鋼橋面鋪裝損傷病害的調(diào)查及分析

邢菊

摘 要：鋼橋面鋪裝病害產(chǎn)生的原因包括外部因素和鋪裝自身因素，外部因素主要是鋪裝溫度、交通荷載、橋面板剛度；鋪裝內(nèi)部自身因素主要包括混合料的膠結(jié)料性能、混合料級配類型、混合料配合比、施工控制質(zhì)量等因素。本文針對我國典型的鋼橋面鋪裝：雙層SMA、澆注式、環(huán)氧瀝青鋪裝進(jìn)行病害調(diào)查，分析引起病害的原因，為制定病害處治方案提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鋼橋面鋪裝；病害；雙層SMA；澆注式；環(huán)氧瀝青

中圖分類號：U443 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.前言

隨著我國交通建設(shè)的發(fā)展，橋梁建設(shè)也得到了快速發(fā)展，新材料新結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用使得懸索橋、斜拉橋等大跨徑橋梁建設(shè)技術(shù)也得到了長足的進(jìn)步。而鋼橋面鋪裝技術(shù)仍然是一個(gè)沒有得到很好解決的難題，已成為公路建設(shè)中的一個(gè)關(guān)注焦點(diǎn)。由于大跨徑橋梁的橋面剛度相對較小而變形相對較大，加之交通量的增加，橋面鋪裝病害問題日益突出。橋面鋪裝的性能直接影響到行車安全性、舒適性及橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，我國目前有多座鋼橋橋面鋪裝需要維修及養(yǎng)護(hù)，還有一些大跨徑鋼橋正在建設(shè)或即將建設(shè)，鋼橋橋面鋪裝技術(shù)已成為我國道路建設(shè)中一項(xiàng)亟待解決技術(shù)難題。

1.鋼橋面鋪裝損傷病害調(diào)查分析

主要對我國典型的鋼橋面鋪裝：雙層SMA、澆注式、環(huán)氧瀝青鋪裝進(jìn)行病害調(diào)查，分析引起病害的原因，為制定病害處治方案提供依據(jù)。

1.1 雙層SMA類橋面鋪裝病害調(diào)查分析

對我國典型的典型雙層SMA類鋼橋面鋪裝病害進(jìn)行調(diào)查分析，主要病害是車轍、開裂、推移，具體如下。

（1）車轍病害

初期部分雙層SMA類鋼橋面鋪裝出現(xiàn)較嚴(yán)重的車轍病害，一般在通車1-2內(nèi)出現(xiàn)較嚴(yán)重車轍。已有調(diào)查資料表明出現(xiàn)車轍病害的原因包括外部因素和鋪裝自身因素，外部因素主要是橋面鋪裝的高溫（近70℃）和交通重載超載問題；鋪裝自身因素主要是瀝青混合料級配和瀝青性能影響，如果鋼橋面鋪裝粘結(jié)層出現(xiàn)滑移，也會(huì)加速鋪裝車轍的惡化發(fā)展。近年由于改性瀝青的高溫性能提高以及瀝青混合料級配優(yōu)化控制改進(jìn)，雙層SMA類鋼橋面鋪裝的高溫穩(wěn)定性得到顯著改善。

（2）推移

雙層SMA類鋼橋面鋪裝也易出現(xiàn)延縱向的推移病害，尤其是縱坡較大、重載較嚴(yán)重的大跨徑鋼橋面鋪裝出現(xiàn)較嚴(yán)重的推移病害。鋼橋面鋪裝推移病害的直接原因是粘結(jié)層強(qiáng)度不足或失效，鋼橋面鋪裝在輪胎的縱向水平制動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力作用下產(chǎn)生滑移，在高溫雨季雨水進(jìn)入鋪裝層底部，加速鋼橋面鋪裝的推移病害。對鋼橋面鋪裝推移病害位置進(jìn)行開挖中也發(fā)現(xiàn)，鋼橋面鋪裝與鋼橋面之間基本沒有粘結(jié)，鋼橋面鋪裝與鋼橋面處于脫層狀態(tài)，而且層間處于潮濕狀態(tài)

