橋梁養護中橋面鋪裝病害的成因分析及預防措施

于云飛，王毅

煙臺市公路材料保障中心，山東煙臺，265800

0 引言

國內大多鋼橋橋面鋪裝都是采用環氧、澆注或是SMA這三種原料，但是不同材料之間的性能優勢也具有明顯差異性，并且材料使用需求的差異也較為明顯，根據橋梁工程的需求選用適合的材料進行施工能夠有效提升橋面鋪裝的質量。橋面鋪裝不僅能夠保護橋面的完整性，還能增強橋面結構的受力能力，所以對材料的強度、整體性、抗裂程度、沖擊性以及耐磨性能都有較高的要求。

1 橋梁影響因素分析

1.1 基本概況

結合表1可知，這6座橋開始通車的時間從2000年至2010年不等，使用壽命基本都超過了十年；跨度范圍在460m到1280m之間 ；其中，A橋、B橋、D橋、E橋、F橋均為斜拉式結構，C橋為懸索式結構；另外，除A、B兩橋的橋面鋪裝是SMA結構，其余橋梁則是采用EA結構作為橋面鋪裝主要結構。

表1 橋梁信息

橋面鋪裝的質量直接關系到橋梁產生病害的情況，通過選用合理的材料則能夠有效緩解病害的出現。使用SMA雙層鋪設結構，能夠將橋面鋪裝的抗滑性以及高溫條件下抗車轍性充分發揮出來，并且這種結構成本不高，具有較高的經濟價值。此外，EA雙層結構具有較高的安全性以及變形協調性，抗疲勞性也較為顯著，因此同樣被廣泛應用于橋面鋪裝中。

1.2 氣溫條件

由于橋面鋪裝的質量受氣溫條件影響較大，因此氣溫惡劣的情況將會直接對橋面鋪裝材料的性能造成不利影響。通常，夏季氣溫較高，橋面長時間處于高溫環境中，在橋面材料以及結構的吸熱、儲熱特性的作用下，將會嚴重影響橋面鋪裝材料的性能，容易引發熱穩定性病害[1]。除此之外，雨水也是危害橋面鋪裝質量的主要原因。

1.3 運行狀態

橋梁的交通流量也是影響橋面鋪裝質量的重點。若長時間經歷大型車輛的碾壓，將會加大橋面鋼板結構出現裂縫的風險。大部分橋梁的交通作用都較為重要，一般不能在運行后中斷交通進行維修工作，因此難以有效展開橋面的養護工作。鑒于此，在進行橋面鋪裝的設計期間，就要充分考慮到材料的耐久性及在后期運行中的持久，以便于后期順利開展維修工作，盡量避免出現大范圍維修，減少對交通的影響。

2 橋梁中常見病害分析

2.1 病害類型

觀察表2可以發現，在6座橋中最常出現的病害為裂縫、鼓包、坑槽以及車轍這四種，基本所有大橋都存在不同程度的裂縫、鼓包以及坑槽病害；夏季的天氣溫度高而且持續時間較長，經高溫以及車輛壓力的共同作用，必然導致橋面鋪裝出現熱穩定性病害；同時，滑移現象也是橋面鋪裝病害的主要形式，例如A橋的滑移病害就是所有橋中最嚴重的。而通過觀察也可發現，使用EA結構展開修復工作能夠發揮較好的效果。

