瀝青混凝土橋面鋪裝病害成因和防治措施

顧東亮

摘要：本文分析了瀝青混凝土橋面鋪裝病害的表現(xiàn)形式和成因，并提出了相應(yīng)的處理措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土；橋面鋪裝；病害處理措施

1 前言

橋面鋪裝層直接承受行車(chē)荷載、梁體變形和環(huán)境因素的作用，其變形和應(yīng)力特征與主梁及橋面板結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)，一方面可分散荷載并參與橋面板的受力，另一方面起聯(lián)結(jié)各主梁共同受力的作用。既是橋面保護(hù)層又是橋面結(jié)構(gòu)的共同受力層，所以具有足夠的強(qiáng)度和良好的整體性，并具有足夠的抗裂、抗沖擊、耐磨性能?，F(xiàn)行規(guī)范對(duì)瀝青鋪裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要從所用材料、做法及厚度等方面作了指導(dǎo)性的說(shuō)明，關(guān)于具體的設(shè)計(jì)理論與方法還是空白，鋪裝層的設(shè)計(jì)無(wú)章可循。這就造成了在實(shí)際設(shè)計(jì)中，橋面鋪裝層只作為橋梁工程的附屬結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)者對(duì)其甚少花費(fèi)精力，從而為橋面鋪裝的早期損壞埋下了隱患。因此，應(yīng)加快對(duì)橋面鋪裝，特別是結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理和設(shè)計(jì)理論方面的研究。

2 病害的表現(xiàn)形式

瀝青面層的主要破壞形式主要有兩方面，一方面是瀝青混凝土面層內(nèi)無(wú)確定面的剪切變形，由于鋪裝層與橋面板層間結(jié)合面粘結(jié)力差，抗水平剪切能力弱，在水平方向上產(chǎn)生相對(duì)位移發(fā)生剪切破壞，出現(xiàn)推移、擁包的病害。另一方面是因溫度變化并伴隨橋面板和梁結(jié)構(gòu)的大撓度而產(chǎn)生裂隙，在車(chē)輛荷載及滲入水的作用下產(chǎn)生面層松散和坑槽破壞。

在設(shè)防水層的水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝，在行車(chē)作用下的破壞形式一般為剪切破壞，常表現(xiàn)為擁包和推移現(xiàn)象。此外，瀝青混凝土橋面鋪裝中，在橋梁的一些特殊部位產(chǎn)生開(kāi)裂，如簡(jiǎn)支梁的制作部位以及梁橋的受拉部位等等。目前水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝層比較突出的問(wèn)題主要有：(1)橋面早期破壞嚴(yán)重，橋面出現(xiàn)車(chē)轍、擁包、網(wǎng)裂、龜裂、瀝青面層剝落、產(chǎn)生坑槽，甚至出現(xiàn)防水混凝土鋪裝層外露，極大地影響了行車(chē)的舒適性，嚴(yán)重影響行車(chē)安全。(2)橋梁上部結(jié)構(gòu)及鋪裝結(jié)構(gòu)的耐久性不足，主要是由于鋪裝層難以阻止水的滲入，滲入水沿橋面裂縫進(jìn)入主梁，造成主梁鋼筋的腐蝕，在行車(chē)荷載和溫度作用下，加速主梁和面層的變化，降低橋梁壽命，特別在橋面負(fù)彎矩處此現(xiàn)象尤為明顯。

3 瀝青混凝土橋面鋪裝破壞原因分析

3.1 結(jié)構(gòu)理論與設(shè)計(jì)方面的因素

橋梁的結(jié)構(gòu)理論中對(duì)橋面鋪裝層的計(jì)算分析論述幾近于零，現(xiàn)行規(guī)范中只給定了厚度的推薦值，面鋪裝是一個(gè)受力復(fù)雜的動(dòng)力體系，各種形式的主梁及鋪裝本身的構(gòu)造均影響其應(yīng)力的分布。

