養癰貽害不如思患未然——公路大跨徑橋樑的預防性養護

近20年來，我國的橋樑工程建設取得了快速的發展。據不完全統計，截至2014年底，全國的公路橋樑總數約75.71萬座，可謂橋樑大國。然而，相當一批橋樑建成後，在較短時期內就出現了不同程度的病害，還有一些橋樑由於各種原因，在離使用壽命期還很遠時垮塌。毫無疑問，對橋樑結構的精心養護不夠到位是重要原因之一。

有資料表明，一條合格的道路，在使用壽命達到75%時性能下降40%，如不及時養護，在隨後12%的使用期內，性能將再下降40%，橋樑結構更是如此。因此，對橋樑結構的養護至少須提前到「使用壽命達到75%」甚至更早以前，即在還沒有出現明顯病害之前就進行養護，或者說是在橋樑狀況處於良好的情況下就有計劃地進行系統養護，防止橋樑病害的發生和延遲橋樑輕微病害的進一步擴展,提高橋樑結構耐久性和延長使用壽命。總之,從橋樑建成交付使用之日起,就有計劃地、系統地、主動地對橋樑進行維護，這就是橋樑的預防性養護。

歐美髮達國家在20世紀80～90年代就積極推動橋樑預防性養護技術的研究，並且將橋樑結構壽命周期維修成本分析方法引入到橋樑維修中。美國的公路管理部門，包括聯邦公路管理局、路面維護機構和美國各州公路與運輸協會聯合發起推動實行預防性養護策略，並在1999年對41個運輸部門進行了調查。36個運輸部門已經制定了預防性養護計劃。美國還於2003年在密歇根州立大學成立了提供有關預防性養護方面的培訓、諮詢及相關技術研究的預防性養護中心。英國把橋樑維修分為預防性養護和必要性養護。通過對1955年～1998年建成的713座鋼筋混凝土橋樑維修成本進行統計分析後得出：在有預防性養護的情況下，維修成本遠遠小於無預防性養護的維修成本。法國提出在建設初期就對養護方式進行分析，利用先進的管理系統實施預防性養護。加拿大的脾詩省對養護費用的分配為：日常養護費用佔總養護費用的65%，預防性養護和年養護占合同總價的35%。日本政府通過了國土交通省提出的橋樑長壽命計劃法案，要求在橋樑設計階段即考慮養護管理，定期養護作業里包含按周期進行預防性養護。德國、西班牙、澳大利亞、南非等國都使用了預防性養護技術。

我國在這方面的研究才剛剛起步，只有少數省份開始進行嘗試，大部分地區至今仍未重視。部分公路養護部門主要結合公路路面及中小跨度預應力混凝土梁式橋的預防性養護進行了一些探討，但沒有正規的相關技術標準出台。應用在高等級公路路面的霧封層技術、微表處技術的預防性養護材料都依賴進口。高等院校教師在指導研究生髮表文章時，主要集中在中小跨度橋樑的評估方法、評價指標體系方面。中國工程院院士范立礎曾說：橋樑是生命線工程，其結構應該有更高的整體牢固性能。除了結構的每一構件需有足夠的承載力外，結構安全性需有整體牢固性加以保證。有效保證橋樑結構安全，實施橋樑預防性養護應為良策。交通運輸部要求，從貫徹落實科學發展觀、建設節約型行業的高度，充分認識推行公路預防性養護的重要性和緊迫性，實現全壽命周期公路養護成本最佳化。因此，認真學習和借鑒國外在橋樑預防性養護方面的先進技術與經驗，結合我國大跨度橋樑的實際，開展相關研究工作，對於提高我國橋樑養護水平具有重要意義。

橋樑的預防性養護，像人類預防疾病一樣，應採用科技的手段和行之有效的措施。貫徹「預防為主、安全至上」的方針，建立健全完善的養護管理系統。認真仔細地做好日常巡查、定期巡查、特殊巡查、專項巡查。對於大跨度橋樑，有條件的情況下應建立健康監測系統，以便科學、實時、針對性地進行養護。