表2 橋梁病害類型及維修措施

2.2 分析橋梁病害成因

2.2.1 A、B橋病害原因

這兩座橋都是采用雙層SMA鋪裝結構的斜拉橋，其橋面鋪裝病害的成因主要是以下五項：第一，橋面鋼板的剛性不足以支撐其車輛荷載，在交通壓力較大時，鋼板易發生變形的現象。長期變形將會降低其鋪裝層瀝青砼材料的性能，有引發裂縫病害的風險。第二，高溫環境時間長但材料熱穩性不足。在高溫條件下，車輛荷載對鋪裝結構會造成較大的損傷；若其材料熱穩性不足將會導致產生熱穩性病害。第三，鋪裝材料性能不佳。鋪裝材料的性能直接影響著其整體鋪裝的耐久性、承載力、熱穩性等能力，若不能滿足橋梁的使用需求，就會導致出現疲勞病害或是鼓包、坑槽等病害[2]。第四，B橋維修后未經太長時間就再次出現病害情況，與其鋪裝結構體系不健全有直接聯系。例如橋面鋼板未涂抹防腐層、SMA配比設計控制力不足等。第五，交通流量過大，荷載較重的車輛多。車輛的載重對橋梁質量的影響是十分關鍵的，橋梁長期處于超負荷運行狀態下，將嚴重破壞其鋪裝層性能，最終導致出現開裂現象。

2.2.2 C、D橋病害原因

這兩座大橋的鋪裝結構均采用雙層EA的形式，因此其病害成因也較為類似。主要有以下四種原因：第一，選用的材料施工技術要求較高。將EA進行雙層鋪設的形式，對溫度條件的要求比較嚴格。若無法合理控制材料的攪拌溫度，將對其壓實效果以及材料性能產生不利影響；同時，橋面板中存在水分，將導致后期出現鼓包現象，經高溫以及車輛荷載的共同作用最終導致裂縫或開裂現象。第二，養護工作不及時。若在橋面發生鼓包的時候不及時解決病害現象，將會加劇病害的程度；在橋梁的后期使用期間一旦滲入雨水，必然會在鼓包病害的基礎上出現其他問題。第三，難以展開維養工作。通常環氧瀝青砼材料的后期維修養護工作比較困難，若發生病害現象，難以進行根治，只能短期控制。橋梁的后期運行中，必將導致其病害的程度進一步深化。第四，氣溫條件差，夏季的高溫以及充足的降雨都會對鋪裝質量帶來一定的壓力；若車輛承載過大，壓力超出性能上限，也會破壞橋面鋪裝的質量[3]。

2.2.3 E、F橋的病害原因

E橋以及F橋在調查橋梁中橋面鋪裝的質量保存較為完好，病害情況都不太嚴重，主要原因如下：第一，交通流量較低。兩座橋運行時間相對較短，并且其交通流量尚未處于飽和的狀態，因此運行期間車輛超負荷的情況較少，病害也相對不多。同時，橋梁建設單位選用實驗性鋪裝的方案能夠為其后期養護工作提供良好的條件。第二，結構支撐力較好。這兩座橋梁鋼箱梁橋面板最低厚度不低于16毫米，最高厚度達到了25毫米，橋面板的厚度比早期建設的橋梁橋面板厚度高出許多，因此為橋梁結構提供了充足的支撐力，降低了橋面鋪裝需要承受的應力[4]。

3 橋梁病害治理措施

3.1 針對熱穩定性病害的處理措施

首先，將出現裂縫的路段整體進行清潔，在路面布設一定量的乳化瀝青，撒上粗砂以及石屑，注意粗砂以及石屑必須干凈，并確保其中不含水分；然后，采用壓路機進行減壓操作，對進行裂縫處理的位置進行碾壓。

其次，將不同寬度的裂縫進行分類，采取針對性的處理措施。寬度在5毫米以內的裂縫，可以先在裂縫處填入低稠度的熱瀝青，然后填入粗砂等固體填料，將其碾壓搗實后，去除溢出來的材料即可。若裂縫的寬度超過5毫米，則需要將裂縫邊緣清理干凈，然后注入乳化瀝青混合料，進行后續修補。針對大面積的裂縫病害，可以先在其中鋪設土木工程合成材料，然后運用乳化瀝青混合料對其表面進行分層處理，良好協調瀝青的面層以及基層。