《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：如無(wú)更精確的計(jì)算方法，箱形梁也可參照T形梁的規(guī)定處理。從眾多箱梁的設(shè)計(jì)來(lái)看，大部分設(shè)計(jì)者對(duì)箱梁構(gòu)件是按T形梁進(jìn)行處理的。而箱梁的實(shí)際受力雖有近于T梁的一面，又有異于T梁的一面，對(duì)于連續(xù)箱梁差別更大。尤其是近年來(lái)箱梁的橋面越來(lái)越寬，橋跨與橋?qū)捴仍絹?lái)越小，如果箱梁仍按T梁那種長(zhǎng)細(xì)桿件設(shè)計(jì)配筋，就越來(lái)越不適宜了，導(dǎo)致按梁設(shè)計(jì)的箱梁骨架鋼筋在實(shí)際受力狀態(tài)下難以像T梁主筋那樣發(fā)揮應(yīng)有的作用。所以，設(shè)計(jì)時(shí)采用的假設(shè)狀態(tài)與箱梁的實(shí)際受力狀態(tài)并不一致。

隨著材料工業(yè)的發(fā)展，橋梁承重結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使橋梁主梁能以較柔的結(jié)構(gòu)達(dá)到受力的要求，高等級(jí)公路大跨橋梁的橫向越來(lái)越寬。特別在設(shè)計(jì)計(jì)算中側(cè)重于主梁縱向的計(jì)算分析，對(duì)橋梁橫向剛度重視不足，橫向構(gòu)造措施不利使橋面鋪裝分擔(dān)了過(guò)多的次內(nèi)力。

對(duì)于連續(xù)梁橋、拱橋及懸臂梁橋等橋型結(jié)構(gòu)，由于荷載的作用而產(chǎn)生負(fù)彎矩或拉力，使橋面鋪裝層受到拉力的作用而產(chǎn)生負(fù)彎矩區(qū)裂縫，從而造成橋面鋪裝的損壞。

在對(duì)高速公路進(jìn)行交通組織管理中，由于車(chē)道功能的不同，人為強(qiáng)制地使橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)始終處于偏載狀態(tài)，使主車(chē)道的鋪裝承擔(dān)了比超車(chē)道高得多(量值可達(dá)三至四倍)的運(yùn)營(yíng)應(yīng)力水平，加快了主車(chē)道鋪裝層的疲勞。特別是隨著私營(yíng)運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，貨運(yùn)業(yè)主為追求短期經(jīng)濟(jì)利益，通過(guò)改變車(chē)廂結(jié)構(gòu)，如加長(zhǎng)車(chē)廂和加高車(chē)軸彈簧等，使汽車(chē)的載重、軸重及輪載成倍增加。這些車(chē)輛對(duì)鋪裝層具有嚴(yán)重的損壞作用，并使橋梁結(jié)構(gòu)局部超載，加快了主車(chē)道鋪裝層的病害發(fā)展。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)運(yùn)營(yíng)中車(chē)輛荷載的實(shí)際分布情況，在明確了橋梁結(jié)構(gòu)受力的基礎(chǔ)上，對(duì)橋面鋪裝層進(jìn)行受力計(jì)算。

3.2 施工工藝方面的因素

鋪裝層厚度偏小。由于橋梁上部結(jié)構(gòu)在施工中支架的沉降及預(yù)應(yīng)力反拱無(wú)法十分準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)，或由于施工工藝控制欠佳，施工中主梁頂面標(biāo)高與設(shè)計(jì)值相符是比較困難的，一般在測(cè)量主梁頂面標(biāo)高后對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以保證橋面的厚度。如果調(diào)整不好，就會(huì)造成鋪裝層厚度不均，使有的地方厚度偏小。梁頂清理不利，造成鋪裝層與主梁結(jié)合欠佳。

