試析橋面瀝青砼鋪裝早期破壞的原因與預防措施

鄭貴華

摘 要：橋面瀝青砼鋪裝層早期破壞的原因比較復雜，本文從橋面砼的施工質(zhì)量、梁體撓度及梁板支座設計與施工方面的影響，分析了橋面瀝青砼鋪裝層早期破壞形成的原因，有針對性地提出了避免橋面瀝青砼鋪裝層早期破壞的預防措施。

關(guān)鍵詞：橋梁 瀝青砼鋪裝 破壞原因 預防措施

中圖分類號：U4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0049-02

許多公路的橋面瀝青砼鋪裝層出現(xiàn)了早期破壞的現(xiàn)象，這對行車造成了諸多不便，同時也對橋梁本身造成了一定程度的危害。究竟是什么原因造成橋面瀝青砼鋪裝層早期破壞？經(jīng)過調(diào)查后發(fā)現(xiàn)：如瀝青混合料組成設計不當；鋪裝層壓實度不足，易滲水而后產(chǎn)生離析；橋面砼平整度差；鋪裝前刷毛不徹底，表面有浮漿，層間污染嚴重；排水不良；橋面鋪裝厚度不均；梁板支座上下支承面脫空或不密貼，導致橋面鋪裝層沿鉸縫方向出現(xiàn)縱向裂縫等等。針對這些現(xiàn)象，分析橋面瀝青砼鋪裝層破壞形成的原因，探討預防橋面鋪裝層破壞的對策便成了一個急需解決的課題。

1 瀝青砼鋪裝層早期破壞形成原因

大多數(shù)橋面的瀝青砼鋪裝層按照路面結(jié)構(gòu)分為中層面和表層面兩層，一般厚度均為4 cm+5 cm以及4 cm+6 cm。有的做橋面瀝青砼鋪裝層的公路在使用兩年之后就出現(xiàn)嚴重損壞，尤其是大跨徑橋梁。在此，就瀝青砼鋪裝層早期破壞形成的原因談幾點看法：

1.1 瀝青混合料組成設計不當

在設計熱拌瀝青的混合料配合比過程中分為目標配合比設計階段、生產(chǎn)配合比設計階段及生產(chǎn)配合比驗證階段。瀝青混合料使用的材料種類、礦料級配或者瀝青用料都由配合比設計決定。配合比設計采用馬歇爾試驗設計方法。

混合料組成設計既要滿足規(guī)范中的要求，又應結(jié)合實地需要有所側(cè)重，但現(xiàn)實確定的生產(chǎn)配合比往往滿足不了這一要求，關(guān)鍵是驗證階段工作未做好，生產(chǎn)用的標準配合比出了問題。此外，礦質(zhì)集料需求量大，生產(chǎn)雜，進料難免有吃“百家飯”的現(xiàn)象，在進行組成設計時的礦質(zhì)集料的取樣沒有代表性，因此導致設計結(jié)果不準確；馬歇爾試驗時，試驗人員未抓住細節(jié)要領，排除異常離散數(shù)據(jù)，致使試驗結(jié)果出現(xiàn)偏差，這些都是造成瀝青混合料組成設計不當?shù)脑颉?/p>

1.2 鋪裝層壓實度不足，易滲水而后產(chǎn)生離析

壓實度不足，造成孔隙率增大，鋪裝層滲水，造成瀝青砼鋪裝層離析。當孔隙率為12%左右時，滲入的水又不易蒸發(fā)。這樣在冬季，孔隙中的水凍脹使離析部分的瀝青砼脹裂破碎。在夏季，離析部分的空隙水，在輪壓作用下，產(chǎn)生巨大真空壓力，沖開瀝青鋪裝層和砼接觸面，使更大面積進水。車輪離開時產(chǎn)生真空抽吸力，使孔隙水在離析層內(nèi)高速運動沖洗碎石油膜，進而碎石間失去粘結(jié)力而松散。松散的碎石在車輪的反復碾壓下，互相磨擦產(chǎn)生大量石粉，也磨蝕了砼鋪裝層的表面。這種混合粉料在一次又一次的輪壓作用下，由薄至厚，由近到遠地塞入瀝青鋪裝層與砼鋪裝層之間。由于粉料越磨越多，填塞面積越來越大，局部破損面積越來越大，使車輛對橋面沖擊力加大，瀝青砼鋪裝層形成擁包，車輛沖擊力更大，形成惡性循環(huán)。

1.3 橋面水泥砼平整度差

造成橋面水泥砼平整度差的原因有：砼材料規(guī)格要求不嚴，配合比不準；未使用有效機械施工，局部采用人工找平，操作不當；未按控制高程施工；抹面時間控制不當，砼水灰比控制不嚴，坍落度過大，表面浮漿過多，干縮后出現(xiàn)洼跡；砼初凝前被踩壓過，表面不平整等。這些因素致使瀝青砼鋪裝平整度難以達到設計要求，在車輛荷載引起的垂直力和水平力的綜合作用下，使瀝青砼鋪裝結(jié)構(gòu)層內(nèi)產(chǎn)生的剪應力超過材料的抗剪強度，因此形成破壞。

