浅谈桥面铺装层破坏原因及解决措施

浅谈桥面铺装层破坏原因及解决措施

王政

330724199405071613  浙江杭州

摘要：随着高速公路的快速发展，高速公路桥梁结构型式得到了不断的创新，桥梁跨度也越来越大，但就目前桥面铺装的情况来看，设计与施工大多沿用传统的习惯做法，已不能满足重载、重交通的发展要求，使得通车不久后的桥面铺装层逐渐产生起皮、泛砂、剥落、露骨、空鼓、开裂、松散和破碎等现象，严重影响了行车安全和舒适性以及桥梁的使用寿命。因此，如何采取有效措施，例如优化设计、采用抛丸处理工艺、滑模摊铺等施工方法来提高高速公路桥面铺装的耐久性，保证高速公路桥面铺装的工程质量，是工程建设者必须长期努力解决的问题。

    关键词：桥面铺装层  破坏 措施

  一、桥面铺装的基本性能、力学特性

   （一）桥面铺装的基本性能

   铺装层应具有足够的强度和良好的整体性能，并且能满足抗裂、抗冲击、耐磨耗等。概括来说桥面铺装应具有以下性能：1.应具备优良的抗疲劳抗开裂性能。2.铺装层材料应具备

良好的稳定性。3.完善的防水排水体系。4.良好的层间粘结力。5.对桥面板变形的追随性。6.良好的平整度及抗滑性能。

    （二）铺装层的力学特性

    1.桥面铺装层受力滞后于主梁。铺装层施工前，主梁要受力。当施工到铺装层材料固化时刻主梁要受力，但是此时桥面铺装层还是不受力，即处于一种无应力状态。直到车辆荷载、温度荷载和由于主梁的收缩徐变等作用下铺装层才开始受力。

    2.疲劳破坏是铺装层破坏的主要原因之一。当车轮作用在铺装层上时，在车轮与铺装层的接触面内铺装层是处于受压状态。而在接触面的周围铺装层是处于一种受拉的状态，当很多车辆不停地在铺装层上通过时，铺装层就处于一种拉压交错的状态，每天成千上万次的拉压交错受力，导致了铺装层的破坏。

3. 铺装层的受力由多部分构成。铺装层的总应力=车轮作用下铺装的弯曲应力+车轮作用下的接触应力+永久荷载(混凝土的收缩徐变)作用下铺装层的应力+温度荷载作用下铺装层的应力。

    二、桥面铺装层破坏原因分析

   （一）构造原因。
　　桥面板刚度不足。对于部分桥梁为了减轻恒载，以增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度时造成桥面板刚度不够，在重荷载的作用下引起较大的形变，加上车辆的连续冲击震动，使桥面板及铺装层出现开裂，且发展迅速。
　　铺装层与梁表面粘结弱。在桥面进行铺装前没有将结合表面清洗干净，凿毛的密度和深度不够，导致铺装层与梁面之间的粘结能力不足，在荷载作用下铺装层与主要承重构件不能以一个整体工作来承受外荷载，破坏了混凝土的整体性，在行车的剧烈冲击和荷载作用下容易使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。
　　负弯矩的影响。对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构，由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力，使桥面铺装层受到拉力的作用而容易产生裂缝，从而造成桥面铺装的损坏。四是桥面防水层的影响。由于防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异，中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底拉应力，处于防水层上的铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载作用下，彼此间的缝隙越来越大，直到松散脱落。

   （二）施工原因。
　　铺装层的厚度偏小。由于施工因素造成梁表面高出设计标高，或由于整桥面纵横坡、施工工艺控制欠佳等原因，施工中主梁顶面标高与设计值相差较大，一般在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度，如果调整不好，就会造成铺装层和都不均，使桥面铺装层局部过薄，削弱了桥面铺装层的刚度和承载能力，这也是桥面早期损坏的原因之一。
　　铺装层内钢筋网错位。钢筋网在进行绑扎和浇注混凝土的自重压力，导致其紧贴桥面板而改变原设计钢筋网位置，削弱了钢筋网的分布筋作用承受荷载的能力，尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层，容易因此而出现桥面裂缝等损坏现象。
　  混凝土质量的影响。混凝土的施工质量直接影响桥面铺装层的寿命。混凝土的原材料、级配、拌合物的和易性较差或时光能够控制不良混凝土中蜂窝、麻面、强度降低等缺陷，这些缺陷破坏了铺装层的整体性，降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲及耐磨的能力，使铺装层建成后经短期荷载作用容易发生混凝土的破坏。

   （三）外界影响
　　过早通车。桥面铺装完成后过早地开放交通，造成桥面在强度未达到设计强度，形变未稳定的情况下过早承受外来荷载作用，容易造成桥面铺装的早期损坏。
　　荷载过大及冲击影响。对于木匠前增长较快的重材交通及超载、改装违章车辆的增加，加重了桥面铺装层的负荷，并且轴重的增加形成较大的冲击荷载，在路面不平整或桥面伸缩缝、施工预留缝等有高差的地方，冲击作用更趋明显，造成铺装层特殊位置或局部的先期破坏，并促使破坏向其他部位的扩展恶化。
　　交通组织和交通差异。在公路交通组织管理中，由于车道功能的不同，使桥梁结构运营始终处于偏载状态，加快了主车道铺装层的疲劳，使主车道铺装层容易发生各种病害并以较快的速率发展。由于地区性经济发展所需物资的不同，使行驶运输车辆进入和驶出某地的载重差别较大，造成铺装层两侧病害发展及破坏程度相差较大，影响铺装整体使用寿命。桥面铺装的损坏一般是上述某几种因素综合作用（影响）下而产生的，因此，具体确定铺装早期损坏原因应从各个方面来进行综合分析。