復(fù)合式橋面鋪裝層的下層即水泥混凝土鋪裝層的平整度差，將會(huì)直接影響上層瀝青混凝土的攤鋪厚度和平整度，進(jìn)而影響整個(gè)橋面鋪裝層的使用。

3.3 橋面防水層的影響

由于柔性防水層的強(qiáng)度與主板和鋪裝層的強(qiáng)度有差異，它的存在使上部結(jié)構(gòu)按模量形成剛一柔一剛的板體受力體系，中間柔性?shī)A層會(huì)增大橋面板板中部的板底拉應(yīng)力。處于防水層上的鋪裝層一經(jīng)開(kāi)裂，在車(chē)輪的動(dòng)力荷載作用下，彼此間的縫隙越來(lái)越大，直到松散脫落。另外，防水層的使用使鋪裝層發(fā)生剪切破壞的機(jī)率大大提高。

3.4 橋面鋪裝復(fù)雜受力的因素

與一般道路上所鋪筑的瀝青混凝土相比，橋面鋪裝受橋梁結(jié)構(gòu)影響較大，在荷載作用下，梁體會(huì)產(chǎn)生較大的撓度與變形，從而橋面鋪裝材料處于復(fù)雜的受力狀態(tài)，當(dāng)材料不能滿足梁體變形的要求時(shí)，便產(chǎn)生大面積的裂縫。

4 病害防止措施

由于現(xiàn)行橋面鋪裝設(shè)計(jì)及施工工藝等方面的不足， 常引發(fā)一些橋面鋪裝病害，針對(duì)經(jīng)常發(fā)生的病害，結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn)，逐步摸索出一些能夠減少橋面鋪裝病害的防治措施供大家參考。

橋面鋪裝防水混凝土標(biāo)號(hào)提高到40號(hào)，厚度增大到10-12cm，鋼筋直徑加大至l2，提高了鋪裝層的整體強(qiáng)度，已適應(yīng)交通量及車(chē)輛荷載的增長(zhǎng)。

嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，梁板頂面鑿毛露出骨料3~5cm，并用高壓氣泵泵水槍清理干凈；嚴(yán)格控制混凝土配合比及坍落度，使混合料具有良好的和議性；混凝土須采用低收縮配方以減少收縮裂縫。

為使橋面鋪裝與梁板結(jié)合緊密，使橋面鋪裝共同參與受力，同時(shí)固定橋面鋪裝鋼筋的位置，可采用"植"筋技術(shù)。即在空心板頂按一定間距鉆孔，孔深要大于錨固長(zhǎng)度，孔徑略大于鋼筋直徑，用高壓氣泵將孔清理干凈后，灌入調(diào)配好的環(huán)氧樹(shù)脂膠液并植入鋼筋，待膠液固化并達(dá)到強(qiáng)度后，將植入的鋼筋與橋面鋪裝鋼筋牢固焊接后，再澆注防水混凝土。

在混凝土中參加鋼纖維或聚丙烯纖維，以提高混凝土的整體性，防止開(kāi)裂。

在墩頂負(fù)彎矩區(qū)，設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，減少鋪裝層頂開(kāi)裂?？扇∠佈b層上的瀝青路面，將鋪裝層加厚，并設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng)；或在鋪裝層與瀝青路面之間鋪設(shè)防水卷材，以改善橋面層的破壞。

冬季采用專用除雪劑或機(jī)械手段進(jìn)行除雪，減少鹽水對(duì)混凝土的腐蝕。

5 結(jié)束語(yǔ)

鋼筋混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)的早期病害與橋梁結(jié)構(gòu)、鋪裝結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)境條件及施工等方面的因素有關(guān)。合理解決橋面鋪裝問(wèn)題要從理論分析、結(jié)構(gòu)計(jì)算和試驗(yàn)等方面人手，目前，需要加快橋面鋪裝的深入研究、提出合理的指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，開(kāi)發(fā)新材料，改進(jìn)鋪裝技術(shù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量降低橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的病害，提高橋梁的耐久性。