瀝青混凝土橋面鋪裝層病害檢測與防治措施

彭潤勃

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙 410004）

0 引言

隨著我國公路橋梁建設(shè)水平的提高和通車?yán)锍痰脑黾?，在橋梁建設(shè)中對橋梁結(jié)構(gòu)安全性重視的同時，對于橋面鋪裝這一影響行車舒適性與安全性的結(jié)構(gòu)也越來越重視。在過去由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、施工不當(dāng)、汽車荷載的不斷增大等原因，并導(dǎo)致瀝青混凝土橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫、坑槽、基層松散、唧泥、車轍等病害[1]。影響橋梁本身結(jié)構(gòu)安全和行車穩(wěn)定性，使其在未達(dá)到設(shè)計使用年限就發(fā)生病害破壞。因此，對瀝青混凝土橋面鋪裝層耐久性和病害檢測與防治成為國內(nèi)外研究的熱點[2]。

1 病害檢測

本文以長沙市湘府路大橋為工程背景，其橋面在通車不久后，橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫、坑槽、基層松散等病害。發(fā)現(xiàn)上述問題后，立即對出現(xiàn)破壞的橋面進(jìn)行整體切除、清理，在切除界面涂刷瀝青防水粘接層后分層鋪筑并壓實瀝青混凝土的維修措施，但仍有部分維修橋面經(jīng)常出現(xiàn)破壞，沒有徹底根除病害。為了解主橋橋面質(zhì)量，徹底查明病害原因并采取有效防治措施，采用 FTD頻率為 1500kHz 的探地雷達(dá)對鋪裝層進(jìn)行檢測試驗。

1.1 檢測原理

探地雷達(dá)采用電磁波探測技術(shù)向鋪裝層內(nèi)發(fā)射一定強度的高頻電磁脈沖[3]，脈沖信號遇到鋪裝層內(nèi)不同的介質(zhì)時會發(fā)生反射和散射，探地雷達(dá)接收到脈沖信號進(jìn)行處理并生成波形圖，從而可直觀地判斷瀝青混凝土橋面鋪裝層內(nèi)部的缺損情況。探地雷達(dá)原理見圖 1。

1.2 檢測頻率與結(jié)果

使用探地雷達(dá)對主橋橋面內(nèi) 6 個車道進(jìn)行全面雷達(dá)掃描檢測，并對橋面出現(xiàn)明顯破損的部位進(jìn)行加強反復(fù)多次掃描。探地雷達(dá)掃描檢測發(fā)現(xiàn)該橋橋面鋪裝層病害主要出現(xiàn)在主跨跨中位置，邊跨基本沒有破壞，且北側(cè)幅橋面破損比南側(cè)幅嚴(yán)重，全橋鋪裝層破損面積達(dá)194.68m2。橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層的破壞順序是從下至上，表現(xiàn)在局部調(diào)平層結(jié)構(gòu)破壞。根據(jù)探地雷達(dá)掃描形成的波形圖可以發(fā)現(xiàn)，鋪裝層無破損橋面的波形圖波紋平順、路基密實，橋面狀況良好；而鋪裝層破壞的橋面則會出現(xiàn)波形圖起伏較大，波形圖雜亂無章。出現(xiàn)裂縫且未經(jīng)修補的鋪裝層厚度明顯低于設(shè)計值；修補后仍出現(xiàn)病害的橋面鋪裝層局部出現(xiàn)空隙或雜質(zhì)；鋪裝的基層松散嚴(yán)重，表面出現(xiàn)坑槽。進(jìn)行橋面修復(fù)時，對病害部位進(jìn)行復(fù)測，發(fā)現(xiàn)實際鋪裝層內(nèi)部結(jié)構(gòu)與雷達(dá)掃描的波形圖相符合。雷達(dá)波形圖與鋪裝層病害情況分析見表 1。

圖1 探地雷達(dá)原理示意圖

2 病害成因分析

根據(jù)探地雷達(dá)對橋梁檢測結(jié)果，總結(jié)橋梁的病害原因有以下幾方面：

（1）汽車荷載是造成橋面鋪裝層出現(xiàn)病害破壞的主要原因[4]。汽車荷載是一種局部移動的集中荷載，當(dāng)局部集中荷載作用于橋面時，橋面鋪裝層在主梁跨中會產(chǎn)生正彎矩，在長期荷載作用下，跨中部位易產(chǎn)生撓曲破壞，故檢測中出現(xiàn)的病害主要集中于跨中位置。而邊跨區(qū)域產(chǎn)生的撓曲變形較小，故邊跨區(qū)域出現(xiàn)病害的情況較少。并在這一局部集中荷載作用下，橋面會產(chǎn)生應(yīng)力集中，使混凝土中的微觀裂縫發(fā)生較大的拉應(yīng)力集中

造成微觀裂縫的發(fā)展，最后在主拉應(yīng)力的作用方向產(chǎn)生拉伸破壞。由于混凝土鋪裝層中的應(yīng)力集中現(xiàn)象導(dǎo)致橋面鋪裝中的所有縫隙都產(chǎn)生嚴(yán)重的拉應(yīng)力集中，鋪裝層中的縫隙為薄弱部位，會不斷向周圍發(fā)展從而產(chǎn)生裂縫。

