混凝土橋橋面防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉永勝　方建平

摘要：在公路橋面日常運(yùn)營維護(hù)中，由于其表面防水層的長期失修，需要定期對混凝土橋橋面混凝土層進(jìn)行修補(bǔ)，有時需對整個橋面進(jìn)行大修與重建。因此，橋面防水層的設(shè)計(jì)對橋面鋪裝質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。文章借助國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)論述混凝土橋橋面防水的設(shè)計(jì)方法，同時還闡述了具體的施工注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：橋面防水系統(tǒng)；鋪設(shè)方法；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；表面處理

中圖分類號：U416文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）16-0010-02

在公路運(yùn)營中，橋面防水系統(tǒng)一旦失效，對橋面混凝土鋪裝層經(jīng)常進(jìn)行修補(bǔ)，甚至對整個橋面鋪裝層進(jìn)行重建，會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并有安全隱患。造成這種結(jié)果，一方面是由于設(shè)計(jì)者缺少防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意識；另一方面是低估了問題的嚴(yán)重性，對問題沒有給予足夠的重視；也有的是由于開始階段，所設(shè)計(jì)的防水系統(tǒng)構(gòu)造上不夠合理，防水材料選取不合適。在橋梁防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，造成防水的失效往往缺少操作方法的詳細(xì)說明。為全面解決好橋面排水，應(yīng)關(guān)注三個構(gòu)造方面的問題：排水體系是否連續(xù)性；連接邊緣是否密封；防水層與上下層之間是否緊密粘結(jié)。以上無論哪一點(diǎn)出現(xiàn)了問題，都可能造成整個防水系統(tǒng)的失效。

一、橋面防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

橋面防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)防水系統(tǒng)的第一個考慮的問題，橋面防水就是設(shè)法將水與混凝土分開，使水不能滲入混凝土本體，最重要的是不能進(jìn)入裂縫中去。系統(tǒng)包括以下幾方面：

（一）鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在國外，橋面防水設(shè)計(jì)主要采取經(jīng)驗(yàn)法，也就是由交通部橋面防水課題組提出，以層間抗剪強(qiáng)度為驗(yàn)算指標(biāo)的橋面防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。該法分為三步：

1．鋪裝層層間剪應(yīng)力計(jì)算。

2．不同防水材料進(jìn)行的室內(nèi)直剪試驗(yàn)，并經(jīng)計(jì)算得出相應(yīng)的層間容許抗剪強(qiáng)度[?子]。

3．剪應(yīng)力驗(yàn)算（即（?子≤[?子]，要求計(jì)算的剪應(yīng)力不大于相應(yīng)的容許剪應(yīng)力）。

（二）設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先考慮的因素是確保水可以通過橋面橫坡和縱坡以及其他排水設(shè)施迅速排除，因此，在橋面防水設(shè)計(jì)中必須貫徹防水和排水相結(jié)合的原則。橋面應(yīng)增加滲流排水設(shè)施，滲流排水設(shè)施的目的是排掉防水膜之上的積水。在美國常用的一種排水設(shè)施為閥式排水，在歐洲一些地區(qū)也采用一種類似的排水設(shè)施，并通過排氣層排除水蒸汽。為保證防水層與橋面有足夠的粘結(jié)力，美國不設(shè)置類似的排氣層。為排除防水層之上的滲入水，上海等地在護(hù)欄和伸縮縫處設(shè)計(jì)了縱、橫向滲水花管。防水膜由于自身的的特性，一般容易在其周圍邊界發(fā)生滲漏，所以應(yīng)專門對不同類型防水膜的邊界做出規(guī)定，如自雙層涂膜、粘卷材或合成橡膠改性涂膜等，其作用在于阻止水從邊界滲入防水膜之下，也可以用專門的暗槽作為防水膜的邊界，此方法可以減少了水從邊界滲入防水層之下的可能。如果采用卷材防水層時，護(hù)欄與橋面的拐角處做成直徑為100mm的圓弧，防止防水層在此處粘接不牢或產(chǎn)生空鼓現(xiàn)象。因?yàn)楸砻娣肿訌埩Φ淖饔?，拐角處的涂膜一般較厚，因此采用涂膜防水層時不需特殊處理。為解決施工質(zhì)量差造成邊界滲水，也能在護(hù)墻或護(hù)攔施工前在橋面全幅鋪設(shè)防水層，這種做法在德國得到了廣泛應(yīng)用。

（三）混凝土本身的特性

因?yàn)榛炷两?jīng)常接觸水，所以都要設(shè)計(jì)為防水混凝土，這樣可以保證本身的防腐蝕和密實(shí)性的性能。特別是在橋面和下部結(jié)構(gòu)水位浮動的位置。一般可以在混凝土中加入粉煤灰或超細(xì)粉等，這樣可以減少水泥帶入的堿量，也可以加太鋼纖維深丙烯纖維，可以對膨脹、開裂起到阻裂作用，并具有很好的阻止?jié)B透的能力，達(dá)到自防水的基本要求。在鋪設(shè)中橋面水泥混凝土的平均厚度不能小于10cm，最薄處厚度不能小于8cm，而且混凝土本身的配比設(shè)計(jì)和澆筑質(zhì)量是最重要的。橋面鋼筋網(wǎng)鋼筋直徑不宜小于10mm，間距不能大于150mm。以前很多橋梁不到十年甚至兩三年就破壞，施工質(zhì)量存在缺陷和設(shè)計(jì)橋面鋪裝的不合理是主要原因之一。

