淺談公路橋梁橋面鋪裝及排水防水系統(tǒng)

張志剛

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們的出行需求越來越高，與之相配套的路況設(shè)施發(fā)展迅猛，而在重視公路規(guī)劃和里程的同時，減少不必要的迂回盤旋和縮短路線也正變得越來越重要，橋梁的作用日益凸顯。該文以公路橋梁橋面鋪裝及排水防水系統(tǒng)為著力點，分析研究如果提高橋梁的建設(shè)質(zhì)量和使用壽命。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 橋面鋪裝 防水 排水

中圖分類號：U443.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（c）-0086-02

公路，即公用之路，是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的先行官，汽車、貨車、公交車、摩托車、自行車等眾多交通工具及行人都可以通行，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的出行需求與汽車的快速增長倒逼公路不斷拓寬拓長。交通運輸部發(fā)布的《2014年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，截止到2014年底，全國公路總里程達(dá)446.39萬km。而在重視公路規(guī)劃和里程的同時，減少不必要的迂回盤旋和縮短路線也正變得越來越重要，橋梁的作用日益凸顯。

橋梁建設(shè)不僅節(jié)省了路途時間，提高了人們的出行效率，同時在治理交通擁堵、合理制定公路規(guī)劃、減少噪音污染等方面也有其獨到的作用，橋梁建設(shè)在我國歷史悠久，從古至今對其的研究不勝枚舉，隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，針對公路橋梁橋面鋪裝及排水防水系統(tǒng)的研究也越來越多，如何正確的開展橋面鋪裝、選擇合適的材料和方法、制定正確的排水防水系統(tǒng)是本文主要研究的問題。

1 公路橋梁的分類

公路橋梁類型種類眾多，按結(jié)構(gòu)體系分類是以橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征為基本著眼點，對橋梁進(jìn)行分類，以利于把握各種橋梁的基本特點，也是橋梁工程學(xué)習(xí)的重點之一。以主要的受力構(gòu)件為基本依據(jù)，可分為梁式橋、拱式橋、剛架橋、斜拉橋、懸索橋五大類；按跨徑分類可分為特大橋、大橋、中橋、小橋；按跨越方式可分為固定式橋梁、開啟橋、浮橋、漫水橋等；按施工方法分類，混凝土橋梁可分為整體式施工橋梁的和節(jié)段式施工橋梁；按橋面位置分類可分為上承式橋、下承式橋、中承式橋；按主要承重結(jié)構(gòu)所用的材料來劃分，有木橋、鋼橋、圬工橋（包括磚、石、混凝土橋）、鋼筋混凝土橋和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋。

2 公路橋梁橋面鋪裝的形式

談到公路橋梁橋面鋪裝，首先要引入橋面鋪裝的定義，橋面鋪裝又稱車道鋪裝，指的是為保護(hù)橋面板和分布車輪的集中荷載，用瀝青混凝土、水泥混凝土、高分予聚合物等材料鋪筑在橋面板上的保護(hù)層。其作用是保護(hù)橋面板防止車輪或履帶直接磨耗面，保護(hù)主梁免受雨水侵蝕，并借以分散車輪的集中荷載。

2.1 橋面鋪裝的施工工藝

橋面鋪裝層是車輪直接作用的部分，必須具有一定的強度，并滿足抗裂、抗沖擊、抗車轍、抗冰、抗滑、不透水、剛度好、耐磨性強、行車舒適等特點，其鋪裝質(zhì)量應(yīng)使鋪裝層與橋面板緊密結(jié)合。

橋面鋪裝的類型主要有水泥混凝土、瀝青混凝土、水泥混凝土層和瀝青混凝土層復(fù)合型。

2.1.1 水泥混凝土橋面

橋面是橋梁上可供行走或穿行的地面，是車輛直接作用的表層，直接承受車輪輪壓的作用力。水泥混凝土是指以水泥混凝土為主要材料做面層的路面，亦稱剛性路面，俗稱白色路面，它是一種高級路面。水泥混凝土橋面不僅是受力層，同時也是保護(hù)層，緩沖作用于橋梁的張力和沖擊力。據(jù)此橋面應(yīng)具備一定的堅固性、耐壓性、粘結(jié)性及抗疲勞性，同時防水性和適應(yīng)溫度變化的穩(wěn)定性也不可或缺。

水泥混凝土橋面的鋪裝具有剛度大、承載能力強，耐高溫性強，耐候性、耐久性優(yōu)良等諸多優(yōu)點，但人們的出行需求和車輛密度也隨之提高，尤其是針對高等級化的公路，一些大噸位的車輛，并伴之對行車速度的較高要求，對橋面路面的設(shè)計及施工工藝提出了較高的技術(shù)要求和更嚴(yán)格的施工質(zhì)量要求，就水泥混凝土而言，造價高及維修養(yǎng)護(hù)難度大都是其存在的客觀問題。

