水泥混凝土橋面鋪裝病害成因分析及處治方法

■陳宇飛

(福建省龍巖市公路局漳平分局，漳平 364400)

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)際通行荷載不斷增大，橋梁的橋面鋪裝極容易出現(xiàn)不同程度的病害，這些病害的發(fā)展，直接影響到行車的安全舒適性，進(jìn)一步惡化還將影響到橋梁的主要部件，橋面鋪裝病害防治已成為國省道干線橋梁養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)。

本文結(jié)合梧溪中橋和大窯口中橋維修案例，分析水泥混凝土橋面鋪裝常見病害及其成因，提出可行的處治方法和維修注意事項(xiàng)。

1 工程概況

梧溪中橋位于省道S219線龍巖市漳平境內(nèi)，中心樁號(hào)K315+012，全長90m。該橋設(shè)計(jì)荷載為汽-20、掛-100，橋面寬度為凈-7.0+2×0.75。上部結(jié)構(gòu)為5×16m鋼筋混凝土空心板梁，橋面連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土雙柱式墩、鉆孔灌注樁，重力式U型橋臺(tái)。原橋面鋪裝采用C30防水混凝土，設(shè)計(jì)中線處鋪裝層厚14cm，該橋建成于2004年。

大窯口中橋位于省道S219線龍巖市漳平境內(nèi)，中心樁號(hào)K301+140，全長71m。該橋設(shè)計(jì)荷載為汽-20、掛-100，橋面寬度為凈-8.0+2×0.5。上部結(jié)構(gòu)為3×16m鋼筋混凝土空心板梁，橋面連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土雙柱式墩、擴(kuò)大基礎(chǔ)，重力式U型橋臺(tái)。橋面鋪裝采用C30防水混凝土，設(shè)計(jì)中線處鋪裝層厚14cm，該橋建成于2004年。

2 橋面鋪裝病害現(xiàn)狀及其成因分析

為了全面了解水泥混凝土橋面病害情況，2014年龍巖市公路局漳平分局組織對(duì)漳平市境內(nèi)管養(yǎng)的國省道橋梁的水泥混凝土橋面鋪裝病害進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)梧溪中橋橋面出現(xiàn)大量裂縫、坑槽，橋面連續(xù)處嚴(yán)重破碎等病害，如圖1所示；大窯口中橋橋面局部出現(xiàn)小坑槽及露骨等病害，如圖2所示。

圖1 梧溪中橋橋面連續(xù)處破碎坑槽

圖2 大窯口中橋橋面露骨

經(jīng)調(diào)查分析，病害的原因主要包括下面幾點(diǎn)：

(1)施工方面的原因，導(dǎo)致橋面鋪裝厚度不均，局部混凝土橋面鋪裝層偏薄，無法承受車輛荷載，或者鋪裝層鋼筋網(wǎng)的安放高度沒有滿足設(shè)計(jì)要求，前期鋪裝層表面產(chǎn)生龜裂，后期在荷載及滲水作用下病害迅速發(fā)展形成坑槽；

(2)主梁橫向連接或墩頂連續(xù)處施工質(zhì)量欠缺，導(dǎo)致鋪裝層出現(xiàn)反射裂縫；分幅施工時(shí)對(duì)接縫處的混凝土振搗不夠密實(shí)，在荷載及滲水作用下板角發(fā)生斷裂；

(3)施工時(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)不規(guī)范，鋪裝表面出現(xiàn)干縮裂紋，在車輛沖擊力作用下，表層脫皮，產(chǎn)生露骨。

3 病害處治方法及維修注意事項(xiàng)

水泥混凝土橋面鋪裝病害處治分為病害輕微時(shí)的局部修補(bǔ)和病害嚴(yán)重時(shí)的整體維修加固。

3.1 橋面鋪裝的局部修補(bǔ)

(1)使用混凝土表面修補(bǔ)料修補(bǔ)病害部位

筆者在國省道橋梁的水泥混凝土橋面修補(bǔ)實(shí)踐中，先后采用了多種修補(bǔ)材料，經(jīng)對(duì)比分析，結(jié)果如表1所示：

從使用情況來看，由北京華夏先河新材料有限公司生產(chǎn)的華夏一號(hào)修補(bǔ)料，抗壓強(qiáng)度增長快、粘接強(qiáng)度高、干縮性小、耐久性好，是一種較理想的修補(bǔ)材料，抗壓強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度增長如表2所示。該修補(bǔ)料的組分主要為堿渣復(fù)合煅燒物及鋁酸鈣等。