一般鋼橋面鋪裝的推移病害也是首先在高溫雨季發(fā)現(xiàn)，因此應(yīng)尤其注意加強(qiáng)鋼橋面鋪裝的高溫粘結(jié)層性能。

（3）開裂、坑槽

雙層SMA類鋼橋面鋪裝開裂病害主要出現(xiàn)在輪跡帶位置，一般開始在車道輪跡位置出現(xiàn)輕微的縱向裂縫，裂縫基本平行，并逐漸發(fā)展，之后容易產(chǎn)生坑槽，嚴(yán)重情況下出現(xiàn)坑槽連通情況，開裂、坑槽病害對交通安全造成較大的影響。雙層SMA類鋼橋面鋪裝開裂病害主要由于鋼橋面鋪裝橫向變形較大，造成鋼橋面鋪裝產(chǎn)生疲勞開裂破壞，出現(xiàn)開裂后，雨水進(jìn)入鋪裝層也會(huì)加速病害發(fā)展，最終出現(xiàn)坑槽和脫落情況。

1.2 澆筑式類鋼橋面鋪裝病害調(diào)查分析

（1）車轍病害

澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝典型病害是車轍，由于澆注式瀝青混凝土鋪裝的高溫穩(wěn)定性較低，在我國高溫、重載條件下，澆注式瀝青混凝土鋪裝往往很快出現(xiàn)嚴(yán)重車轍病害，高溫穩(wěn)定性是影響澆注式瀝青混凝土在我國應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

澆筑式瀝青混凝土在引入中國后，形成了澆筑式瀝青混凝土為鋪裝下層（保護(hù)層）、熱拌瀝青混凝土為面層（磨耗層）的典型鋪裝方案，其綜合高溫穩(wěn)定性得到一定程度改善和提高，上面層熱拌瀝青混凝土一般采用改性瀝青SMA。在GA（MA）+SMA引入我國后，得到了廣泛的應(yīng)用。大陸對GA鋪裝結(jié)構(gòu)及其材料進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)，并通過不斷的應(yīng)用總結(jié)，對其性能進(jìn)行完善。截至目前為止，鋼橋面應(yīng)用工程20多項(xiàng)，整體使用情況良好。多數(shù)應(yīng)用GA（MA）+SMA鋪裝方案的橋梁屬于中、輕交通荷載情況，在少數(shù)高溫、重載橋梁項(xiàng)目上也出現(xiàn)了較嚴(yán)重車轍、推移病害。

（2）開裂病害

澆筑式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝，在重載、薄橋面鋼板情況下，一般會(huì)出現(xiàn)了嚴(yán)重的開裂病害，澆筑式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝開裂病害主要是由于鋪裝材料產(chǎn)生疲勞破壞。

1.3 環(huán)氧瀝青類鋼橋面鋪裝病害調(diào)查分析

環(huán)氧瀝青鋪裝的典型病害情況調(diào)查表明，主要產(chǎn)生鼓包開裂、接縫開裂、縱向開裂、推移開裂等病害，具體情況如下：

（1）鼓包開裂

鼓包開裂是環(huán)氧瀝青鋪裝的典型病害，由于環(huán)氧瀝青鋪裝空隙率一般低于3%，基本不透氣，施工過程中環(huán)氧瀝青混凝土內(nèi)滯留水分無法排出，部分橋面在施工碾壓后就出現(xiàn)鼓包或開裂，經(jīng)過刺孔放汽或挖補(bǔ)處理一般可以得到有效修復(fù)。

如果環(huán)氧瀝青混凝土內(nèi)滯留水分沒有在施工中反應(yīng)出來，可能在運(yùn)營階段天氣炎熱情況下逐漸出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，鼓包開裂在行車荷載的循環(huán)作用下繼續(xù)擴(kuò)展，可能出現(xiàn)線形開裂、分叉開裂、環(huán)形開裂，進(jìn)一步可能出現(xiàn)塌陷坑槽，水在行車荷載產(chǎn)生的壓力作用下從塌陷處下滲到鋪裝層內(nèi)部，在鋪裝層中和鋼板之間產(chǎn)生拍打效應(yīng)，即在動(dòng)水壓力作用下不斷沖擊鋼板（或粘結(jié)層），從而導(dǎo)致鋼板銹蝕。對于鼓包情況應(yīng)及時(shí)處理，避免因鼓包造成開裂或坑槽病害。