◆ 全面持續地掌握橋樑結構狀態

為了全面掌握橋樑結構狀態，必須建立完善的檢查機制，提供先進的檢測手段。良好的機制和科學的手段可為預防性養護技術的實施提供堅實的基礎，能夠及時、準確、全面掌握橋樑結構的使用狀態，從而正確、合理地選擇恰當的養護時機和方法。

◆ 建立健全橋樑養護管理系統

通過建立健全橋樑養護管理系統，能夠使工作人員對橋樑基礎信息及檢查、檢測、維修保養等信息進行準確記錄，及時更新和統計分析，為快速、科學地進行養護決策提供準確的依據。

◆ 日常保養：小病常看 大病不犯

俗話說「小病不治大病難醫」。對橋樑的病害，即使是小病害也應及時處置。做好日常小修保養，可以及時發現橋樑發生或存在的病害，分析判斷病害成因和發展趨勢，發現病害及時處理，避免發展蔓延成大病。

◆ 做好定期檢查

按照《公路橋涵養護規範》（JTG H11-2004）的要求，每年進行經常性檢查與定期檢查，這是必不可少的工作。定期檢查應由有資質、有經驗的專業人員進行，檢查之前應制定詳細的檢查方案。

◆ 建立橋樑健康監測系統

對斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土拱橋、連續剛構橋等特殊橋樑，應採用先進的感測手段，信息化、智能化技術等，建立安全與健康監測系統，為橋樑管理人員提供良好的資源及信息服務，實時掌握橋樑結構的安全與健康狀態，及早發現橋樑病害，為橋樑安全管理的決策提供豐富量化的依據，實現科學、及時決策，確保運營安全，提高橋樑的管理水平。

◆ 建立橋樑檔案，掌握在役橋樑現狀

在橋樑養護中，應注意收集養護管理資料，包括定期與不定期的檢測評定資料，以及病害修復記錄、採取的措施、修復效果等數據。

通過對這些不斷充實、更新的數據進行綜合分析檢測，將各項技術指標與橋樑設計參數、動靜載實驗所得技術指標對比，實時掌握在役橋樑現狀，實現橋樑病害發生的可預警性，有利於橋樑養護方案的制定，節約養護成本，延長橋樑的使用壽命。

量體裁衣 治小防大

橋樑作為重要的交通工程，特別是國道主幹線上的大型橋樑，承擔著繁忙的交通運輸任務，必須確保其安全運營。對於這些橋樑，做好預防性養護工作至關重要。其預防性養護應針對不同的橋式，結合具體的橋樑工程，抓住養護重點，選擇合適的時機和方法，制定詳細措施。應充分利用已建立的健康監測系統對運營中的橋樑結構進行有效監控。

斜拉橋的養護

斜拉橋的養護應重點針對斜拉索、索塔、加勁梁、上錨頭、下錨頭這些承重構件進行。

（1）斜拉索

斜拉索是斜拉橋的生命線，其養護應重點關注索力是否有異常，如果偏離設計規定值較大，應分析原因。同時應經常檢查斜拉索表面的防護層，檢測斜拉索鋼絲的鏽蝕、斷絲以及兩端的錨具。當安裝有斜拉索減振裝置時，還應檢查其是否處於正常工作狀態。

（2）索塔

索塔是斜拉橋的主要受力構件，應充分利用施工監控時安裝的應力感測器，定期監測索塔根部應力。混凝土索塔要檢查混凝土有無裂紋、滲水、表面風化、剝落、漏筋和鋼筋鏽蝕等。當塔內有鋼結構（鋼錨箱或鋼錨梁）時還應檢查鋼結構表面油漆是否起皮、是否鏽蝕等。

（3）加勁梁

跨度小於500米的斜拉橋多為預應力混凝土斜拉橋，其加勁梁為預應力混凝土結構。對於這類結構，應重點關注預應力的有效值（永存應力）、梁體表面是否有裂紋、主梁應力與撓度（線形）的變化，如發現線形變化較大，應分析原因，儘快採取措施。主梁關鍵截面是否出現裂紋以及裂紋是否超限、梁體表面是否出現缺陷的檢查也是必不可少的。

