深圳高速公路股份有限公司 吳建明

水泥混凝土橋面鋪裝病害及預(yù)防措施分析

深圳高速公路股份有限公司 吳建明

近年來,隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)置建設(shè)的投入力度加大,越來越多的高等級的公路陸續(xù)建設(shè)起來。于此相伴橋梁的數(shù)量也在增加,然而很多橋梁在通車后不久便出現(xiàn)了橋面鋪裝大面積破壞,給交通運(yùn)輸帶來很多不便,也給維修工作帶來了新的難題。本文針對這個問題,結(jié)合具體工程案例,分析了橋面鋪裝病害的原因,并且具有針對性的提出了一些改進(jìn)措施,希望給廣大建筑工作者一點(diǎn)有益的參考。

水泥混凝土橋面鋪裝病害預(yù)防措施

目前,公路橋梁的橋面鋪裝一般都采用水泥混凝土,對于橋面鋪裝我國尚缺少成熟的經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致了廣大建筑工作者在進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時缺少依據(jù),更多的是憑借以往的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工,由此導(dǎo)致了一系列的質(zhì)量問題。據(jù)有關(guān)資料顯示,目前我國正在使用中的大中型橋梁有超過80%的不同程度的出現(xiàn)橋面鋪裝質(zhì)量問題,其中超過20%的橋梁已經(jīng)嚴(yán)重影響了正常交通運(yùn)輸,給人們生活帶來不便,也影響了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)。如何能采取有效的措施進(jìn)行防護(hù)就成為一個非常現(xiàn)實(shí)的問題。分析橋面鋪裝的質(zhì)量問題,無外乎有兩個方面,一個是設(shè)計(jì)原因,一個是具體施工原因。本文首先從以上兩個方面進(jìn)行了分析,然后提出了一些具有針對性的預(yù)防措施。

一、水泥混凝土橋面鋪裝病害的主要原因分析

水泥混凝土橋面鋪裝的病害問題主要是水泥鋪裝層的龜裂、漏筋和破碎。在現(xiàn)實(shí)中具體的表現(xiàn)特征是縱向裂縫、角隅破壞、局部坑槽等。嚴(yán)重影響了過往車輛的正常運(yùn)行,而且維修困難,容易出現(xiàn)反復(fù)。對此首先要分析其產(chǎn)生的具體原因,這樣才能做到在建筑施工中采取有針對性的措施,做到有的放矢。上文已經(jīng)說過,原因主要從設(shè)計(jì)和施工兩方面入手,下面將從這兩方面具體展開論述。

1.設(shè)計(jì)方面

(1)首先是水泥混凝土的厚度設(shè)計(jì)不足。現(xiàn)代的交通運(yùn)輸,有一個發(fā)展趨勢就是車速越來越快,載重越來越大、車流越來越大,尤其是現(xiàn)在普遍存在的超載問題,雖然國家三令五申的進(jìn)行治理,但是從目前效果來看,收效甚微。針對這種情況作為橋梁直接受力部位的鋪裝層就必須保證足夠的剛性強(qiáng)度和耐久性。而混凝土的厚度不足必然導(dǎo)致剛性降低,導(dǎo)致車輛的移動局部集中載荷拉應(yīng)力超過混凝土的承受極限,發(fā)生拉伸破壞就成為必然。

(2)鋪裝層的鋼筋配置沒有按受力筋配置。在橋面鋪裝設(shè)計(jì)中有一個普遍存在的設(shè)計(jì)誤區(qū),就是認(rèn)為橋面鋪裝混凝土不參與受力結(jié)構(gòu),所以在設(shè)計(jì)中只是按照結(jié)構(gòu)鋼筋標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),正是由于這個誤區(qū)就直接導(dǎo)致了鋼筋的密度不夠,鋼筋的型號不達(dá)標(biāo)。由此就造成橋面的早期開裂現(xiàn)象,而且由于鋼筋密度不夠直接影響鋪裝側(cè)的穩(wěn)定,也導(dǎo)致橋面的耐久性不夠。

