瀝青混凝土橋面鋪裝病害成因和防治措施

顧東亮

摘要：本文分析了瀝青混凝土橋面鋪裝病害的表現形式和成因，并提出了相應的處理措施，供大家參考。

關鍵詞：瀝青混凝土；橋面鋪裝；病害處理措施

1 前言

橋面鋪裝層直接承受行車荷載、梁體變形和環境因素的作用，其變形和應力特征與主梁及橋面板結構型式密切相關，一方面可分散荷載并參與橋面板的受力，另一方面起聯結各主梁共同受力的作用。既是橋面保護層又是橋面結構的共同受力層，所以具有足夠的強度和良好的整體性，并具有足夠的抗裂、抗沖擊、耐磨性能。現行規范對瀝青鋪裝結構的設計主要從所用材料、做法及厚度等方面作了指導性的說明，關于具體的設計理論與方法還是空白，鋪裝層的設計無章可循。這就造成了在實際設計中，橋面鋪裝層只作為橋梁工程的附屬結構，設計者對其甚少花費精力，從而為橋面鋪裝的早期損壞埋下了隱患。因此，應加快對橋面鋪裝，特別是結構破壞機理和設計理論方面的研究。

2 病害的表現形式

瀝青面層的主要破壞形式主要有兩方面，一方面是瀝青混凝土面層內無確定面的剪切變形，由于鋪裝層與橋面板層間結合面粘結力差，抗水平剪切能力弱，在水平方向上產生相對位移發生剪切破壞，出現推移、擁包的病害。另一方面是因溫度變化并伴隨橋面板和梁結構的大撓度而產生裂隙，在車輛荷載及滲入水的作用下產生面層松散和坑槽破壞。

在設防水層的水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝，在行車作用下的破壞形式一般為剪切破壞，常表現為擁包和推移現象。此外，瀝青混凝土橋面鋪裝中，在橋梁的一些特殊部位產生開裂，如簡支梁的制作部位以及梁橋的受拉部位等等。目前水泥混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝層比較突出的問題主要有：(1)橋面早期破壞嚴重，橋面出現車轍、擁包、網裂、龜裂、瀝青面層剝落、產生坑槽，甚至出現防水混凝土鋪裝層外露，極大地影響了行車的舒適性，嚴重影響行車安全。(2)橋梁上部結構及鋪裝結構的耐久性不足，主要是由于鋪裝層難以阻止水的滲入，滲入水沿橋面裂縫進入主梁，造成主梁鋼筋的腐蝕，在行車荷載和溫度作用下，加速主梁和面層的變化，降低橋梁壽命，特別在橋面負彎矩處此現象尤為明顯。

3 瀝青混凝土橋面鋪裝破壞原因分析

3.1 結構理論與設計方面的因素

橋梁的結構理論中對橋面鋪裝層的計算分析論述幾近于零，現行規范中只給定了厚度的推薦值，面鋪裝是一個受力復雜的動力體系，各種形式的主梁及鋪裝本身的構造均影響其應力的分布。

《公路鋼筋混凝土及預應力預應力混凝土橋涵設計規范》規定：如無更精確的計算方法，箱形梁也可參照T形梁的規定處理。從眾多箱梁的設計來看，大部分設計者對箱梁構件是按T形梁進行處理的。而箱梁的實際受力雖有近于T梁的一面，又有異于T梁的一面，對于連續箱梁差別更大。尤其是近年來箱梁的橋面越來越寬，橋跨與橋寬之比越來越小，如果箱梁仍按T梁那種長細桿件設計配筋，就越來越不適宜了，導致按梁設計的箱梁骨架鋼筋在實際受力狀態下難以像T梁主筋那樣發揮應有的作用。所以，設計時采用的假設狀態與箱梁的實際受力狀態并不一致。

隨著材料工業的發展，橋梁承重結構的改進，使橋梁主梁能以較柔的結構達到受力的要求，高等級公路大跨橋梁的橫向越來越寬。特別在設計計算中側重于主梁縱向的計算分析，對橋梁橫向剛度重視不足，橫向構造措施不利使橋面鋪裝分擔了過多的次內力。

