出现材料使用不合理的情况，缺乏对材料质量的严格管控，严重影响桥梁结构的稳定性和承载力[7]。

2.3" 隧道病害原因

2.3.1" 渗水

通常高速公路隧道施工会对原始围岩体水系的平衡造成影响，致使隧道周围水系向着隧道四周的岩石蔓延和汇集，在围岩和含水地层接触连通时，衬砌的排水尚未适应，进而出现渗水的情况。

2.3.2" 衬砌

高速公路隧道出现衬砌病害的主要原因包括以下几个方面：第一，由于大型车辆或者超载车辆通过，出现裂缝，进而出现衬砌。第二，温度变化、化学腐蚀等因素引发的衬砌裂缝。第三，在施工建设过程中，未充分掌握地形情况，对山体造成不同程度的破坏，从而为衬砌病害的出现埋下隐患。

3" 高速公路桥梁隧道病害处治方法

3.1" 高速公路病害处治方法

3.1.1" 路面沉陷病害处治

针对高速公路路面沉陷病害，在处治过程中，首先要到现场确定沉陷长度和面积，然后进行水准测量，在大概确定的长度基础上向两端延长20～30 m，保证处治长度的准确性，进而在路面标记检测点，一般在沉陷深处设置一个代表性的检测点，反应其下沉深度，进而对其进行开挖和填充，进而采用灌浆法将路面高程恢复到原设计高度。具体操作需要先钻孔，找准钻孔位置，在明确的灌浆区域中结合间隔距离设置梅花形钻孔位置，在路面中间可以设置两排空隙，沿着路面边缘地区设置单排空隙。钻孔的直径一般为75～85 mm，采用垂直钻孔方式，结合设计标准，在钻孔设备钻至预设深度之后，插入直径为25 mm的PVC管材，并且在管材壁上钻取单个小孔，利用泥浆处理空隙，在泥浆凝固之后进行灌浆操作。灌浆的过程中要结合实际情况调制浆液配比，水泥选择使用复合硅酸盐水泥，浆液配置好之后要充分搅拌，进而进行单管灌注。

另外，还可以采用换土复填法，完全清理原本路基沉陷的填土，进而填充符合标准的新填土，一般是砂砾土和亚黏土，进而采取自上而下的施工方法，进行压紧密实。

3.1.2" 裂缝病害处治

针对裂缝病害，处治方法详细见表1。

3.1.3" 坑槽病害处治方法

假如是由于地基沉降出现横向裂缝产生的坑槽，而且裂缝宽度超过5 mm，甚至出现啃边、错台等情况，可以先沿着裂缝两边凿除，范围在0.5～1 m，并清理干净面层，按照横向裂缝的处治方法填实裂缝，最后重新摊铺沥青面层。

3.2" 桥梁病害处治方法

3.2.1" 空心板桥梁处治

针对桥梁病害的处治，主要是包括以下几种方法。①在空心板表面铰缝两侧放置∏形钢筋；②在出现铰缝病害的底面两侧粘贴铁钢板条；③采用混凝土填充方式，修复铰缝病害，不需要凿除病害铰缝处的混凝土。

3.2.2" 桥面铺装病害处治

结合桥梁桥面铺装混凝土的损害程度进行处治，可以采用桥面铺装层加固的方法，具体为植筋技术，能够起到桥面铺装层加固的效果，对单块板的受力状态进行改善，并提升整体桥面结构的承载能力[8]。

3.2.3" 支座损坏病害处治

针对桥梁支座损害病害，可以结合实际情况进行处治。针对支座上下锚栓弯曲、折断、锈死等情况，对于上锚栓可以将桥梁支座上摆和混凝土梁底的镶角板焊起来，使二者成为一个整体；对于下锚栓可以凿除桥梁支座底板上的部分混凝土，取出旧锚栓，更换为新的锚栓。另外，还可以利用夹板进行固定。针对支座积水、陷槽、翻浆和流锈等情况，可以使支座底板略高于墩台支撑垫石，并采用细凿垫石排水坡的方法，排水坡坡度通常为3%。

3.3" 隧道病害处治方法

3.3.1" 渗水病害处治

隧道渗水病害的处治可以采取以下几种方法。①注浆封堵法：一是结合渗水位置和面积，利用电钻在渗水缝位置设置注浆孔；二是利用快硬防水砂浆对注浆管进行固定；三是注浆；四是在注浆完成几天之后切除注浆管的外露部分，并利用防水砂浆进行抹平。②剔槽疏导法：此方法针对渗水量较大的渗水点，在渗水位置打孔放水，然后在打孔位置竖直凿出一条梯形槽，槽底与渗水裂缝衔接，并在槽中固定PVC排水管，将渗水引到隧道中央管道中。③增加横向排水管。假如隧道内排水管无法满足排水需求，就可以增加横向排水管，与隧道内排水系统形成闭合回路。

3.3.2" 衬砌病害处治

隧道衬砌的处治方法主要为①初期支护：按照设计增设锚杆，并挂网喷射混凝土衬砌背后注浆；②永久性支护：先挂设防水局腌菜，并将其牢固粘贴在喷射混凝土表面，粘贴的过程中采用真空粘贴方式，并进行充气检验，以此形成完整的防水体系。进而检查各个部位的衬砌厚度，泵送混凝土进行浇灌。在进行拱部混凝土浇筑的过程中，要压注混凝土满后依旧需要持压10 min，以此保证拱部不出现脱空的情况。在二次衬砌完成后需要利用地质雷达对衬砌厚度和脱空情况进行检查。

4" 结束语

高速公路桥梁隧道在施工建设和运营使用过程中会出现不同类型的病害，在处治之前需要明确病害类型，结合病害特征选择合适的处治方法，这样才能从根本上解决病害，确保其结构稳定性和运行安全性。

参考文献：

[1] 赵静.高速公路路面检测评价与病害处理措施[J].交通世界，2022（18）：127-129.

[2] 董贺辉，姚帅鹏，蒋攀，等.高速公路桥面铺装产生病害的原因及铺装层的大修施工工艺[J].居业，2022（4）：17-19.

[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，2021，30（6）：130-132.

[4] 赵帅.公路桥梁病害成因与加固技术研究[J].四川建材，2021，47（12）：94-95，97.

[5] 唐垚，高迎鑫，刘洪波，等.公路混凝土桥梁病害分析与技术建议[J].黑龙江交通科技，2021，44（9）：122-123，125.

[6] 杨春平，胡强.高速公路隧道病害检测与处治技术研究[J].现代隧道技术，2021，58（4）：237-245.

[7] 王磊.高速公路沥青路面早期病害的原因分析及养护措施[J].工程建设与设计，2020（24）：91-92.

[8] 唐杨，任荣.中、小公路桥梁病害与加固方法综述[J].长江工程职业技术学院学报，2020，37（2）：19-25.