近年來，我國公路發(fā)展速度迅猛，已逐漸向復(fù)雜地形地質(zhì)條件的山區(qū)延伸，橋梁占路線總長的比重越來越大，同時交通運載壓力也逐年增加，面臨的氣候條件變化莫測，因此，直接承受車輪荷載的水泥混凝土橋面鋪裝面臨嚴(yán)峻考驗。

混凝土橋面板具有水泥混凝土的基本特性，水泥混凝土中水泥石占總體積的1/4。由于水泥顆粒之間存在沒有完全排除的空氣，水泥混凝土存在較多的微空隙。另外，由于混凝土在強度形成過程中產(chǎn)生較大的水化熱， 引起混凝土的收縮應(yīng)力使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較多的微裂縫。雨水、雪水、污水就會通過這些空隙和裂縫進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行侵蝕，久而久之就會縮短橋面的使用壽命。

2.1.2 瀝青混凝土橋面

瀝青混凝土，俗稱瀝青砼，是指用瀝青混凝土作面層的橋面。經(jīng)人工選配具有一定級配組成的礦料（碎石或軋碎礫石、石屑或砂、礦粉等）與一定比例的路用瀝青材料，在嚴(yán)格控制條件下拌制而成的混合料。

近年來，瀝青混凝土橋面在公路面中占據(jù)主導(dǎo)地位。具有表面平整、無接縫、行車舒適、振動小、噪音低、耐磨、易清洗、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便、可再生利用、適宜分期修建等優(yōu)點。但隨著公路交通量和車速的不斷增長和提高，其暴露出的質(zhì)量問題也越來越多，有些橋面的使用周期達(dá)不到設(shè)計年限，有的損壞周期短、修復(fù)問題多，這就對瀝青混凝土的施工質(zhì)量要求越來越高，而影響瀝青面層使用性能的重要因素是混合料的級配組成。

瀝青混凝土橋面的缺點是溫度敏感性較高，穩(wěn)定性差，冬季易脆裂，夏季易軟化。夏季強度下降，若控制不好會使路面發(fā)軟泛油或推移剪裂破壞乳化瀝青。低溫時瀝青材料變脆可能引起路面開裂。瀝青為高分子材料，耐老化性差，耐久性不易保證；平整度的保持性差，不僅沉降使平整度劣化，而且材料軟化易形成車轍。

2.1.3 水泥混凝土層和瀝青混凝土層

從上文可以得知，水泥混凝土是剛性路面，而瀝青混凝土又偏柔，把二者結(jié)合起來是否就剛?cè)岵?jì)了呢。于是便有了水泥混凝土層和瀝青混凝土層這種復(fù)合型的橋面鋪裝層。即下層采用水泥混凝土鋪裝層，上層為瀝青混凝土鋪裝層。

利用水泥漿的凝聚力與瀝青混合料的粘聚力，使水泥瀝青混合料成為一種密實骨架結(jié)構(gòu)。由于水泥瀝青混合料中水泥漿的存在，增大了材料的骨架組成部分，減小了瀝青材料的相對比例，從而減小了混合料的溫度敏感性。另一方面，由于路面顏色變淺，減小了路面的吸熱速率，使路面內(nèi)溫度低于普通瀝青路面的溫度，使溫度應(yīng)力顯著降低。

在我國境內(nèi)，目前橋面鋪裝采用的施工方法主要以水泥混凝土層和瀝青混凝土層這種復(fù)合型的方式為主，這也是通過多年的實踐得出的經(jīng)驗。通過水泥混凝土和瀝青混凝土的互相兼容和配比，形成一種抗壓耐候的混合材料，并按照一定的施工工藝和標(biāo)準(zhǔn)，最終達(dá)到了彈性剛性一體化的新形態(tài)，對于提高行車的舒適度和橋面本身的使用年限具有十分強大的作用。

3 公路橋梁橋面的防水排水系統(tǒng)

3.1 防水排水系統(tǒng)的重要性

防水，早已不再是一個新鮮的話題，不論是隧道、橋梁、堤壩、道路、建筑還是我們?nèi)粘＞幼〉姆课荩浪疾蝗莺鲆?。排水，顧名思義就是控制并設(shè)定水的流向，排除與處理多余的水量。防水與排水相輔相成，互為補充，共同保證各類生產(chǎn)生活工作的正常開展。