環(huán)氧瀝青鋪裝鼓包病害發(fā)展過程是，首先經(jīng)開裂滲透浸水，如果鼓包發(fā)生在鋼板粘結(jié)層界面，鋪裝開裂處會(huì)出現(xiàn)銹跡，進(jìn)一步發(fā)展鼓包開裂出現(xiàn)坑槽，鋼板表面可能受到嚴(yán)重腐蝕，因此環(huán)氧瀝青鋪裝鼓包病害應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，避免病害進(jìn)一步擴(kuò)展和鋼板腐蝕。

（2）接縫開裂

環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝一般按寬度為4m～5m左右分幅施工，并分為上下兩層進(jìn)行攤鋪，這也存在一個(gè)接縫處理問題，該接縫屬于冷接縫，要求接縫平順、密實(shí)。但在實(shí)際環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工中，也存在局部接縫處理效果不好的情況，尤其是接縫位置如果壓實(shí)不足、接縫不密實(shí)會(huì)引起接縫位置的開裂病害。如果下面層接縫位置不夠密實(shí)平順也會(huì)引起其上面層的開裂，上面層接縫處理不當(dāng)出現(xiàn)的開裂。一般環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝接縫盡可能不設(shè)在輪跡帶位置，以避免輪載加速接縫開裂病害。調(diào)查情況顯示整體上環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝接縫開裂問題不是特別突出。

（3）縱向開裂

部分橋梁的環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝在輪跡帶位置出現(xiàn)縱向開裂病害，縱向開裂基本位于加勁肋上緣位置，縱向開裂橫向間距也基本與加勁肋間距相同，縱向開裂病害也可能進(jìn)一步發(fā)展為網(wǎng)裂乃至坑槽。出現(xiàn)縱向開裂病害的橋梁一般重載、超載較嚴(yán)重，初步分析環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝縱向開裂病害主要是鋪裝材料結(jié)構(gòu)性強(qiáng)度破壞。

（4）推移開裂、連續(xù)開裂

部分橋梁的環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝在輪跡帶位置出現(xiàn)推移開裂病害，也出現(xiàn)連續(xù)不規(guī)則開裂情況，這種推移、連續(xù)開裂也是調(diào)查中環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝最嚴(yán)重病害。

2.體會(huì)與思考

根據(jù)對雙層SMA、澆注式、環(huán)氧瀝青3種典型鋼橋面鋪裝典型病害和成因進(jìn)行調(diào)查分析，把典型病害及原因分析具體情況列。

對SMA類鋪裝、澆注式類鋪裝、環(huán)氧瀝青類典型鋼橋面鋪裝病害特點(diǎn)機(jī)理進(jìn)行了分析，調(diào)查數(shù)據(jù)表明因鋪裝類型不同鋼橋面鋪裝病害特點(diǎn)及原因也表現(xiàn)出顯著差異。總體上鋼橋面鋪裝典型病害主要是車轍、開裂、推移。

鋼橋面鋪裝病害產(chǎn)生的原因包括外部因素和鋪裝自身因素，外部因素主要是鋪裝溫度、交通荷載、橋面板剛度；鋪裝內(nèi)部自身因素主要包括混合料的膠結(jié)料性能、混合料級配類型、混合料配合比、施工控制質(zhì)量等因素。整體上鋼橋面鋪裝病害是一個(gè)多因素影響問題，需要從鋪裝設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、試驗(yàn)測試、施工控制等面采取有效措施才能減少病害，也需要針對不同病害特點(diǎn)和病害機(jī)理采取相應(yīng)的維修養(yǎng)護(hù)措施，保證鋼橋面鋪裝整體性能和耐久性。

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