表1 雷達(dá)波形分析表

（2）瀝青鋪裝橋面常會出現(xiàn)油皮，隨著汽車荷載的不斷沖刷，薄層油皮會越來越嚴(yán)重，出現(xiàn)網(wǎng)裂現(xiàn)象，隨著網(wǎng)裂的發(fā)展，橋面的縫隙不斷擴(kuò)大，雨水的侵入和荷載作用會沖刷粘結(jié)層，導(dǎo)致裂縫逐漸發(fā)展形成龜裂并導(dǎo)致脫層。

（3）混凝土調(diào)平層厚度較薄，橋面板鑿毛處理不足且有較多灰塵雜質(zhì)，個別箱梁頂部平整度較差，還有個別凸起，造成局部調(diào)平層厚度損失，橋面板與鋪裝層之間粘結(jié)不夠緊密[5]，出現(xiàn)“兩層皮”現(xiàn)象。當(dāng)行車量增大，薄弱部位無法承受過大的荷載，導(dǎo)致鋪裝層會出現(xiàn)開裂與局部脫空現(xiàn)象，應(yīng)力應(yīng)變的擴(kuò)大導(dǎo)致調(diào)平層出現(xiàn)的開裂現(xiàn)象發(fā)展到瀝青面層，形成橋面可見的病害。

（4）橋面多次維修仍產(chǎn)生破壞，由于在維修后交通開放的需要，施工時間短造成鋪裝層壓實度不夠，且施工接縫處密封性較差，雨水易滲透進(jìn)入鋪裝層內(nèi)，對粘結(jié)層進(jìn)行沖刷，使橋面板與鋪裝層分離，降低粘結(jié)性能[6]。甚至雨水會下滲進(jìn)入鋼筋網(wǎng)造成鋼筋銹蝕。

（5）通車以來缺少對瀝青混凝土鋪裝層的檢測維護(hù)[7]，瀝青混凝土在長期疲勞作用下，本身性能有所下降成為反復(fù)出現(xiàn)病害的原因之一。

3 病害防治措施

針對造成瀝青混凝土橋面鋪裝出現(xiàn)病害的原因，采取以下防治措施減少橋面鋪裝出現(xiàn)病害：

（1）對于鋪裝層出現(xiàn)的裂縫，可視裂縫寬度不同采取不同的灌縫處理措施。細(xì)微裂縫可直接采取瀝青灌縫處理；輕微裂縫首先進(jìn)行擴(kuò)縫至深度 7cm，寬度不大于 1cm，再采用高強的環(huán)氧樹脂混凝土進(jìn)行灌縫，表面再采用瀝青混凝土灌縫；中等裂縫首先下鑿 10cm，并采用鈀釘將裂縫進(jìn)行連接，再用高強的環(huán)氧樹脂混凝土進(jìn)行灌縫，表面再采用瀝青混凝土灌縫。

（2）橋面板頂處混凝土粗糙程度不夠理想，故易造成鋪裝層粘結(jié)性不夠而產(chǎn)生破壞。采用人工操作普通的鋼絲刷進(jìn)行刷毛處理，在初凝后需掌握好刷毛工藝的時間，才可均勻刷毛，表層平整、粗糙合適。

（3）對于由浮漿所導(dǎo)致的車轍和壅包病害，首先鏟除出現(xiàn)病害部分的瀝青混凝土鋪裝層，徹底清理橋面浮漿，重新鋪設(shè)瀝青混凝土鋪裝層。

（4）對于橋面破壞嚴(yán)重以及多次修補仍出現(xiàn)病害的部位，首先鑿除出現(xiàn)病害的瀝青混凝土鋪裝層[7]和調(diào)平層的水泥混凝土直至調(diào)平層鋼筋網(wǎng)完全露出，對混凝土表面進(jìn)行清理后增植“Г”型剪力銷釘，并與原鋼筋網(wǎng)進(jìn)行焊接。鋼筋網(wǎng)布置處理后澆筑高韌性的環(huán)氧瀝青混凝土，待環(huán)氧瀝青混凝土固化后再鋪裝瀝青混凝土鋪裝層。

（5）混凝土橋面應(yīng)重視防水處理。防水層的主要材料為瀝青或改性瀝青防水卷材，防水卷材應(yīng)當(dāng)全橋面鋪設(shè)，保證無漏鋪、破洞、錯層、折疊、彎翹等現(xiàn)象。合理布置泄水孔位并保證孔底標(biāo)高低于橋面頂部至少1cm，泄水孔周圍鋪裝層應(yīng)當(dāng)傾斜布置，保證雨水能及時排出橋面。

（6）對于橋面出現(xiàn)松散和坑槽部位，首先需要將出現(xiàn)破損部位的瀝青混凝土鋪裝清除干凈，在坑底和四周涂刷乳化瀝青，然后用熱拌瀝青材料混合料進(jìn)行鋪裝，對于坑槽厚度大于 5cm 部位，需分兩至三層進(jìn)行瀝青混合料的夯實，為防止雨水下滲，在瀝青混凝土鋪裝完成后還需用乳化瀝青對縫隙進(jìn)行密封處理。

4 結(jié)語

橋面鋪裝作為影響橋梁公路運行質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在工程設(shè)計、施工、維護(hù)等各過程中必須引起高度重視。對常見橋面鋪裝層出現(xiàn)的破壞類型進(jìn)行成因分析，并針對不同形式的破壞提出有效的防治措施，提高橋面鋪裝層的工程質(zhì)量，修建安全可靠、平整舒適、穩(wěn)固耐久的瀝青混凝土橋面。