青臨高速公路瀝青路面過橋施工技術的探討

王 衛

(山東省濰坊市公路路橋工程建設開發中心，山東 濰坊 261031)

青臨高速公路瀝青路面過橋施工技術的探討

王 衛

(山東省濰坊市公路路橋工程建設開發中心，山東 濰坊 261031)

在近幾年已完成的高速公路過橋段及橋面瀝青鋪裝層，普遍存在著平整度差，且通車后不久瀝青橋面鋪裝層就出現了早期破壞。通過在長深高速公路山東省青州至臨沭段的施工做法，對高速公路瀝青路面的過橋施工技術和施工質量控制進行了實際探討，通過施工過程中采取的措施和通車3年后的調查，收到了較好的效果。

青臨公路；瀝青路面；過橋技術；探討

近幾年，高速公路瀝青橋面鋪裝完成后，普遍存在橋頭兩側及橋面鋪裝平整度差，通車后瀝青橋面鋪裝層也過早地出現了泛堿、坑槽等病害，降低了路面的使用性能，嚴重影響了行車安全，也給后期維修工作帶來了很大困難，造成了巨大經濟損失[1]。但多數人都片面地把問題的發生歸結于車輛的超載和交通量的增長，而忽視了設計和施工過程的技術控制，當然超載和大交通量是造成橋面早期損害的主要原因，但作為工程技術人員也應該清楚地認識到如果能真正從施工環節做好瀝青路面過橋施工的技術控制，至少可以延緩病害出現的時間，提高路面的使用性能，延長路面的使用壽命。

1 存在的問題及原因分析

1.1 過橋段、橋面瀝青層平整度差及原因分析

水泥混凝土橋面鋪裝和橋頭搭板不同程度的存在不平整及高程不符合設計要求的現象，這是造成鋪裝完成后的過橋段及橋面瀝青鋪裝較正常段平整度差的直接原因。但往往在瀝青路面過橋施工時未采取有效的措施，而簡單的采取采用非接觸式基準梁控制進行了攤鋪，因為搭板和水泥混凝土橋面存在的缺陷在攤鋪瀝青路面前沒有從根本上解決而又反應到瀝青鋪裝層上，造成施工后的瀝青鋪裝與橋兩側的瀝青路面不平順甚至出現跳車現象，也造成橋面瀝青鋪裝層厚薄不一，局部還存在厚度不夠的現象，由于橋面瀝青鋪裝層厚薄不一，壓實度離散較大，通車不久壓實度不夠的地方就會出現了二次壓密，也就導致了的橋面的平整度快速下降的現象，同時由于橋面的不平整，在車輛顛簸沖擊作用下加快了橋面瀝青鋪裝的早期破壞。

1.2 橋面瀝青鋪裝出現的病害及原因分析

水氣通過吸附等方式進入混凝土鋪裝層層間，特別是冬天融雪劑的水分夾雜著較高濃度的鹽，在反復凍融作用下，極易引起橋面板(梁及混凝土鋪裝層)以鹽凍剝蝕為主的腐蝕破壞。

橋面鋪裝層除受汽車輪載的垂直壓力和制動剪切力外，預應力梁體受力下撓變形，因瀝青混凝土與水泥混凝土變形模量的差別，在接觸面產生了剪切作用，且受環境因素如溫度、濕度等的影響[2-3]。由于受力狀態復雜，施工的各個環節如處理不當就容易造成鋪裝層的早期破壞，實踐證明，傳統的壓實工藝無法保證橋面瀝青鋪裝層的有效壓實，橋面瀝青層的壓實度離散較大，且普遍存在壓實度不夠的現象，滲水系數明顯大于正常段落，雨水滲入后不能及時排出，而在輪載反復作用下產生唧漿、松散現象，最終出現坑槽。冬季滲水后則因凍融作用，而導致結構層松散破壞。另外一種形式是瀝青混凝土鋪裝與橋面混凝土鋪裝在剪切作用下脫離，形成局部坑槽或推移[4]。這是造成橋面滲水出現早期水損壞的主要原因。

2 采取的施工控制措施

2.1 過橋攤鋪前采取的技術措施

2.1.1 橋面及搭板鑿毛處理

從前面的分析可以看出，橋面瀝青鋪裝層與混凝土橋面粘結不好是造成橋面鋪裝早期破壞的主要原因，因此，在過橋施工前應對原混凝土橋面及搭板進行進行鑿毛處理。對于橋面混凝土露骨不明顯、表面光滑、有較厚的浮漿等位置需采用鑿毛進行處理，鑿毛后將浮漿用人工清掃干凈，再用空壓機強風吹凈，然后在施工橋面防水層前用高壓水槍沖洗處理，形成干燥、潔凈、粗糙的界面，突出物應鑿除。鑿毛處理后應使混凝土表面露出新鮮的集料和混凝土層。處理后要保證任意指定的橋面處理域至少都有三分之二以上的面積為新鮮茬面，因此要求處理后的表面要有一定的露骨率，一般要求大于20%，粗糙度合格范圍為0.4～0.8 mm 。