1.4 鋪裝前刷毛不徹底，表面有浮漿，層間污染嚴重

橋面水泥砼刷毛不好，不粗糙，或表層有浮漿、塵土、雜物或油污，鋪裝前未清洗干凈，使得砼橋面摩阻力小，瀝青砼與橋面水泥砼之間結(jié)合不好，以致形不成整體，易產(chǎn)生推移，形成波浪、擁包現(xiàn)象。

1.5 排水不良

橋面排水不良形成的原因主要有：橋面防水砼結(jié)構(gòu)層不平整，瀝青鋪裝層碾壓后表面平整度差，易積水；泄水孔位置不合適或高程太高、泄水孔堵塞；橋面橫坡不符合設計要求等。由此，瀝青砼鋪裝層浸水后產(chǎn)生水毀。

1.6 梁體撓度超標，致使鋪裝層厚度不均

在預應力橋梁施工中，無論是預制梁還是現(xiàn)澆梁，由于預應力的作用，在抵消自重力的影響后，梁體將產(chǎn)生上撓度，上撓度過大時，將使橋面鋪裝產(chǎn)生困難，導致橋面鋪裝層在跨中較薄而支承點處較厚，常常不能滿足設計厚度的要求。厚薄不均的瀝青砼鋪裝層，在車輛荷載的作用下，產(chǎn)生交變剪應力，使其抗剪疲勞強度降低，鋪裝層越厚處剪力越大，破壞效果也就越明顯。

1.7 梁板支座上下支承面脫空或不密貼

由于支座上下支承面施工不符合要求，特別是對支座下承面即蓋梁或臺帽支座墊石的作用認識不夠或貪圖施工方便，不重視支座墊石標高、幾何尺寸及表面平整度的事先計算和施工控制，造成施工標高不準、幾何尺寸偏離、表面平整度差等問題，在支座及梁板安裝時，不得已采用鋼板及砂漿等進行調(diào)高或整平，造成支座的上下支承面脫空或不密貼，同一塊梁板底面的支座不能均勻、平衡受力，引起梁板的翹翹板現(xiàn)象，導致橋面鋪裝層開裂，特別是出現(xiàn)沿鉸縫方向的縱向裂縫。

2 瀝青砼鋪裝層早期破壞預防措施

通過以上分析，為了預防橋面瀝青砼鋪裝層早期破壞，可以采取如下措施。

2.1 搞好混合料組成設計，排除干擾因素

在進行組成設計時，應對規(guī)定的級配類型進行分析，通過一系列的馬歇爾試驗、配合比設計并結(jié)合已有經(jīng)驗確定，在試拌試鋪的基礎上進一步論證、優(yōu)選，確定出生產(chǎn)配合比，即最佳級配曲線，此曲線可能與規(guī)范中值相符，也可能與中值線不一定相符，施工中應以此為標準，確定限定范圍。

礦質(zhì)集料應取有代表性的試樣，并在施工中加強跟蹤試驗檢測。

瀝青用量應通過馬歇爾試驗確定，要求試驗人員抓住細節(jié)要領，排除異常離散數(shù)據(jù)，確保試驗結(jié)果準確可靠。

與實踐經(jīng)驗相結(jié)合確定最佳瀝青用量。實踐經(jīng)驗應該是以往成型路面的級配與最佳用油量的等值線綜合結(jié)果，而不是某個單一的結(jié)果?？紤]到我省地處南方，多雨潮濕且交通量較大，因此，應綜合考慮排水、抗滑及抗車轍等方面的因素，慎重確定瀝青用量。

2.2 提高瀝青砼鋪裝層的施工質(zhì)量，避免離析

橋面瀝青砼鋪裝層施工采用兩臺攤鋪機梯形作業(yè)，減少分料器橫向輸料距離，降低攤鋪造成混合料的離析程度，如輔以混合料轉(zhuǎn)運車效果會更好。做好瀝青混合料施工的全過程控制：保證配合比設計合理、拌和及配料準確，減少裝料、卸料和攤鋪機折斗過程造成的離析。對攤鋪面，初壓過后進行檢查，發(fā)現(xiàn)局部離析立即鏟除換料。

橋面瀝青砼鋪裝層的碾壓成型，是用振壓還是靜壓沒有定論?？紤]到振壓時梁體的振動頻率與壓路機的振動頻率不同（相同則發(fā)生共振），碾壓不均勻，也易造成橋梁上部結(jié)構(gòu)受力過大，因此可以采用振蕩壓路機或大噸位膠輪壓路機。使用膠輪壓路機碾壓時，對混合料中粗集料有重新分布排列的作用，易使瀝青砼鋪裝層形成骨架結(jié)構(gòu)，有效抵御行車車轍的產(chǎn)生。

2.3 提高橋面防水砼鋪裝層施工質(zhì)量

橋面防水砼鋪裝層的施工，必須保證厚度滿足設計要求，振搗要均勻密實。平整度要滿足規(guī)范要求，收面要壓實壓光，不能產(chǎn)生收縮裂縫。刷毛要掌握好時機，不能刷的太早將石子刷動，刷的太晚又刷不動，達不到刷毛的目的，應刷至石子露出2～3 mm為宜。這樣，可以加強瀝青砼鋪裝層與其結(jié)合面的聯(lián)合強度，提高了結(jié)合面的抗剪能力。