做好公路的防水排水系統(tǒng)，不僅是為了保障車輛的順暢通行，更是提高公路使用壽命的有力舉措，尤其在雨季，做好公路的防水排水系統(tǒng)是做好公路養(yǎng)護(hù)工作的第一要務(wù)。公路橋梁的防水排水工作更是不可忽視，不管是采用的哪種施工工藝，防排水工作都是基礎(chǔ)和前提，做好防排水系統(tǒng)，對于橋梁的使用年限和工程質(zhì)量具有舉足輕重的作用。

防水排水系統(tǒng)是一項系統(tǒng)的工程，只有當(dāng)高質(zhì)量的材料、專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計、成熟的施工技術(shù)（包括安裝和施工管理）有機地結(jié)合在一起時，才能保證優(yōu)異的工程質(zhì)量。

3.2 防水排水系統(tǒng)的具體措施

3.2.1 橋面防水系統(tǒng)

橋梁是交通線的重要連接點，是交通運輸?shù)难屎砗兔}。由于雨水滲透和車輛荷載的長期影響，極易引發(fā)橋面的脹縫、縮縫、裂縫等縫隙，同時混凝土內(nèi)堿環(huán)境容易遭到破壞，造成混凝土溶蝕、鋼筋銹蝕、強度降低，最終導(dǎo)致橋梁使用壽命降低。

橋梁是行駛車輛的主承受載體，路面鋪裝層成為與車輪直接接觸的受力點，其次是防水層，最后才是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。而橋面防水層設(shè)置于水泥混凝土與瀝青混凝土之間，所以防水設(shè)計成為一切施工工藝的核心，防水層不但本身要起到防水的作用，而且要求其與水泥混凝土和瀝青混凝土都有很好的親和性和附著力，下層能牢固地與水泥混凝土表面粘結(jié)，上層與瀝青混和料牢固地粘結(jié)。

橋面防水系統(tǒng)主要包括：混凝土鋪裝層自身的防水、橋面鋪裝層上的防水層、橋面伸縮縫防水、橋面金屬護(hù)欄、燈柱等部位防水。

橋面防水系統(tǒng)的設(shè)計，與橋面防水材料的選擇至關(guān)重要，要盡量采取措施使水不能進(jìn)人混凝土本體，尤其不能進(jìn)入裂縫中去。應(yīng)以“多道設(shè)防”的設(shè)計原則開展此項工作，防水層必須具有較高的抗拉強度，并保證鋪裝層與防水層的粘結(jié)及耐久性。橋面防水系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意以下幾方面。

（1）混凝土鋪裝層自身的防水橋面鋪裝宜采用防水混凝土，其特點是厚度小，平面面積大、設(shè)計強度等級高，水泥用量大，極易產(chǎn)生收縮裂縫。這不僅要求混凝土具有一定的抗?jié)B性能，同時在凝結(jié)硬化的過程中要減少收縮，增強混凝土的抗拉性能，保證橋面積水不下滲到橋梁，提高混凝土的耐久性，保護(hù)混凝土橋面板及主梁防止混凝土及鋼筋的腐蝕、提高行車的舒適度、增加橋梁美觀。它不但要具有防滲透的性能，更應(yīng)具有防裂縫的性能，最終達(dá)到高抗?jié)B低收縮的目的。目前采用的主要是膨脹型防水混凝土。

（2）橋面鋪裝層上的防水層橋面防水層是指為了防止雨水、雪水、污水等滲入橋體、橋梁，以及其他用水對橋體破壞等而設(shè)的材料層。防水層首先要做到防水，也就是不透水，密度要大，需要有較高的韌性和強度，耐腐蝕和防老化，對溫度的要求也較高，不因高低溫度的變化而改變自身的固態(tài)和形態(tài)。與水泥混凝土和瀝青混凝土能夠較好的相容，施工標(biāo)準(zhǔn)、安全、可操作。防水層使用的材料有卷材和涂料兩種類型。

防水層一般設(shè)置在瀝青混凝土的下方，防水層的正確設(shè)置和鋪設(shè)將使雨水不滲入橋梁內(nèi)側(cè)，而能通過橋面匯集到排水設(shè)備，確保橋梁結(jié)構(gòu)免受滲漏水危害，提高橋梁的使用壽命。

?（3）橋面伸縮縫防水伸縮縫又稱溫度縫，是建筑工程常用名詞之一。是指為防止建筑物構(gòu)件由于氣候溫度變化（熱脹、冷縮），使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或破壞而沿建筑物或者構(gòu)筑物施工縫方向的適當(dāng)部位設(shè)置的一條構(gòu)造縫。橋面伸縮縫指的是為滿足橋面變形的要求，通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設(shè)置伸縮縫。一般有對接式、鋼制支承式、組合剪切式（板式）、模數(shù)支承式以及彈性裝置。

