橋面鋪裝病害原因分析及養(yǎng)護(hù)對(duì)策

劉軍義

（寧夏公路管理局吳忠分局，寧夏 吳忠 751100）

1 概述

橋面鋪裝是橋梁行車道系的重要組成部分，直接承受車輛荷載、梁體變形、和環(huán)境因素的綜合作用，其受力和使用條件較一般路面更為復(fù)雜。而當(dāng)前，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范只對(duì)橋面鋪裝的材料選擇、施工方法和厚度等方面作了指導(dǎo)性說明，缺乏具體的設(shè)計(jì)理論和施工規(guī)程，瀝青混合料的設(shè)計(jì)更是無章可循，仍沿用傳統(tǒng)的路用瀝青混合料的做法，這都為瀝青鋪裝層的使用埋下了隱患。從使用情況來看，橋面鋪裝早期破壞的現(xiàn)象非常普遍，往往通車不久即出現(xiàn)嚴(yán)重的擁包、裂縫和坑槽。據(jù)吳忠養(yǎng)護(hù)中心統(tǒng)計(jì)，自高速公路通車以來，2007年度處理橋面坑槽 546.8m2；2008年度處理橋面坑槽392.51m2；2009年度處理瀝青橋面坑槽256m2；2010年度統(tǒng)計(jì)需處理橋面坑槽192m2，橋面鋪裝早期破壞現(xiàn)象非常嚴(yán)重。本文將結(jié)合對(duì)吳忠轄區(qū)內(nèi)高速公路橋面鋪裝的病害調(diào)查、檢驗(yàn)，探討橋面鋪裝早期破壞的原因，并提出針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施，以期對(duì)橋面鋪裝的養(yǎng)護(hù)工作起到一定的指導(dǎo)作用。

2 橋面鋪裝病害調(diào)查及檢驗(yàn)

調(diào)查表明，不同的高速公路，橋面破損的特征不盡相同，造成結(jié)構(gòu)破壞的程度亦有所區(qū)別。吳忠轄區(qū)內(nèi)高速公路橋面鋪裝早期破壞主要表現(xiàn)為四種形式，即：橫向裂縫、縱向裂縫、擁包和坑槽。

2.1 橫橋向裂縫

2.2 縱橋向裂縫

2.3 橋面鋪裝擁包

2.4 橋面鋪裝坑槽

取典型病害位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)普遍存在橋面鋪裝粘結(jié)防水層粘結(jié)強(qiáng)度不足，導(dǎo)致沿粘結(jié)層發(fā)生滑動(dòng)變形，這是橋面鋪裝早期破壞最主要的表現(xiàn)形式。另外也存在鉆孔芯樣空隙率較大，鋪裝層厚度不足，防水混凝土表面存在腐蝕剝落等現(xiàn)象。

3 橋面鋪裝病害原因分析

確定橋面破壞的原因是制定橋面養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策的基礎(chǔ)。橋面鋪裝的任何一種損壞可能都是由多種原因及其綜合作用引起的，因此，必須從損壞的機(jī)理分析，通過詳細(xì)的檢測(cè)和必要的室內(nèi)外試驗(yàn)分析確定。

3.1 構(gòu)造原因

一是橋面板剛度不足。對(duì)于部分橋梁為了減輕恒載，以增加鋼筋用量或采用高強(qiáng)度鋼筋來減薄橋面板的厚度時(shí)造成橋面板剛度不足，在重荷載的作用下引起較大的形變，加上車輛的連續(xù)沖擊震動(dòng)，使橋面板及鋪裝層出現(xiàn)開裂，且發(fā)展迅速。二是鋪裝層與梁表面粘結(jié)強(qiáng)度較低，在橋面進(jìn)行鋪裝前沒有將橋面板表面清洗干凈，鑿毛的密度和深度不夠，導(dǎo)致鋪裝層與梁面之間的粘結(jié)能力不足，在荷載作用下鋪裝層與主要承重構(gòu)件不能以一個(gè)整體來承受外荷載，破壞了混凝土的整體性，在行車的劇烈沖擊和荷載作用下容易使橋面出現(xiàn)脫皮、裂縫、剝落等現(xiàn)象。三是支座負(fù)彎矩的影響。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，使鋪裝層受到拉力的作用而容易產(chǎn)生裂縫，從而造成橋面鋪裝的損壞。四是橋面防水層的影響。由于防水層的強(qiáng)度與主板和鋪裝層的強(qiáng)度有差異，中間柔性夾層會(huì)增大橋面板中部的板底拉應(yīng)力，處于防水層上的鋪裝層一經(jīng)開裂，在車輪的動(dòng)力荷載以及雨雪水的侵蝕作用下，彼此間的縫隙會(huì)越來越大，直到松散脫落。