同時也要加強防水砼鋪裝層與主梁的聯(lián)結(jié)強度，最大限度地發(fā)揮聯(lián)合作用的效應。

2.4 做好粘層的設計與施工

為了保證結(jié)合面的抗剪強度，除了在防水砼頂面做好刷毛外，還應在柔性的瀝青砼和剛性的防水砼之間設粘層。

可以在刷毛的防水砼頂面噴灑薄層粘結(jié)力較強的改性熱瀝青兼做防水層。因為橋梁上部都是預應力結(jié)構(gòu)，在支點處的負彎矩段梁頂部會開裂，上又有8～12 cm的防水砼，足以保證梁的耐久性，沒有必要在結(jié)合面上做新的防水層，如設計施工處理不好，反倒成為結(jié)合的隔離層，即不能提供足夠的抗剪強度，又為水的侵入創(chuàng)造了條件。

2.5 在保證抗推力的前提下，減薄鋪裝層厚度

在汽車荷載的作用下，瀝青砼與防水砼的結(jié)合面上產(chǎn)生交變剪應力，瀝青砼鋪裝層越薄此剪應力越小。

可采用3 cm厚細粒式瀝青砼作為鋪裝層，用攤鋪機施工，能保證橋面行車道的平整度，滿足行車噪聲小的舒適性要求。由于較薄，結(jié)合面剪應力小，不易使其受剪脫開。由于料細，不會產(chǎn)生局部離析，不受水的影響，還可以作為一道防水層。破壞時修補容易，影響交通小，經(jīng)濟效益好。

也可采用1.5 cm厚微表處作為鋪裝層，由于更薄，結(jié)合面產(chǎn)生的剪應力更小，更不宜脫開。微表處屬冷料施工，施工方便，能很快開放交通。由于微表處施工的無找平功能，要使平整度滿足規(guī)范要求，在橋面防水砼施工時必須精細。微表處改性乳化瀝青做結(jié)合料，破乳水分蒸發(fā)后留下的孔隙，必須經(jīng)過高溫多次碾壓才能閉合，結(jié)構(gòu)層才能成形穩(wěn)定。如果高溫時施工并很快通車，效果較好。如低溫時通車，在結(jié)構(gòu)層成型前必須做好保護，嚴禁在其上剎車、調(diào)頭造成結(jié)構(gòu)層破壞。

2.6 保證瀝青砼攤鋪層厚度均勻一致

嚴格按設計圖紙進行施工，嚴格控制梁板厚度及規(guī)格標準化；施工時應通過設計部門在底模上預設適量的下拱度，使上拱減到最??；當已完成的梁體實際上撓度已經(jīng)超過標準，不能保證橋面鋪裝層設計厚度時，應通過設計部門適當調(diào)整橋面標高，以保證鋪裝層厚度。

2.7 防止梁板支座脫空或不密貼

設計方面的措施。

重視支座設計，杜絕油毛氈等簡易支座的出現(xiàn)。支座的幾何尺寸和有關(guān)力學技術(shù)指標要在圖中注明，以免施工時隨意使用支座。

完善支座上下支承面的設計。在設計時可綜合考慮支座及支座上下支承面的縱橫坡調(diào)控因素后，再適當調(diào)整蓋梁及立柱頂面標高，使支座的上下支承面既能密貼而均勻受力，又能達到使橋面標高符合設計要求的目的。

施工方面的措施。

為達到支座安放平整、密貼，梁板橫坡平順的目的，在施工時，應根據(jù)縱橫坡情況，對支座上承面可提出調(diào)整縱坡或橫坡的補充設計，如設置楔形鋼板；對支座下承面應通過支座墊石標高及幾何尺寸的事先精確計算來指導和控制施工。

在支座安裝前應在實地精確確定好各支座的中心及擺放位置，測定標高誤差，必要時事先采用水灰比不大于0.5的1︰3水泥砂漿抹平（而非調(diào)高）。支座頂面除按設計要求設置調(diào)坡或滑動鋼板外，一律不得設置調(diào)高鋼板。支座底面若標高不足，可在抹平后墊一塊相應厚度的鋼板（鋼板應做防銹處理，尺寸應比支座周邊各寬3 cm以上）來調(diào)整，但不得用2塊以上的鋼板疊加調(diào)整，嚴禁采用油毛氈、橡膠板、木板、砂漿、薄砼層等材料墊高支座。

3 結(jié)語

總之，橋面瀝青砼鋪裝層早期破壞的原因是多方面的，綜合的。它既有設計方面的不合理，施工各環(huán)節(jié)控制不嚴，又有營運車輛超重和水文氣候環(huán)境的影響，應對各種類型，各種不同水文、氣候使用情況的橋面瀝青砼鋪裝層做定期觀測，特別是對破壞過程的觀測，收集和分析整理出一套科學的資料，準確地找出破壞原因，用于指導以后的設計和施工，局部破壞問題就可解決。

參考文獻

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