橫琴二橋橋面病害原因及治理措施探析

肖乾偉 （中交第四公路工程局有限公司，北京 100024）

1 橋面病害調(diào)查分析

橋梁瀝青混凝土面層病害種類繁多，包括瀝青層推移、拉裂、松散、坑槽等病害，這些病害不僅與施工環(huán)境和氣候因素有關(guān)，而且與后期使用的維護(hù)有關(guān)。橫琴二橋橋面瀝青混凝土面層經(jīng)過專項(xiàng)檢測(cè)病害原因分析。初步分析結(jié)果表明，瀝青混凝土層與防水層之間的粘結(jié)強(qiáng)度不足；橋面排水不暢，橋面未設(shè)置路面結(jié)構(gòu)排水盲溝，致使瀝青層受到雨水的長期浸蝕，造成瀝青層高溫性能以及水穩(wěn)定性不足，致使下面層松散及下面層與防水粘結(jié)層的粘結(jié)力進(jìn)一步減弱。基于以上兩點(diǎn)原因，橋面瀝青路面受到車輛的反復(fù)作用，發(fā)生推移類病害。

圖1 主橋右幅整體出現(xiàn)推移、松散病害（慢車道、快車道）

這些病害的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了行車安全，縮短了瀝青路面使用壽命。現(xiàn)對(duì)橫琴二橋橋面出現(xiàn)的病害情況進(jìn)行原因分析并提出合理的治理措施。

2 項(xiàng)目概況

橫琴二橋是金港高速公路的重要組成部分，位于香洲南屏鎮(zhèn)洪灣的北引橋起點(diǎn)，全橋分為南、北引橋及跨馬騮洲水道主橋。跨馬騮洲水道主橋采用三跨連續(xù)中承式鋼桁系桿拱橋；長度100m+400m+100m，桁寬36m；南引橋采用整體大臂推進(jìn)翼箱梁結(jié)構(gòu)，北引橋采用框架現(xiàn)澆連續(xù)梁和組裝簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁組合結(jié)構(gòu)形式。該路線總長6.806km，雙向六車道，瀝青混凝土路面，按高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車速100km/h。

橋面鋪裝結(jié)構(gòu)：1.5mmMMA防水層+4cm厚SMA-13PG76改性瀝青混凝土+5cm厚GAC-20SBS瀝青混凝土。

主橋防水層采用MMA（防水層+粘接料）防水粘接層，引橋采用碎石下封層，下層密封層采用SBS改性熱瀝青。

3 病害原因分析

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素

隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，瀝青路面的使用時(shí)間越來越長，受交通流量和超重車輛增加的影響。不同類型的橋梁具有不同的鋪裝層結(jié)構(gòu)，只有在科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案下，才能使橋面瀝青鋪裝層具有足夠的承載能力和耐久性。本橋主橋橋面結(jié)構(gòu)為26㎝的水泥混凝土板梁，主體為鋼桁架拱橋結(jié)構(gòu)，為減輕恒載設(shè)計(jì)為4cm+5cm的改性瀝青混凝土，總體厚度不夠。

3.2 材料問題引發(fā)的裂縫

路面材料種類多，原材料的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。由于主橋設(shè)計(jì)為MMA新型防水材料，具有防水及粘結(jié)一體化的作用，該防水材料在應(yīng)用上還不太成熟，導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)了不同程度的粘結(jié)不牢。瀝青骨料采用花崗巖而非傳統(tǒng)的玄武巖，致使瀝青混凝土容易產(chǎn)生剝離。另瀝青層的厚度與骨料的最大粒徑不匹配。壓實(shí)程度難以保證，平整度差。導(dǎo)致瀝青層在重車行駛過程中與橋面板剝離，從而產(chǎn)生裂縫。

3.3 施工工藝方面的因素

圖2 慢車道、快車道瀝青層被拉裂、右輪跡處推移拱起

橋面混凝土標(biāo)高與設(shè)計(jì)值不一致。在施工中，為了保證橋面結(jié)構(gòu)厚度，通常對(duì)橋面混凝土高程進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整。但是，如果調(diào)整不好。橋面混凝土平整度較差。影響瀝青路面的厚度和平整度。最終影響橋面鋪裝的使用。由于施工過程中未把握好防水材料與橋面板連接時(shí)的溫度及養(yǎng)護(hù)工作，致使防水粘結(jié)層與橋面板剝離，橋面瀝青混凝土施工工藝控制不好，防水層與瀝青粘結(jié)層未能有效粘合，在車載作用下容易產(chǎn)生裂縫。