在施工橋面防水前要保持潔凈，防止二次污染。對不平整處進行整平修補，當存在外露鋼筋時應采取涂刷防銹漆處理。

2.1.2 橋面防水層處理

設置合理的橋面防水系統以及采用性能良好的防水材料能有效減少或防止瀝青混凝土橋面鋪裝出現早期破壞,是保證和提高橋梁耐久性最有效的措施之一,也是目前橋梁設計與施工應對的關鍵技術。以往橋面防水主要采用涂料與乳化類材料較多，青臨高速全面采用了SBS熱改性瀝青封層。常規水性瀝青基防水涂料是以乳化瀝青為基料的防水涂料，常用于屋面、墻體、壩體、洞體等防水、防潮及防腐項目在無荷載或靜載作用下使用效果良好，但動荷載作用下防水效果受施工工藝影響很大，防水效果很難保證，而乳化類材料粘結效果也較差。

青臨高速公路采用的SBS改性瀝青防水層具有耐高溫，粘附性、防水效果好的特點，且采用智能灑布，具有灑布均勻的特點。SBS改性瀝青灑布后，應及時撒布0.6%瀝青含量的預拌碎石，并用輕型壓路機及時碾壓，對表面撒布不均勻的應采取補撒措施，并清除多余的松散的碎石。

2.1.3 橋面及搭板的缺陷處理

混凝土橋面鋪裝和搭板雖然在施工時都對平整度和高程進行了控制，但實際都不同程度的存在一些缺陷，突出表現在表面不平整，高程與設計存在一定的偏差，特別是現澆箱梁的橋面尤為明顯，由于橋面的局部凹凸不平導致通過橋面瀝青面層滲入的雨水積存不能及時排出，在汽車荷載作用下導致了早期表面泛堿、擠漿等現象的發生，嚴重時可導致層間分離、坑槽等水損害[5]。

為確保橋面瀝青鋪裝層的平整度，在攤鋪中面層前應對橋面及搭板的高程和平整度進行全面復測，對局部高出部分采用銑刨機進行銑刨處理，對低凹不平處采用瀝青砂進行找平修補處理，處理后盡量將平整度控制在5 mm左右，以利于中面層的平整度控制，并確保橋面瀝青鋪裝層的厚度符合設計要求。青臨高速公路采用了SBS改性瀝青為6%～8%的AC-5的瀝青砂進行了找平處理，通過處理有效地起到了平整和防水的作用。

2.1.4 伸縮縫處理

過橋瀝青中面層攤鋪前應將梁板與背墻間的縫隙采用泡沫板填塞，并將高出橋面的伸縮縫預埋鋼筋用大錘碰平，然后采用低標號混凝土將伸縮縫預留槽填平，以確保攤鋪時攤鋪機的行走和過橋攤鋪表面的平整度。

2.2 過橋攤鋪采取的技術措施

2.2.1 過橋段及橋面瀝青鋪裝層的高程控制

一般高速公路的橋面瀝青鋪裝層分中面層和上面層二層，為確保過橋瀝青路面的平整度，建議中面層過橋過渡段采取掛線攤鋪的方式，其他段落和上面層均采用超聲波等非接觸式基準梁控制的方式進行攤鋪，中面層過橋段掛線前應根據橋面、搭板及橋頭兩側各50 m范圍內的下面層高程的測量結果，在橋頭兩側各設置20～50 m的中面層過渡段進行掛線攤鋪施工，采用兩臺攤鋪機成梯隊攤鋪時，后機走前機攤鋪面的滑靴長度至少為1 m，掛線鋼絲長度控制在50～100 m，每5 m設一鋼絲支架且支架必須牢固，且攤鋪過程中儀器不得隨意調整。

2.2.2 攤鋪過程控制

過橋瀝青鋪裝攤鋪施工時攤鋪機的行走速度應較正常段攤鋪速度降低25%～30%，并將攤鋪機熨平板振搗調至高檔以增加瀝青混合料的初始壓實度，確保橋面瀝青鋪裝的平整度。

2.2.3 壓實度控制

橋面瀝青混凝土的碾壓至關重要，壓實度不足及過壓等現象都將直接導致瀝青鋪裝層的防水能力下降，造成水損害的現象發生。

由于橋面梁板懸空具有一定的彈性，采用振動壓路機在橋面上壓實時壓實度很難達到，一味的過壓反而破壞了瀝青鋪裝層的整體穩定性和壓實度，青臨高速公路橋面瀝青鋪裝改變了傳統的壓實機具，取消了傳統的振動壓路機，采用先進的振蕩壓路機替代，起到了很好的壓實效果。中面層采用振蕩壓路機和輪胎壓路機組合進行碾壓，初壓采用2臺振蕩壓路機直接振蕩壓實6遍，復壓采用25 t的大型輪胎壓路機壓實4遍，終壓采用光輪壓路機靜壓2～3遍。上面層采用2臺振蕩壓路機振蕩壓實6遍，終壓采用光輪壓路機靜壓2～3遍。