(3)在設(shè)計(jì)中對縫隙重視不夠。由于在設(shè)計(jì)理念上對橋面受力缺少重視,于是就導(dǎo)致了對橋面混凝土縫隙的重視不夠,而這些縫隙恰恰會激發(fā)應(yīng)力集中,這便成為橋面的最薄弱環(huán)節(jié),也是橋面發(fā)生破壞的“導(dǎo)火索”。

2.施工方面

(1)混凝土施工選取的原材料不合格。原材料的不合格是導(dǎo)致了水泥混凝土龜裂和破碎的最直接的原因,尤其設(shè)計(jì)上的缺陷以及在施工過程中的質(zhì)量控制不佳,導(dǎo)致原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo),如細(xì)料中雜質(zhì)過高,壓碎指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn),而粗骨料的顆粒直徑不合格,達(dá)不到建筑要求。以上原因直接導(dǎo)致了混凝土的整體強(qiáng)度不佳,達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,發(fā)生破碎成為必然。

(2)橋梁的行車道板和水凝混凝土鋪裝之間存在“空鼓”現(xiàn)象。二者未能連結(jié)成一體,由于空鼓的存在就導(dǎo)致了鋼筋網(wǎng)起不到應(yīng)有的防裂加固作用,尤其其下沉以及上面保護(hù)層過大,這樣就導(dǎo)致橋面經(jīng)不起移動載荷應(yīng)力引起的反復(fù)振動,于是就會發(fā)生破壞。

(3)水凝混凝土鋪裝層厚度不夠。由于設(shè)計(jì)中的不夠重視,導(dǎo)致在施工中對橋梁下部結(jié)構(gòu)施工中和預(yù)置梁施工中對標(biāo)高缺少控制,產(chǎn)生過高現(xiàn)象,于是在安裝后才發(fā)現(xiàn)頂部標(biāo)高偏高,為了保證橋梁線路整體的高度不變,必然導(dǎo)致對鋪裝層厚度的削減,于是產(chǎn)生一系列后果,最直接的就是導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)的上下層之間的保護(hù)不夠,鋼筋網(wǎng)起不到加強(qiáng)加固的作用,混凝土橋面強(qiáng)度不夠,出現(xiàn)漏筋現(xiàn)象。

(4)混凝土養(yǎng)生不夠。道路工程一般工期都比較緊張,加之設(shè)計(jì)者本身對橋面鋪裝的應(yīng)力考慮不足,就導(dǎo)致了很多工程在施工完成后便匆匆開放交通。眾所周知,混凝土的養(yǎng)生必須及時而且需要一定的時間,必須在鋪裝完成后及時養(yǎng)生,達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度才可以開放。如果混凝土養(yǎng)生不足,就匆匆開放就會導(dǎo)致混凝土鋪裝的早期破壞,大大縮減了混凝土的使用壽命。

二、水泥混凝土橋面鋪裝病害的預(yù)防措施

上文對混凝土橋面鋪裝病害的問題進(jìn)行了分析,從設(shè)計(jì)和施工兩個方面進(jìn)行了闡述。下面針對上文提出的問題,結(jié)合實(shí)際施工案例提出一些預(yù)防和改進(jìn)措施。

1.設(shè)計(jì)方面

(1)必須保證鋪裝層有足夠的厚度。針對目前公路車流大、載重大、車速快的特點(diǎn),必須在施工設(shè)計(jì)中保證混凝土有足夠的強(qiáng)度。提高混凝土的厚度可以直接提升混凝土的強(qiáng)度,強(qiáng)度提升后由于車輛通過所產(chǎn)生的橋面鋪裝局部拉應(yīng)力就會相對減少,早期發(fā)生拉升破壞的概率就會大大降低。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),鋪裝層的厚度必須大于12cm,過厚也沒有必要,一般在12～18cm這個區(qū)間之內(nèi)較為合適。

(2)鋪裝層的鋼筋按受力筋配置。鋪裝層的鋼筋不應(yīng)該在設(shè)計(jì)中單純的按照結(jié)構(gòu)鋼筋進(jìn)行配置,而是應(yīng)該考慮應(yīng)力因素,按受力筋進(jìn)行配置。這樣就必須提高鋼筋的密度,而對于一些比較大的橋梁則考慮采用雙層縱橫方向的鋼筋,保證橋面經(jīng)受得住局部集中載荷所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn),對于鋼筋直徑的選取一般在8～10mm之間為宜,而對于上層網(wǎng)距采取15cm×15cm結(jié)構(gòu),下層的間距一般采用20cm× 20cm結(jié)構(gòu),保證鋼筋縱橫向的連續(xù)性。