3.4 橋面排水不暢的影響

設(shè)計(jì)主橋橋面泄水孔尺寸較小，開孔位置位于路面以上。右幅通行的運(yùn)料車較多，灑落在路面的沙塵如未及時(shí)清掃，較易堵塞泄水孔，致使路表排水不暢。橋面混凝土設(shè)置有防水層，但路肩外側(cè)未設(shè)置排水盲溝，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水無法排出，致使路面結(jié)構(gòu)一直處于泡水狀態(tài)，尤其是路肩和慢車道。另由于珠海當(dāng)?shù)叵募練鉁剌^高（檢測(cè)時(shí)午后橋面表面溫度接近60℃），相當(dāng)于慢車道及路肩瀝青層一直處于熱浴中，致使瀝青鋪裝層受損。

圖3 泄水孔堵塞、PVC管內(nèi)部淤積

3.5 后期的橋面損壞

后期損壞是指車輛重復(fù)載荷對(duì)瀝青路面造成的損壞。通車后由于重載車偏多且普遍超載，這樣會(huì)產(chǎn)生橋面鋪裝瀝青路面裂縫的可能性，裂縫會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加；此外，季節(jié)性溫度因素也會(huì)影響瀝青路面，降低其使用壽命。隨著使用時(shí)間的延長，路面不可避免地出現(xiàn)車轍、裂縫等病害，只有對(duì)瀝青路面進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)，控制超載才能盡可能地減少或延緩橋面裂縫病害的出現(xiàn)。

4 病害治理措施

4.1 設(shè)計(jì)措施

根據(jù)不同橋梁的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，參考實(shí)際的環(huán)境和因素，制定科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，以提高橋面瀝青混凝土層承載能力和耐久性。

應(yīng)選用比較成熟的符合本橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的粘結(jié)層及防水材料，保證材料質(zhì)量。

嚴(yán)格控制瀝青混凝土層的厚度。理論分析表明。瀝青混凝土層之間的最大剪切應(yīng)力主要取決于混凝土的厚度、壓實(shí)度、油石粘附力。增加瀝青混凝土的厚度是降低層間剪切應(yīng)力的最有效方法。

優(yōu)化橋面排水設(shè)計(jì)。排水設(shè)計(jì)充分考慮縱向、橫向排水和層間排水。排水孔的上部開口應(yīng)高于橋面上瀝青混凝土層的表面。應(yīng)在橋面鋪裝瀝青混凝土層的橫坡低側(cè)設(shè)計(jì)縱向碎石盲溝。以便橋面排水通暢。

4.2 材料措施

瀝青混凝土的集料應(yīng)潔凈，級(jí)配良好，嚴(yán)格控制針狀石含量及含泥量，瀝青和集料之間的附著力直接受到集料表面清潔度的影響。

確定合理的瀝青混合料配合比。

選取優(yōu)良的防水粘結(jié)層材料。防水粘接層要符合如下要求：它應(yīng)具有良好的不滲透性和良好的耐高溫和低溫性能；對(duì)混凝土橋面和瀝青混凝土表面有足夠的粘結(jié)力。

4.3 施工技術(shù)措施

保證橋面清潔干凈，在防水粘結(jié)層施工之前，首先對(duì)橋面砂漿層銑刨，保證橋面露出骨料，且表面粗糙，然后用空壓機(jī)吹掃浮塵，用水清洗表面，干燥后鋪展粘結(jié)層及防水層。在施工過程中，溫度應(yīng)控制到設(shè)計(jì)要求范圍，以確保粘結(jié)牢固。

瀝青混凝士配合比控制不當(dāng)是裂縫、坑洼等病害形成的重要原因。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制施工中瀝青混凝土的配合比。

在運(yùn)輸和鋪裝中，碾壓應(yīng)保證瀝青混凝土的油溫，減少瀝青混凝土的離析現(xiàn)象。

嚴(yán)格控制橋面瀝青混凝土路面的壓實(shí)度。瀝青混凝土的壓實(shí)度可以通過盡可能在高溫時(shí)間碾壓和提高碾壓次數(shù)來滿足要求。因此，壓實(shí)應(yīng)注意嚴(yán)格控制壓實(shí)工具的匹配和壓實(shí)次數(shù)。

2.4 科技措施

為了提高和改善橋面瀝青混凝土的性能，主要是提高瀝青膠結(jié)料的性能，優(yōu)化級(jí)配，確定合適的瀝青混合料空隙率和高性能層間粘合劑。橋面的解決方案主要取決于路面材料的設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)橋面的變形和應(yīng)力特性。因此，根據(jù)不同類型的橋梁，相應(yīng)鋪裝材料的設(shè)計(jì)是解決橋面鋪裝問題的關(guān)鍵。

6 結(jié)束語

橋梁面層瀝青混凝土病害主要與橋面鋪裝的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，材料，施工及環(huán)境條件有關(guān)，為了合理地解決橋面裂縫問題，需要進(jìn)行理論分析、結(jié)構(gòu)計(jì)算和試驗(yàn)，提出合理的指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)。為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，采用新材料，改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，可有效降低橋面病害，提高橋梁耐久性。