以下是振蕩壓路機的工作原理和與普通的振動壓路機的壓實效果對比。

(1) 振蕩壓路機的工作原理。傳統的振動壓路機盡管具有較高的壓實效果和經濟性，但在一定條件下，振動輪會跳離地面需產生沖振作用，使范圍受到一定的限制[6]。而振蕩壓路機振蕩壓實時，中心激振軸通過齒形傳動帶驅動兩側的偏心軸，兩偏心軸將產生大小相等方向相反的激振力[7]。由于兩激振力始終等值反向，故激振力的合力沿滾輪周向和徑向總是為零，這樣，滾輪依靠自重將始終緊貼在壓實層上，不會跳離地面。

液壓激振馬達驅動中心軸高速運轉時，在交變激振力偶的作用下，碾滾將對地面形成前后方向的高頻振蕩壓力波，被壓材料將受到交變剪切應力的重復作用，并導致被壓材料發生剪切破壞[8]。與此同時，被壓層在碾滾靜荷載作用下，產生垂直位移。在振蕩壓力波和靜荷載的共同作用下，粒料將發生共振并重新定位，通過擠壓消除空隙，互相嵌進，達到密實的目的[9]。

(2) 壓實效果對比。從圖1兩種壓路機的壓實對比曲線可以看出：振動壓路機的前期壓實度增長速度較振蕩壓實快，碾壓2遍壓實度就達到了94%，而振蕩壓實只達到了92%，碾壓4遍時振蕩壓實和振動壓實均能達到了95%，但后期振動壓路機的壓實度增長緩慢，當壓實6遍達到96%以后壓實效果就很低了，而振蕩壓路機的壓實度隨著壓實遍數的增加壓實度仍在持續增長，壓實6遍后可達到98%以上，只有在達到8遍以后壓實度才基本不再增長。

通過以上工作原理和壓實效果對比分析可以看出振蕩壓路機所特有的優點。振蕩壓路機壓實時，滾輪不離開地面，自身重量始終作用在壓實層上，振蕩壓路機工作時也不會產生過大的振動，因此也不會使壓實的材料重新產生疏松現象[10]。

施工實踐證明，振蕩壓路機的作用深度不如振動壓路機，主要是因為它所具有作用力主要集中在上層，對深層的影響很小，但這正好對瀝表面層特別是對橋面瀝青鋪裝層的壓實十分有利。

圖1 碾壓對比曲線

3 結束語

通過在青臨高速公路對過橋段及瀝青橋面鋪裝所采取的以上施工控制措施，通車3年多來橋面及橋頭兩側未出現平整度衰減和橋面鋪裝水損害的通病，起到了較好的效果。

[1] 田永合．橋面瀝青混凝土鋪裝層早期破壞原因探討[J]．河北交通科技，2007(1)：34～39,56.

[2] 趙慶亮．瀝青混凝土橋面鋪裝層損壞與控制措施 [J]．黑龍江交通科技，2010(8)：160,162.

[3] 丁中才.淺析瀝青路面裂縫成因及防治措施[J]．工程與建設，2007，21(2)：186～187.

[4] 任新建．淺談鄭石高速公路瀝青混凝土橋面鋪裝層施工技術 [J]．交通建設與管理，2009(7)：71～73.

[5] 張一帆．瀝青混凝土橋面鋪裝層質量淺談[J]．山西建筑，2010(11)：325～326.

[6] 濮中連，葛蘇閩，程 進，等．振蕩壓路機在大跨徑橋面鋪裝上的應用[J]．公路交通科技，2006(3)：47～50.

[7] 晁宇輝．振蕩壓路機綜述[J]．建設機械技術與管理，2015(8)：104～106.

[8] 馬學良．振蕩壓路機壓實動力學及壓實過程控制關鍵技術的研究[D]．西安：長安大學，2008.

[9] Yoo T S,Selig E T.New concept for vibratory compaction of soil[M].Proceedings,International Conference on Compaction,1980.

[10] 盧 鍵．振蕩壓路機在橋面瀝青混凝土鋪裝中的應用 [J]．科學咨詢(科技·管理)，2011(5)：83.

2016-06-16；修改日期：2016-06-27

王 衛(1969-)，男，山東濰坊人，碩士，山東省濰坊市公路路橋工程建設開發中心高級工程師．

U443.33

A

1673-5781(2016)04-0541-03