表1 多種修補(bǔ)材料性能比較

表2 華夏一號(hào)修補(bǔ)料抗壓強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

以往，水泥混凝土橋面鋪裝一旦出現(xiàn)坑槽、露骨等病害，往往維修困難，其中養(yǎng)護(hù)時(shí)間長，交通影響大、耐久性差是其主要原因。本次選用了強(qiáng)度增長快、粘接強(qiáng)度高、干縮性小的華夏一號(hào)修補(bǔ)料，對(duì)大窯口中橋的橋面鋪裝的局部露骨和小坑槽等病害進(jìn)行處治，施工后4h即開放交通。

(2)修補(bǔ)注意事項(xiàng)

修補(bǔ)坑槽的施工工藝及注意事項(xiàng)如下：

①沿病害部位外沿1cm以上用切割機(jī)切割出方正的形狀，隨后用電鎬鑿除。鑿除深度應(yīng)準(zhǔn)確把握，不得損傷到鋼筋網(wǎng)。鑿除后徹底清理碎塊和粉塵；

②澆搗混凝土前須將修補(bǔ)面用水充分濕潤，并將明水吸干；

③按照修補(bǔ)料∶粒徑 5mm 細(xì)石∶水=1：1.5：0.18 的配合比充分拌和，嚴(yán)格控制水灰比，并確保骨料的含泥量不超標(biāo)；

④用小型的平板振搗器振動(dòng)至混凝土表面上漿后抹面，待將初凝時(shí)拉紋，然后灑水覆蓋養(yǎng)生4～6h，即可開放交通。

修補(bǔ)露骨的施工工藝及注意事項(xiàng)如下：

①露骨面的松動(dòng)部分應(yīng)先剔除干凈，然后用混凝土銑刨機(jī)進(jìn)行拉毛處理；

②用高壓水沖洗修補(bǔ)面，注意應(yīng)將泥漿沖出作業(yè)面并防止回流；

③將修補(bǔ)面用水充分濕潤，并將明水吸干；

④用膠帶粘貼好修補(bǔ)面與相鄰板之間的斷縫；

⑤嚴(yán)格按照修補(bǔ)料∶水=1∶0.16的水灰比充分拌和，直接攤鋪在病害部位，抹平后待將初凝時(shí)拉紋；

⑥初凝后取出膠帶，灑水覆蓋養(yǎng)生4～6h后，用瀝青填縫料填充斷縫，即可開放交通。

3.2 橋面鋪裝的整體維修加固

(1)橋面鋪裝鑿除后重新鋪筑

梧溪中橋的橋面出現(xiàn)大量嚴(yán)重的坑槽，裂縫較多形成破碎板，對(duì)正常交通已造成不安全影響，經(jīng)檢查評(píng)定，橋面鋪裝的技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)度達(dá)到3類，采用的處治方法為將原鋪裝鑿除后重新鋪筑水泥混凝土。為避免鑿除時(shí)損壞到梁板，鑿除至離梁板30～50mm處為宜，在舊鋪裝層上植入錨筋(如圖3所示)，與新鋪裝層的鋼筋連接一體，以增強(qiáng)新舊鋪裝層的整體性。為避免增加恒載，新舊鋪裝層的總厚度與原設(shè)計(jì)鋪裝層厚度一致。

(2)維修注意事項(xiàng)

圖3 在舊鋪裝層上植入錨筋

①交通安全布控：應(yīng)優(yōu)先考慮橋梁施工時(shí)交通是否有繞行條件，這樣不但能減緩交通疏導(dǎo)壓力，避免交通安全事故，而且也能避免半幅通車時(shí)橋梁振動(dòng)對(duì)混凝土早期強(qiáng)度增長造成影響，提高維修使用壽命。若無繞行條件，則要編制好交通組織方案，確保足夠的交通疏導(dǎo)人員，安全警示標(biāo)志、夜間警示燈等，建立應(yīng)急救援預(yù)案。