(3)對橋面的鋪裝縫隙進(jìn)行有效的控制。橋面的縫隙很有可能成為橋面損壞的“導(dǎo)火索”。因此在設(shè)計(jì)中盡可能的減少縫隙的數(shù)量,一個有效的方法就是在設(shè)計(jì)中增加鋪裝網(wǎng)鋼筋的密度,這樣就可以大大的較少縫隙的存在。除此之外對于縱向工作縫的設(shè)置,應(yīng)該設(shè)置在車道分界線和車道之外,這樣就可以有效的減少荷載對縫隙的作用頻率。

2.施工方面

(1)嚴(yán)格控制建筑材料質(zhì)量。提升質(zhì)量意識,嚴(yán)控建筑質(zhì)量,對于粗細(xì)骨料必須進(jìn)行分類檢驗(yàn),合格后才可以使用,對于不合格的產(chǎn)品必須退回,嚴(yán)禁使用。對于配料中的沙石也要進(jìn)行認(rèn)真篩選,保證混凝土的質(zhì)量。

(2)使橋面混凝土和行車道板形成嚴(yán)密的整體。必須保證梁板與橋面鋪裝的緊密結(jié)合,對此在施工中對于梁板的預(yù)制環(huán)節(jié),采用拉毛的方法,一般都選取在垂直跨徑的方向劃槽,槽的深度一般在0.5cm與1cm之間,整個面都要進(jìn)行,沒延米控制在10～15道之間為宜。同時在綁扎鋼筋網(wǎng)之前必須保證梁頂?shù)那鍧?用鋼絲刷清除上面的雜質(zhì),用空壓機(jī)吹凈后進(jìn)行沖洗。

(3)在橋梁下部結(jié)構(gòu)施工以及預(yù)置梁施工中嚴(yán)格控制標(biāo)高。對于橋梁上下部的標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制,這樣才能保證橋面鋪裝的混凝土厚度達(dá)到要求。如果一旦對橋梁上下標(biāo)高控制失誤,切不可以采取減小鋪裝層厚度的方法來保證整體線路標(biāo)高,而是應(yīng)該與有關(guān)部門溝通提高橋梁線路的標(biāo)高。

(4)必須對混凝土做充分的養(yǎng)生。上文說過由于養(yǎng)生不足而造成的橋面鋪裝混凝土強(qiáng)度不夠,過早的破碎。據(jù)此必須保證在鋪裝完成后,對混凝土進(jìn)行及時、充分的養(yǎng)生,只有在混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后才可以開放通車。

三、工程案例-海門大橋頂部橋面鋪裝裂縫補(bǔ)強(qiáng)處理

海門大橋位于深汕汽車專用公路,在交工后不久發(fā)現(xiàn)橋面鋪裝裂縫。

1.經(jīng)檢查分析原因有以下幾點(diǎn):

(1)設(shè)計(jì)缺陷。在橋面鋪裝層鋼筋沒有按照受力筋配置,導(dǎo)致橋面經(jīng)反復(fù)受力后開裂。

(2)橋面鋪裝層過薄。由于設(shè)計(jì)標(biāo)高變動,為了保持線路標(biāo)高而減小橋面鋪裝層厚度,厚度減為8cm。

(3)鋪裝層鋼筋網(wǎng)緊貼梁面,導(dǎo)致漏筋。

2.處理方案

(1)重新按照受力配置設(shè)置鋼筋網(wǎng),增加鋼筋密度,提升橋面混凝土強(qiáng)度。

(2)鑿去梁表面2cm厚度,增加鋪裝層厚度。

(3)合理設(shè)置混凝土配合比,采取優(yōu)質(zhì)的原材料,骨料級配優(yōu)良。

(4)確保養(yǎng)護(hù)期,避免及早通車。

3.維修結(jié)果

經(jīng)過一個月的維修,橋面強(qiáng)度明顯提升,鋼筋網(wǎng)的合理布置較少了縫隙的存在,提升了橋面的耐久性,達(dá)到了預(yù)期效果。

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