跨度大於500米的斜拉橋其加勁梁多採用鋼結構，鋼結構加勁梁的重點是箱梁節段或桁架桿件的連接。當採用焊接時應定期對焊縫進行檢查，看是否出現裂紋；當採用高強度螺栓連接時，應檢查螺栓是否鬆動或出現裂紋。近年來，鋼箱梁正交異性橋面板U肋焊縫出現裂紋的例子越來越多，應成為檢查的重點。

懸索橋的養護

懸索橋的養護應針對錨碇、主纜、吊索、加勁梁、索塔等構件進行。

(1) 錨室的養護

錨室是錨碇的重要組成部分，室內應保持一定的溫度和濕度。通常，溫度應控制在22℃左右，濕度應保持在50%或以下。因此，要求養護人員每天對溫度和濕度進行檢查並做好記錄。檢查錨室內有無雨水滲漏或積水，並及時處理和維修。錨室頂蓋的檢查也不能忽視，如頂蓋開裂、四壁開裂滲漏，應採取處理措施。

經常巡視主纜與錨頭的連接狀況，觀察錨頭、錨桿有無鏽蝕、破損等異常現象。定期對錨頭、錨桿進行清潔、防護。

(2) 主纜

主纜是懸索橋的主要承重構件，其線形應保持在設計時的正常位置。如發現有較大的不可恢復的線形變化時，應及時分析原因，採取適當的線形調整方案。主纜各索股應保持受力均勻，如檢查時發現有索股受力出現明顯偏差、鬆弛或過緊，應調整索力，使各索股受力基本一致。

主纜的檢查分外觀檢查和內部檢查。外觀檢查重點是防水、防腐蝕、防龜裂、防人為損傷等，如防護層出現開裂、剝落、破損、纏絲破損，應及時進行修補。內部檢查流程為：打開纏絲、檢查外觀、切開檢查、內部檢查、截取樣本，弄清主纜是否鏽蝕或斷絲。

(3) 吊索

檢查中，如發現吊索索力與初始值或前次測量數值有較大差別，應慎重分析原因，採取相應措施進行處理。短吊索的索力較難準確測量，在施工安裝時最好布置索力感測器，便於在橋樑運營階段監測索力變化情況，這對於實施預防性養護非常有利。

應定期對吊索表面防護層進行維護，防護層發現開裂、剝落、破損等現象時，應及時進行修補。若吊索有明顯擺動、傾斜，應查找原因；若索夾鬆動，應使其複位並緊固螺栓；若拉杆螺栓鬆動，應予擰緊。吊索上安裝的減震裝置要保持正常工作狀態，發現異常或失效要及時檢修。定期對吊索系統各零部件塗刷防鏽漆，對已鏽蝕部位應及時除銹。

(4) 加勁梁

加勁梁的連接方式有焊接、高強度螺栓連接以及二者同時採用等。採用高強螺栓連接時，當發現螺栓鬆動時應及時加以擰緊，對於高強螺栓應施加設計的預拉應力。為了便於螺栓的更換，應防止絲口鏽蝕，如結合桿件表面有角度時，則應在螺帽之下墊以楔形墊圈。

焊縫是鋼結構連接的生命線，當鋼加勁梁的焊縫受到與其方向垂直的交變荷載作用時，在應力集中區和有焊接缺陷處容易誘發疲勞裂紋，裂紋形成後在應力與腐蝕介質共同作用下將會迅速擴展，如不及時予以修復，將會引起嚴重後果。所以，對鋼箱梁、鋼桁梁、鋼加勁梁的焊接部位必須確保焊接的正常狀態。

鋼結構梁塗層的保養與除銹工作至關重要。在日常檢查中，對於二級以上的塗膜損壞如塗層脫落、龜裂、氣泡、防水失效等缺陷或構件表面局部鏽蝕，應及時修復塗層。為防止鋼構件出現鏽蝕，應視塗層失效情況，定期進行檢查。如油漆部分失效，鋼構件生鏽，應及時除銹、補漆；較大面積塗層失效，可清除失效塗層，進行挖補塗裝，或分析原因後再及時處理。塗層大部分失效透銹時，應全部剷除後重新塗裝。

