混凝土桥桥面防水系统设计

刘永胜　方建平

摘要：在公路桥面日常运营维护中，由于其表面防水层的长期失修，需要定期对混凝土桥桥面混凝土层进行修补，有时需对整个桥面进行大修与重建。因此，桥面防水层的设计对桥面铺装质量产生重要的影响。文章借助国外先进经验论述混凝土桥桥面防水的设计方法，同时还阐述了具体的施工注意事项。

关键词：桥面防水系统；铺设方法；系统的设计；表面处理

中图分类号：U416文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0010-02

在公路运营中，桥面防水系统一旦失效，对桥面混凝土铺装层经常进行修补，甚至对整个桥面铺装层进行重建，会造成严重的经济损失，并有安全隐患。造成这种结果，一方面是由于设计者缺少防水系统设计的意识；另一方面是低估了问题的严重性，对问题没有给予足够的重视；也有的是由于开始阶段，所设计的防水系统构造上不够合理，防水材料选取不合适。在桥梁防水系统设计中，造成防水的失效往往缺少操作方法的详细说明。为全面解决好桥面排水，应关注三个构造方面的问题：排水体系是否连续性；连接边缘是否密封；防水层与上下层之间是否紧密粘结。以上无论哪一点出现了问题，都可能造成整个防水系统的失效。

一、桥面防水系统的设计

桥面防水系统的设计是设计防水系统的第一个考虑的问题，桥面防水就是设法将水与混凝土分开，使水不能渗入混凝土本体，最重要的是不能进入裂缝中去。系统包括以下几方面：

（一）铺装结构设计

在国外，桥面防水设计主要采取经验法，也就是由交通部桥面防水课题组提出，以层间抗剪强度为验算指标的桥面防水结构设计方法。该法分为三步：

1．铺装层层间剪应力计算。

2．不同防水材料进行的室内直剪试验，并经计算得出相应的层间容许抗剪强度[?子]。

3．剪应力验算（即（?子≤[?子]，要求计算的剪应力不大于相应的容许剪应力）。

（二）设计要点

在防水系统设计中首先考虑的因素是确保水可以通过桥面横坡和纵坡以及其他排水设施迅速排除，因此，在桥面防水设计中必须贯彻防水和排水相结合的原则。桥面应增加渗流排水设施，渗流排水设施的目的是排掉防水膜之上的积水。在美国常用的一种排水设施为阀式排水，在欧洲一些地区也采用一种类似的排水设施，并通过排气层排除水蒸汽。为保证防水层与桥面有足够的粘结力，美国不设置类似的排气层。为排除防水层之上的渗入水，上海等地在护栏和伸缩缝处设计了纵、横向渗水花管。防水膜由于自身的的特性，一般容易在其周围边界发生渗漏，所以应专门对不同类型防水膜的边界做出规定，如自双层涂膜、粘卷材或合成橡胶改性涂膜等，其作用在于阻止水从边界渗入防水膜之下，也可以用专门的暗槽作为防水膜的边界，此方法可以减少了水从边界渗入防水层之下的可能。如果采用卷材防水层时，护栏与桥面的拐角处做成直径为100mm的圆弧，防止防水层在此处粘接不牢或产生空鼓现象。因为表面分子张力的作用，拐角处的涂膜一般较厚，因此采用涂膜防水层时不需特殊处理。为解决施工质量差造成边界渗水，也能在护墙或护拦施工前在桥面全幅铺设防水层，这种做法在德国得到了广泛应用。

（三）混凝土本身的特性

因为混凝土经常接触水，所以都要设计为防水混凝土，这样可以保证本身的防腐蚀和密实性的性能。特别是在桥面和下部结构水位浮动的位置。一般可以在混凝土中加入粉煤灰或超细粉等，这样可以减少水泥带入的碱量，也可以加太钢纤维深丙烯纤维，可以对膨胀、开裂起到阻裂作用，并具有很好的阻止渗透的能力，达到自防水的基本要求。在铺设中桥面水泥混凝土的平均厚度不能小于10cm，最薄处厚度不能小于8cm，而且混凝土本身的配比设计和浇筑质量是最重要的。桥面钢筋网钢筋直径不宜小于10mm，间距不能大于150mm。以前很多桥梁不到十年甚至两三年就破坏，施工质量存在缺陷和设计桥面铺装的不合理是主要原因之一。