三、混凝土桥面铺装病害处治措施
   （一）完善桥面系的结构设计
  抓好前期设计工作，保证最小设计厚度(不小于8 cm)，设置厚度均匀，达到较为理想的受力状态；在梁体顶层应设计与桥面牢固结合的预留钢筋；预应力梁跨中起拱高度设计时要充分考虑对桥面厚度的影响，施工时一般按墩台、支座设计高程进行控制；适当增加桥面混凝土厚度和钢筋网格密度，加大钢筋直径；对于需要调整横坡的桥梁，应在墩台帽处及梁板顶面进行调整，不宜最后在桥面铺装内一次调整，这样不利于桥面厚度控制。 
    在进行梁体及行车道板设计时，对于外悬桥面板、连续梁等结构的负弯矩处，以及桥面分缝处各板块角部等位置，桥面铺装层受到了拉应力的作用。为此，设计时对这些部位除了桥面板考虑负弯矩配筋外，在桥面铺装层内增设负弯矩的受拉钢筋，以防桥面在此出现病害。优化桥面排水系统的设计，确保桥面排水畅通，不积水。 
   （二）增强桥面砼与梁顶面的层间结合力
  桥面钢筋绑扎前必须对梁顶彻底清理，凿除表面的水泥砂浆、松软层、浮渣和浮浆，清除梁板顶面的松散混凝土、油污、张拉槽内的杂物等，对梁体顶面进行凿毛处理，露出石子，清扫后用气泵或高压水冲洗干净。凿毛采用抛丸处理工艺，效果较好：抛丸处理工艺能够一次将混凝土表面的浮浆、杂质清理和清除干净，最重要的是同时能对混凝土表面进行打毛处理，使其表面均匀粗糙，大大提高了混凝土层面间的粘结强度。而且在此过程中，抛丸处理工艺还能充分暴露混凝土的裂纹等病害，以便提前采取补救措施。 
   （三）保证桥面砼的厚度
   桥面铺装施工前，应认真检查梁板顶面的高程，以免出现桥面铺装层厚度不一致，造成过薄或厚薄交界处成为薄弱断面，在混凝土收缩时，难以承受拉应力而开裂；特别应注意齿块混凝土的高度，不能影响桥面砼厚度。梁板顶面的高程必须满足桥面铺装的厚度要求，对超高的部分、负弯矩张拉齿块处多余的混凝土、不密实的混凝土必须提前进行凿除处理。要严格控制梁顶面平整度，抹面时应用脚手板搭于两侧滑道上，木板数量、刚度要足够，工人站在木板上进行抹面，边抹边用3 m直尺，纵向、横向校核平整度，保证桥面铺装具有良好的大面平整度，严禁出现坑洼积水现象。防止梁顶面不平整而增加其与混凝土界面的摩擦阻力，致使薄弱桥面开裂。 
   （四）确保桥面砼的强度
  严格控制混凝土配合比，使用级配良好、各项质量指标均达标的砂石材料，严把水泥检验关，确保砼的强度合格。混凝土应有良好的和易性，坍落度应控制在3--5 cm。使用泵送砼时，应掺加减水剂，坍落度在满足施工机具和规范要求的同时应尽量减小到下限。

正确的钢筋网定位能增强桥面的抗裂性能，提高砼的整体强度。钢筋长度为铺装层厚的80％左右，双向间距均约50cm。定位筋一端与钢筋网焊接，另一端竖立支撑在梁面之上，对钢筋网实行多点支撑。钢筋绑扎完毕经检验合格后，应尽快进行桥面混凝土的浇筑，浇筑混凝土前，禁止一切车辆和闲杂人员在绑扎好的钢筋上通行，以避免钢筋扭曲变形和移位。 
   （五）加强交通管制。做好成品保护工作
  应加强交通管制，尊重科学，不能人为地提前开放交通。混凝土未达到设计强度以前，禁止任何施工机械在上面作业或通行，同时，还应对超载车辆进行严格的控制。 
    应对桥梁各结构部位进行定期检查，发现病害及时处理，病害发现得越早、处理起来就越容易。发现裂缝后应采用凿v形槽环氧砂浆或沥青等化学补强剂嵌补法、钢筋网混凝土补强加固法、钢纤维混凝土桥面补强法、混凝土粘结剂或环氧树脂表面封涂修补或浇筑涂层修补法等尽早处理，保证施工质量。 
   四、结束语

    桥面铺装层虽然在桥梁中所占的体积并不是很大, 但其对交通的影响是非常大的, 如果出现裂缝或起皮, 对上面的沥青混凝土路面的寿命产生较大的影响, 交工后的营运阶段的养护费用会大幅地增加, 所以加强施工阶段的控制意义重大。针对钢筋混凝土桥桥面铺装产生早期裂缝病害的原因在设计和施工阶段采取相应措施, 在一定程度上是可以延长桥面铺装层的使用寿命。

参考文献
[1]刘国杰．特大桥梁沥青铺装层层间稳定性试验研究[J]．公路交通科技，2007(6)：6～ 7

[2]中华人民共和国交通部．JGT 80／-2004公路工程质量检验评定标准[s]．北京：人民交通出版社，2004．