(5) 索塔

索塔的養護包括索塔結構自身和索鞍兩部分。塔內及塔身周圍檢查梯道的防鏽漆如有脫落，應及時補漆，並定期檢查塔身外表的防腐塗層，發現問題，及時處理。塔身混凝土一旦發現有裂縫發生，應及時做好防水處理和裂縫填縫工作。

塔頂上設有主鞍座，應經常對該部位進行清掃，防止塵土雜物堆積。主鞍座上夾緊主纜的螺桿、螺帽應經常檢查，發現鬆動應及時擰緊，以防止主纜與主鞍座間發生相對位移。

鋼管混凝土拱橋的養護

鋼管混凝土拱橋的養護工作主要由拱肋、吊杆、系桿以及拱座等構件組成。

(1) 拱肋

通常應檢查鋼管是否扭曲變形、混凝土是否密實、焊縫及連接件焊縫是否有裂紋、螺栓連接部位是否有鬆動、防護漆是否漆皮、脫落等。當發現拱肋有裂紋時，應及時採取有效措施控制裂紋的擴展。在確定鋼管混凝土的管內有空洞或離析時，應採取相應的處理措施。

(2) 系桿

系桿在鋼管拱橋中的作用就像弓箭中的弦，承受巨大的水平拉力，一旦這根「弦」斷掉，拱肋就會垮下（推力拱除外），所以，對系桿的養護非常重要。除進行外觀檢查外，最有效的辦法就是在系桿張拉端的錨頭下安放測力感測器，隨時測量系桿力的變化。

(3) 吊杆

中承式、下承式拱橋均通過吊杆與橋面系連接，其連接處受力集中，是養護的重點。吊杆力的監測至關重要，國內外曾發生過多起吊杆下端錨頭處鏽蝕引起吊杆鋼絲斷裂，導致橋樑垮塌的例子。與懸索橋吊杆力的監測一樣，在施工階段要安裝測力感測器，運營階段對其進行實時監測。吊杆與橋面系連接處的排水要通暢，不能積水，如長期積水，將會使連接處和錨頭鏽蝕,引起吊杆鋼絲斷裂。

連續剛構、連續梁橋預防性養護

預應力混凝土連續梁（剛構）橋，最常見的病害是梁體開裂、跨中下撓。原因是多方面的，既有結構方面的，也有後期養護方面的。從養護的角度分析，如果按照預防性養護的理念，應做好事前控制與預防。首先，結構構造與受力合理是最好的預防措施；其次，運營階段結合施工監控、健康監測系統對梁體應力與線性進行監測；三是做好日常的養護工作。

(1) 在橋樑墩台（承台）橋面等處設置永久性觀測點進行定期觀測，以掌握橋樑墩台有無異常沉降、偏位、下撓等變化。

(2) 定期觀測橋樑墩台、箱體內外側、箱內齒塊、腹板、隔板、墩梁固結處、支座、伸縮縫是否產生裂縫和其他缺陷，一旦發現裂縫應按照程序加密觀測，掌握髮展情況，分析原因，適時進行處理。

(3) 日常養護中應使箱內無積水，減少因積水造成混凝土侵蝕和鋼筋鏽蝕，並保持箱內通風，減少因通風不暢致箱內外溫差過大而引起裂縫產生。

(4) 對於施工中或運營期修補過的裂縫和缺陷，應建立檔案，跟蹤觀測。

橋樑預防性養護在我國是一門新興的學科。隨著我國橋樑從大規模建設向養護高峰的轉移，對養護工作提出了前所未有的高要求。加快養護維修新技術的研究，開展預防性養護技術的研究已經提到日程上來。其目的就是要我們從思想上充分重視橋樑前期的養護工作，從「重建輕養」向「建養並重」轉變。針對具體的橋樑工程本著「治早、治小、治好」的理念進行精細化養護，從而達到延長橋樑使用壽命和節約養護費用的目的。

(作者單位：湖北省交通運輸廳、中鐵大橋局集團有限公司)

(編輯：陳晨)

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