對于連續梁橋、拱橋及懸臂梁橋等橋型結構，由于荷載的作用而產生負彎矩或拉力，使橋面鋪裝層受到拉力的作用而產生負彎矩區裂縫，從而造成橋面鋪裝的損壞。

在對高速公路進行交通組織管理中，由于車道功能的不同，人為強制地使橋梁結構運營始終處于偏載狀態，使主車道的鋪裝承擔了比超車道高得多(量值可達三至四倍)的運營應力水平，加快了主車道鋪裝層的疲勞。特別是隨著私營運輸業的發展，貨運業主為追求短期經濟利益，通過改變車廂結構，如加長車廂和加高車軸彈簧等，使汽車的載重、軸重及輪載成倍增加。這些車輛對鋪裝層具有嚴重的損壞作用，并使橋梁結構局部超載，加快了主車道鋪裝層的病害發展。因此，在設計中應根據運營中車輛荷載的實際分布情況，在明確了橋梁結構受力的基礎上，對橋面鋪裝層進行受力計算。

3.2 施工工藝方面的因素

鋪裝層厚度偏小。由于橋梁上部結構在施工中支架的沉降及預應力反拱無法十分準確地預測，或由于施工工藝控制欠佳，施工中主梁頂面標高與設計值相符是比較困難的，一般在測量主梁頂面標高后對其進行調整以保證橋面的厚度。如果調整不好，就會造成鋪裝層厚度不均，使有的地方厚度偏小。梁頂清理不利，造成鋪裝層與主梁結合欠佳。

復合式橋面鋪裝層的下層即水泥混凝土鋪裝層的平整度差，將會直接影響上層瀝青混凝土的攤鋪厚度和平整度，進而影響整個橋面鋪裝層的使用。

3.3 橋面防水層的影響

由于柔性防水層的強度與主板和鋪裝層的強度有差異，它的存在使上部結構按模量形成剛一柔一剛的板體受力體系，中間柔性夾層會增大橋面板板中部的板底拉應力。處于防水層上的鋪裝層一經開裂，在車輪的動力荷載作用下，彼此間的縫隙越來越大，直到松散脫落。另外，防水層的使用使鋪裝層發生剪切破壞的機率大大提高。

3.4 橋面鋪裝復雜受力的因素

與一般道路上所鋪筑的瀝青混凝土相比，橋面鋪裝受橋梁結構影響較大，在荷載作用下，梁體會產生較大的撓度與變形，從而橋面鋪裝材料處于復雜的受力狀態，當材料不能滿足梁體變形的要求時，便產生大面積的裂縫。

4 病害防止措施

由于現行橋面鋪裝設計及施工工藝等方面的不足， 常引發一些橋面鋪裝病害，針對經常發生的病害，結合多年的施工經驗，逐步摸索出一些能夠減少橋面鋪裝病害的防治措施供大家參考。

橋面鋪裝防水混凝土標號提高到40號，厚度增大到10-12cm，鋼筋直徑加大至l2，提高了鋪裝層的整體強度，已適應交通量及車輛荷載的增長。

嚴格控制施工質量，梁板頂面鑿毛露出骨料3~5cm，并用高壓氣泵泵水槍清理干凈；嚴格控制混凝土配合比及坍落度，使混合料具有良好的和議性；混凝土須采用低收縮配方以減少收縮裂縫。

為使橋面鋪裝與梁板結合緊密，使橋面鋪裝共同參與受力，同時固定橋面鋪裝鋼筋的位置，可采用"植"筋技術。即在空心板頂按一定間距鉆孔，孔深要大于錨固長度，孔徑略大于鋼筋直徑，用高壓氣泵將孔清理干凈后，灌入調配好的環氧樹脂膠液并植入鋼筋，待膠液固化并達到強度后，將植入的鋼筋與橋面鋪裝鋼筋牢固焊接后，再澆注防水混凝土。

在混凝土中參加鋼纖維或聚丙烯纖維，以提高混凝土的整體性，防止開裂。

在墩頂負彎矩區，設置加強鋼筋，減少鋪裝層頂開裂。可取消鋪裝層上的瀝青路面，將鋪裝層加厚，并設置雙層鋼筋網；或在鋪裝層與瀝青路面之間鋪設防水卷材，以改善橋面層的破壞。

冬季采用專用除雪劑或機械手段進行除雪，減少鹽水對混凝土的腐蝕。

5 結束語

鋼筋混凝土橋面瀝青混凝土鋪裝結構的早期病害與橋梁結構、鋪裝結構、材料、環境條件及施工等方面的因素有關。合理解決橋面鋪裝問題要從理論分析、結構計算和試驗等方面人手，目前，需要加快橋面鋪裝的深入研究、提出合理的指標和相關參數為設計提供依據，開發新材料，改進鋪裝技術，嚴格控制施工質量降低橋面鋪裝結構的病害，提高橋梁的耐久性。