3.2 針對鼓包、裂縫、坑槽病害的處理措施

第一，裂縫病害可以通過性能較好的超高性能砼中展開修復工作。連接超高性能砼與鋼橋面，加大鋼橋面板的厚度；通過剪力釘、超高性能砼、鋼橋板的有機結合，提升橋面的剛度。其次，將環氧結構膠作為超高性能砼與鋪裝層之間的連接材料，在其充分的粘性作用下，能夠有效避免其高溫條件下發生滑移的現象。另外，超高性能砼能降低橋面板的承載力，減少其開裂病害的概率。

第二，鋪裝材料為環氧樹脂瀝青的橋梁能夠使用滲透性較強的環氧樹脂材料解決橋梁的裂縫問題，一般采取直接灌注或是擴開槽面進行灌注這兩種方式。這種方式能夠提升其熱穩性，防止出現車轍或滑移的病害。

第三，關于橋梁坑槽的處理方案，需要立足于保護橋面、不影響交通以及延長使用壽命的前提下展開修復工作。可以有效結合過往修復經驗及其病害成因，通常使用環氧瀝青砂漿的方式進行處理。對比而言，這樣的方式比熱修復技術的性能更加突出，并且能夠有效延長橋梁的使用壽命，對于修復范圍大的工程也能夠良好地適應。另外，冷板環氧瀝青砂漿能夠快速成型，并具備較高的強度，因此修復工程結束后養護4小時左右后即可恢復正常的通行[5]。

3.3 針對鋪裝層滑移病害的處理措施

鋪裝層滑移病害基本是由于橋面的抗剪力不足而導致。橋面鋪裝層與鋼橋面間的抗剪力不高，使橋面不能充分供應車輛在制動時需要的抗剪力；同時，橋面在持續高溫的環境中，結構之間粘結層性能下降，也會導致其抗剪力進一步下降。針對這種情況進行處理時需要重點提升其抗剪力以及黏結層的黏力。一般將環氧樹脂膠作為新的黏結材料，其黏性以及抗水性都較為突出，同時，抗拉、抗壓、抗彎曲、拉伸剪切等各項能力都高于工程中原本使用的粘性膠材料，即使溫度達到70攝氏度左右，也能確保其黏結度滿足橋梁運行需求，在低溫情況中也不會出現開裂的現象。將鋼橋板表面使用1.5毫米的環氧樹膠材料進行相應處理，在其表面均勻布設高強度的碎石，以進一步增強其抗剪力、防水性以及黏結性[6]。

4 橋面鋪裝病害要點

第一，當橋面長時間處于高溫狀態下，再加上過重的車輛荷載，必然會使橋面出現熱穩定性病害。第二，對鋼橋面板進行處理前，需要將其表面水分處理干凈，否則將會導致橋面后期投入運行后出現鼓包情況，若同時受到高溫以及車輛荷載過大的影響，極容易導致快裂以及裂縫等病害的產生。第三，若是鋼橋面的厚度較低，可以使用UHPC材料對橋面的剛度進行提升，以免鋼橋面板出現開裂的現象；同時這種材料還具有較高的修復效果。第四，由于環氧瀝青砼需要在較高的溫度下才能保證性能的穩定，因此其施工條件要求也較為嚴苛，必須嚴格把控施工期間的溫度，以確保環氧瀝青砼能夠保持良好的性能[7]。若是施工期間未控制好溫度因素，將會對其壓實密度以及后期使用的性能產生不利影響，以至于出現熱穩定性病害、鼓包病害、開裂病害等情況，不利于橋梁的使用，對人們的出行安全造成阻礙。

5 結語

橋面鋪裝層出現的損害雖然對橋梁整體的安全影響不大，但是對橋梁正常使用的影響較為明顯，甚至還會對過往人群的生命安全造成威脅。因此，從設計到后期的養護的相關部門都要共同努力，重點關注橋面鋪裝產生的病害，對病害產生的原理進行深入探究，盡量做到以預防為主，將預防以及后期治理相結合，為橋梁發揮更大的效益。