3.2 施工原因

其一鋪裝層厚度偏小。由于施工因素造成梁表面高出設(shè)計(jì)高程，或由于調(diào)整橋面縱橫坡、施工工藝控制欠佳等原因，施工中主梁頂面標(biāo)高與設(shè)計(jì)值相差較大，一般應(yīng)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)造成橋面鋪裝層厚度不均，使橋面鋪裝層局部過薄，消弱了橋面鋪裝的剛度和承載能力。其二鋪裝層內(nèi)鋼筋網(wǎng)錯(cuò)位。鋼筋網(wǎng)在進(jìn)行綁扎和澆注混凝土?xí)r，受到施工人員、機(jī)械和混凝土自重的壓力，導(dǎo)致其緊貼橋面板而改變了原設(shè)計(jì)鋼筋位置，消弱了鋼筋網(wǎng)的分布筋作用承受荷載的能力，尤其對(duì)于出現(xiàn)負(fù)彎矩的橋面鋪裝層，容易因此出現(xiàn)橋面裂縫等損壞現(xiàn)象。其三混凝土的溫縮和干縮作用。由于混凝土硬化初期抗拉強(qiáng)度低，若溫縮或干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度，將導(dǎo)致混凝土內(nèi)部及表面產(chǎn)生早期裂縫，造成橋面的過早損壞。其四是混凝土質(zhì)量的影響。混凝土的施工質(zhì)量直接影響橋面鋪裝層的使用壽命。混凝土的原材料、級(jí)配，拌合物的和易性較差或施工控制不良造成混凝土蜂窩，局部過振或欠振，強(qiáng)度降低等缺陷。這些缺陷破壞了鋪裝層的整體性，降低了鋪裝層抗裂、抗沖擊、抗彎曲的能力，使鋪裝層建成后經(jīng)短期荷載作用容易發(fā)生混凝土的破壞。

3.3 外界環(huán)境的影響

其一是過早通車。橋面鋪裝完成后過早開放交通，造成橋面鋪裝在強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，形變未穩(wěn)定的情況下過早承受外來荷載作用，容易造成橋面鋪裝的早期損壞。其二是荷載過大及沖擊影響。對(duì)于目前增長較快的重載交通及超載，加重了橋面鋪裝層的負(fù)荷，并且軸重的增加形成較大的沖擊荷載，在路面不平整或橋面伸縮縫、施工縫位置，沖擊作用更為明顯，造成橋面鋪裝層特殊位置或局部先期破壞，并促使破壞向其他部位擴(kuò)展惡化。其三是交通組織的影響。在公路交通組織管理中，由于車道的功能劃分，使橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營始終處于偏載狀態(tài)，加快了主車道鋪裝層的疲勞，使主車道鋪裝層容易發(fā)生各種病害并以較快的速度發(fā)展。

針對(duì)轄區(qū)內(nèi)高速公路橋面鋪裝早期破壞的典型類型，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)典型病害的原因分述如下：

3.3.1 橫橋向裂縫

橋面鋪裝層的橫向開裂主要發(fā)生在鋪裝層伸縮縫50cm-200cm范圍內(nèi)，以距伸縮縫20~50cm發(fā)生一道為多，幾乎位于主梁支座中心處；跨徑較大的梁橋，跨中部位亦有發(fā)生橫向開裂的現(xiàn)象。橋面鋪裝開裂的主要原因是：①溫度收縮應(yīng)力導(dǎo)致鋪裝層橫橋向開裂；②支座頂面負(fù)彎矩的影響，加之車輛荷載的沖擊作用，導(dǎo)致鋪裝層啃邊，當(dāng)鋪裝層薄弱且沒有足夠的縱向鋼筋承受沖擊荷載時(shí)，橫向裂縫必然要發(fā)生，在車輛荷載重復(fù)作用下橫向裂縫發(fā)展成為橫向開裂。一般經(jīng)過5~6年運(yùn)營，鋪裝層橫問開裂己較為嚴(yán)重，不間斷的車輛沖擊，橫向裂縫影響擴(kuò)散，以致出現(xiàn)數(shù)道橫向裂縫，直至出現(xiàn)局部坑槽。

4 橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)對(duì)策分析

確定橋面鋪裝破壞的原因是制定橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策的基礎(chǔ)。橋面鋪裝

4.1 灌縫

當(dāng)前，受設(shè)計(jì)水平、鋪裝材料和經(jīng)濟(jì)性的制約，橋面鋪裝開裂具有一定的不可避免性，在橋面鋪裝開裂后，分析裂縫產(chǎn)生的原因、選擇合適的修補(bǔ)方法和處理的最佳時(shí)機(jī)顯得尤為重要。對(duì)由于溫縮應(yīng)力或支座頂面負(fù)彎矩所造成的橫向開裂，一般選擇在冬季氣溫降低后進(jìn)行灌縫。對(duì)縱向裂縫，應(yīng)作詳細(xì)的原因分析，對(duì)由于單板受力所造成的縱向開裂，一般宜采用橋面鋪裝改造（鑿除原鋪裝層，全部采用鋼筋混凝土重新鋪筑鋪裝層）的方法進(jìn)行處理，從根本上改善橋梁的整體受力性能，灌縫不能從根本上消除此類裂縫。

4.2 局部挖補(bǔ)

面層瀝青混凝土損壞時(shí)，將損壞部位切成規(guī)則的矩形，水泥混凝土橋面上要認(rèn)真清理。噴灑足量的粘層瀝青確保聯(lián)接良好，用路面養(yǎng)護(hù)車進(jìn)行加熱，鋪筑瀝青混合料與原橋面標(biāo)高保持一致碾壓成型。適用于橋面局部擁包、坑槽等病害，病害程度較輕微。

在石中高速公路，由于橋面鋪裝瀝青面層滲水情況較為嚴(yán)重，采用瀝青混凝土修補(bǔ)病害位置時(shí)，造成修補(bǔ)材料與橋面板粘結(jié)能力差，修補(bǔ)后再次發(fā)生水損壞的現(xiàn)象非常普遍。后來采用水泥混凝土挖補(bǔ)病害位置，取得了較為理想的效果，經(jīng)歷了多次雨雪的考驗(yàn)，仍保持完好。

[1]李清.橋面鋪裝常見病害及預(yù)防措施[J].山西建筑，2007-08-20.