②鑿除舊橋面：梧溪橋橋面設(shè)計(jì)橫坡度為1.5%，橋面兩側(cè)靠近人行道的位置的鋪裝層厚度比中線處少52mm左右，并且由于該橋建設(shè)施工時(shí)，梁板安裝高度參差不齊，部分鋪裝層厚度甚至不到6cm。為了防止鑿除作業(yè)時(shí)對(duì)深度掌握不當(dāng)，導(dǎo)致?lián)p壞梁頂板，因此要求施工人員在風(fēng)鎬鑿除作業(yè)時(shí)，先在每跨的每片梁頂范圍內(nèi)選取5～10點(diǎn)試鑿，初步掌握鋪裝層的厚度后，再實(shí)施大面積鑿除?？紤]到靠近人行道處的橋面鋪裝厚度較薄，臨近該處時(shí)應(yīng)逐步放慢鑿除速度，防止造成梁板損壞。鑿除工序完成后，在鋼筋安裝前，必須徹底清洗橋面碎渣。

③鋼筋的制作安裝：鋼筋進(jìn)場后，檢查出廠合格證明書和試驗(yàn)檢測報(bào)告單，并對(duì)鋼筋進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方能使用。安裝過程中，除鋼筋連接和接頭布置應(yīng)滿足規(guī)范要求外，尤其應(yīng)注意鋼筋網(wǎng)的安放高度。梧溪橋設(shè)計(jì)要求的鋼筋網(wǎng)安放位置為距離鋪裝層頂面以下25mm，在鑿除過程中發(fā)現(xiàn)，原有橋面施工時(shí)部分鋼筋網(wǎng)的安放位置位于鋪裝底部，沒有滿足設(shè)計(jì)要求，從而影響到鋪裝層表面的抗裂性能，造成了原有橋面的坑槽破損。為此，在維修加固過程中，將錨筋設(shè)計(jì)成“7”字型，并根據(jù)鋼筋網(wǎng)的安放位置調(diào)整錨筋長度(見圖3)，從而通過與錨筋的連接達(dá)到固定鋼筋網(wǎng)位置的作用。在橋面連續(xù)處，存在多層鋼筋網(wǎng)，通過短鋼筋進(jìn)行支墊，以確保鋼筋間距滿足設(shè)計(jì)要求。

④混凝土的澆筑與養(yǎng)生

首先，應(yīng)選定合理的混凝土配合比。梧溪橋的橋面鋪裝重鋪時(shí)采用的是C40防水混凝土，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，須注意的方面有：a、為確保防水性能，選擇合適的水灰比和砂率；b、因橋面連續(xù)處鋼筋密集，為保證該處混凝土密實(shí)，采用4.75～19mm的粗集料；c、為滿足防水、早通車的需要，摻入CNF-3型引氣早強(qiáng)高效減水劑。施工時(shí)及時(shí)根據(jù)集料的篩分和含水量情況調(diào)整施工配合比。

其次，為了減少混凝土在強(qiáng)度增長期間產(chǎn)生干縮裂紋，須注意的方面有：a、澆筑時(shí)間避開高溫時(shí)段。梧溪橋維修時(shí)正處在夏季高溫期間，因此將鋪裝層混凝土的澆筑時(shí)間安排在下午4點(diǎn)開始至夜間，半幅連續(xù)澆筑不留施工縫；b、二次收面后，進(jìn)行拉毛，隨后立即覆蓋塑料膜，3h后用浸濕的粗麻布覆蓋養(yǎng)生，日常的灑水應(yīng)能保證混凝土面濕潤不間斷；c、當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時(shí)，安排縮縫切割。墩頂中心正對(duì)的橋面連續(xù)處必須設(shè)置縮縫。切縫深度以2cm為宜，避免損傷鋼筋網(wǎng)。切割完后，及時(shí)灌注瀝青填縫料。

最后，覆蓋灑水養(yǎng)生14d后，對(duì)同條件養(yǎng)生的試件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可開放交通。

4 結(jié)束語

橋面鋪裝是公路橋梁橋面系的重要組成部分，如果在日常管養(yǎng)中不加以重視，任其病害發(fā)展，不但直接影響行車的舒適性，易引發(fā)交通安全事故，而且還會(huì)進(jìn)一步惡化導(dǎo)致承重構(gòu)件的損傷，從而減少橋梁的使用壽命。橋面維修時(shí)應(yīng)做好交通組織，尤其注意精細(xì)化施工，避免損傷梁體等主要結(jié)構(gòu)部位，提高維修質(zhì)量和壽命。經(jīng)回訪觀察，梧溪中橋和大窯口中橋的橋面鋪裝病害處治基本達(dá)到維修效果，該兩座橋于2014年8月按上述方法完成處治，經(jīng)過4年多的運(yùn)營，截止目前無發(fā)現(xiàn)明顯病害。