在大跨度或者溫差變化很大的橋梁橋臺處，通常采用交錯咬合的梳形厚鋼板作為伸縮縫，并配合高彈性抗老化的橡膠層，這樣就可以減小車輛與橋梁之間的沖擊力。在橋梁設(shè)計上，伸縮縫還應(yīng)該在橋梁橫向全部斷開，即人行道及保護(hù)欄也要全部斷開。

橋面伸縮縫一旦損壞，就會導(dǎo)致跳車、噪音、漏水、影響行車安全及縮短橋梁使用壽命，因此必須對橋面伸縮縫進(jìn)行防水設(shè)計。做好施工前的準(zhǔn)備工作，按照標(biāo)準(zhǔn)的施工工藝進(jìn)行操作安裝、做好后期的保養(yǎng)維護(hù)工作，確保伸縮縫的施工質(zhì)量是做好防水系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。

3.2.2 橋面排水系統(tǒng)

橋面排水不暢似乎歷來不被重視，因為它并沒有引起橋梁結(jié)構(gòu)的直接破壞，但它是一個緩慢的演變過程，隨著時間的推移和長時間的雨水沖刷，橋面的面層極易被破壞，大量的橋面積水也會對車輛和交通帶來嚴(yán)重的問題。特別是冬季，雨水、雪水的凍結(jié)會使行車道變滑或阻塞排水設(shè)施，使橋面排水不暢，影響行車安全。由此我們就要引入排水系統(tǒng)的概念。

排水系統(tǒng)是指排水的收集、輸送、水質(zhì)的處理和排放等設(shè)施以一定方式組合成的總體。排水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用非常廣泛，作為易受雨水侵蝕的公路路面和橋面，更要做好排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)主要由設(shè)置橋面縱橫坡及一定數(shù)量的泄水管等組成。

（1）橋面縱橫坡排水設(shè)置：橋面在沿路線方向的坡度即橋面縱坡。雨水、雪水等降水匯集到橋面后，要通過橫坡和縱坡流入排水管，再匯集到縱向排水管或排水槽。一般做成雙向縱坡，在橋的中心設(shè)置曲線，縱坡一般以不超過3%為宜，此處的百分比即橋的坡面高度與水平投影之比，即坡度角的正切值。

橋面在沿與路線垂直的方向（橫向）的坡度即橋面橫坡。橋面橫坡的設(shè)置是使水流向橋面低處匯集形成邊溝，再通過雨水口或泄水孔集中排出，并通過排水管流入地面排水設(shè)施。

設(shè)計橋面的縱坡和橫坡主要是要有利于排水通暢，橫坡是將橋面的水往橋兩側(cè)排，縱坡是將集中在橋兩側(cè)的水向橋兩端排，適當(dāng)增加坡度，能夠在短時間內(nèi)排除降水，保持橋面不存積水、雨過無水的狀況，有效保護(hù)橋梁和橋面不被侵蝕，同時保持交通整體的順暢和有序，形成良性的循環(huán)機理，延長橋梁使用壽命。

（2）泄水管排水設(shè)置：泄水管主要應(yīng)用于鐵路橋梁排水，高速公路兩側(cè)橋梁護(hù)欄支架及工程和化工排污等系統(tǒng)。泄水管自然是橋面排水的先行官，具有決定性的作用。在橋長大于50米時，就要考慮增設(shè)泄水管，將橋面水流通過泄水管排出，首先需要保證泄水管本身的通暢無阻。

在橋面鋪裝泄水管施工時，澆筑橋面板應(yīng)預(yù)留泄水管安裝孔，橋面鋪裝時應(yīng)避免泄水管預(yù)留孔堵塞；同時泄水管頂面應(yīng)略低于橋面鋪裝面層，下端應(yīng)伸出結(jié)構(gòu)物底l00～150 mm，或按圖紙所示將其引入地下排水設(shè)施。

通過增設(shè)泄水管，分散降水量的流向和流量，同樣是橋面排水系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。不管是縱橫坡排水設(shè)置還是泄水管排水設(shè)置，其中心思想都是為排水而服務(wù)，應(yīng)該將防排水系統(tǒng)納入全過程管控，從全面質(zhì)量管理的角度出發(fā)，將此項工作系統(tǒng)全面的開展下去。

4 結(jié)語

公路橋梁橋面的鋪裝及排水防水系統(tǒng)具有點多面廣、環(huán)環(huán)相扣的特點，必須全面系統(tǒng)的層層深入研究，以全局性、高瞻性、戰(zhàn)略性的眼光貫穿始終，將橋梁橋面鋪裝與排水防水系統(tǒng)有機結(jié)合，將橋梁建設(shè)的堅固、結(jié)實、可靠、耐用、美觀，不僅是一項工程，更是一項造福千秋萬代的偉業(yè)。

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