（四）伸縮縫的防水

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，以前修建的橋，伸縮縫下面的梁端和帽梁受水損害是最嚴(yán)重。因?yàn)樯炜s縫的形式及安裝質(zhì)量問題，該部位最容易造成毀壞。除了毛勒縫、仿毛勒縫之外，伸縮量小于5cm的小變位伸縮縫，采用聚合物改性瀝青彈塑體填充式伸縮縫，就能成功地解決伸縮縫漏水的問題。

（五）橋面雨水孔與水落管的常見問題

主要表現(xiàn)在：收水口高出水泥混凝土表面，而且周圍混凝土不密實(shí)，造成管周圍漏水；收水口小，不能及時將水泄走；收水口標(biāo)高高于周圍標(biāo)高，造成積水；出水管過短，發(fā)生尿檐現(xiàn)象。橋面雨水孔與水落管的設(shè)置是非常嚴(yán)格的，但是無論設(shè)計(jì)還是施工，都容易被忽略，從而導(dǎo)致收水口周圍以及邊梁外側(cè)混凝土的破壞。

（六）梁端和帽梁的防水梁端和帽梁的漏水

主要是由于伸縮縫很難保證完全不漏水，而伸縮縫的漏水對梁端和帽梁的損害又非常嚴(yán)重，所以對梁端和帽梁頂部也要進(jìn)行防水處理。

二、混凝土表面的處理

（一）橋面的處理

如果用振搗棒澆筑的橋面，可能出現(xiàn)較多的肋紋，而且工人踩踏和施工機(jī)具也可形成腳印和坑槽；用抹光機(jī)找平時，混凝土表面就會出現(xiàn)一層厚厚的浮漿，影響橋面與防水層的粘結(jié)。為避免這些缺點(diǎn)，可在養(yǎng)生時用刷子或小噴砂機(jī)進(jìn)行拉毛處理。在用養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)生時，必須清除這層養(yǎng)護(hù)膜，以防止對層間粘結(jié)力產(chǎn)生影響。在采用加入添加劑的低水灰比混凝土?xí)r，如果進(jìn)行過度磨光，會使混凝土表面致密不透水，也會影響粘結(jié)?；炷恋臐穸葧Ω鞣N防水層產(chǎn)生很壞的影響，在室外，測濕度是很困難的，通?？赏ㄟ^觀察和觸摸來判斷。但混凝土深部的溫度太大也可能在將來引起不良影響，必要時，還是要進(jìn)行溫度測量。

（二）維修橋面的處理

在清除原有的面層和防水層時，不論使用整平機(jī)還是氣動切削機(jī)都很可能造成混凝土橋面鋪裝層的破壞。金剛鉆頭切削機(jī)都很可能造成混凝土橋面鋪裝層的破壞。金剛鉆頭切削機(jī)還有可能割斷鋼筋，因此，在施工前最好是先提取鉆心，以確定面層厚度，控制清除到防水層時暫停，以下部分的清理應(yīng)仔細(xì)用手動和氣動工具進(jìn)行。溶劑的辦法通常不要用，采用機(jī)械方法需要十分小心，混凝土應(yīng)盡量和原橋面材料性能相接近。

三、防水層在設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的問題

在現(xiàn)場鋪設(shè)時，要注意以下幾方面的問題：

1．保證做好與橋面泄水管銜接的設(shè)計(jì)。水到了防水層就會流動，這樣在護(hù)欄、伸縮縫或立柱附近形成積水，在車輛作用下會形成水壓，對橋面的面層形成不利影響，并造成此處的防水層毀傷。另外，水的凍脹作用會使橋面隆起，加速橋面面層的破壞，所以，在設(shè)計(jì)橋面泄水管時，在保證其具有一定橫向坡度外，還需注意其與橋面防水層的連接，以使防水層間水可通過泄水管流出，防止層間積水。

2．無論在施工的哪個階段，都要制定嚴(yán)格的操作規(guī)程，都應(yīng)讓操作人員清楚具體施工工藝及步驟，要防止施工車輛和人員造成的破壞。

3．防水層的鋪設(shè)應(yīng)從低處開始向上鋪，盡可能避免水滲入搭接縫中。

4．加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)理的重要性。鋪設(shè)防水層是一件很細(xì)致的工作，需要在好天氣下進(jìn)行，又要趕工期，有時不當(dāng)之處是在夜間工作造成的。如果冬天施工時，在冷天時可塑性很差，因有些材料具有硬脆性，要嚴(yán)格控制施工溫度。橋面上不允許有砂石和雜物，它們將影響層間粘結(jié)并有可能刺穿防水層。另外，防水層鋪完后，要留下人來進(jìn)行認(rèn)真修整和清理。

5．相應(yīng)的檢驗(yàn)項(xiàng)目及其頻率和試驗(yàn)應(yīng)明確規(guī)定。檢驗(yàn)項(xiàng)目及其頻率和試驗(yàn)主要包括：防水層的整體性和厚度檢驗(yàn)、粘度試驗(yàn)、表面溫度和瀝青溫度測定。只有對橋面防水層鋪設(shè)的設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等方面都進(jìn)行仔細(xì)的考慮和嚴(yán)格的控制，才能更大限度地提高橋面鋪裝層的使用性能和綜合效益。

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作者簡介：劉永勝（1977－），衢州市交通設(shè)計(jì)有限公司工程師，研究方向：公路橋涵設(shè)計(jì)；方建平（1978－），衢州市交通設(shè)計(jì)有限公司工程師，研究方向：公路橋涵設(shè)計(jì)。