（四）伸缩缝的防水

根据经验，以前修建的桥，伸缩缝下面的梁端和帽梁受水损害是最严重。因为伸缩缝的形式及安装质量问题，该部位最容易造成毁坏。除了毛勒缝、仿毛勒缝之外，伸缩量小于5cm的小变位伸缩缝，采用聚合物改性沥青弹塑体填充式伸缩缝，就能成功地解决伸缩缝漏水的问题。

（五）桥面雨水孔与水落管的常见问题

主要表现在：收水口高出水泥混凝土表面，而且周围混凝土不密实，造成管周围漏水；收水口小，不能及时将水泄走；收水口标高高于周围标高，造成积水；出水管过短，发生尿檐现象。桥面雨水孔与水落管的设置是非常严格的，但是无论设计还是施工，都容易被忽略，从而导致收水口周围以及边梁外侧混凝土的破坏。

（六）梁端和帽梁的防水梁端和帽梁的漏水

主要是由于伸缩缝很难保证完全不漏水，而伸缩缝的漏水对梁端和帽梁的损害又非常严重，所以对梁端和帽梁顶部也要进行防水处理。

二、混凝土表面的处理

（一）桥面的处理

如果用振捣棒浇筑的桥面，可能出现较多的肋纹，而且工人踩踏和施工机具也可形成脚印和坑槽；用抹光机找平时，混凝土表面就会出现一层厚厚的浮浆，影响桥面与防水层的粘结。为避免这些缺点，可在养生时用刷子或小喷砂机进行拉毛处理。在用养护剂养生时，必须清除这层养护膜，以防止对层间粘结力产生影响。在采用加入添加剂的低水灰比混凝土时，如果进行过度磨光，会使混凝土表面致密不透水，也会影响粘结。混凝土的湿度会对各种防水层产生很坏的影响，在室外，测湿度是很困难的，通常可通过观察和触摸来判断。但混凝土深部的温度太大也可能在将来引起不良影响，必要时，还是要进行温度测量。

（二）维修桥面的处理

在清除原有的面层和防水层时，不论使用整平机还是气动切削机都很可能造成混凝土桥面铺装层的破坏。金刚钻头切削机都很可能造成混凝土桥面铺装层的破坏。金刚钻头切削机还有可能割断钢筋，因此，在施工前最好是先提取钻心，以确定面层厚度，控制清除到防水层时暂停，以下部分的清理应仔细用手动和气动工具进行。溶剂的办法通常不要用，采用机械方法需要十分小心，混凝土应尽量和原桥面材料性能相接近。

三、防水层在设计施工中应注意的问题

在现场铺设时，要注意以下几方面的问题：

1．保证做好与桥面泄水管衔接的设计。水到了防水层就会流动，这样在护栏、伸缩缝或立柱附近形成积水，在车辆作用下会形成水压，对桥面的面层形成不利影响，并造成此处的防水层毁伤。另外，水的冻胀作用会使桥面隆起，加速桥面面层的破坏，所以，在设计桥面泄水管时，在保证其具有一定横向坡度外，还需注意其与桥面防水层的连接，以使防水层间水可通过泄水管流出，防止层间积水。

2．无论在施工的哪个阶段，都要制定严格的操作规程，都应让操作人员清楚具体施工工艺及步骤，要防止施工车辆和人员造成的破坏。

3．防水层的铺设应从低处开始向上铺，尽可能避免水渗入搭接缝中。

4．加强现场监理的重要性。铺设防水层是一件很细致的工作，需要在好天气下进行，又要赶工期，有时不当之处是在夜间工作造成的。如果冬天施工时，在冷天时可塑性很差，因有些材料具有硬脆性，要严格控制施工温度。桥面上不允许有砂石和杂物，它们将影响层间粘结并有可能刺穿防水层。另外，防水层铺完后，要留下人来进行认真修整和清理。

5．相应的检验项目及其频率和试验应明确规定。检验项目及其频率和试验主要包括：防水层的整体性和厚度检验、粘度试验、表面温度和沥青温度测定。只有对桥面防水层铺设的设计、施工、养护等方面都进行仔细的考虑和严格的控制，才能更大限度地提高桥面铺装层的使用性能和综合效益。

参考文献

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[2]Hagenbuch JJ.Protection for Concrete Bridge Decks by Membrane Waterroofing．Highway Research Record，1968.

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[4]穆祥纯．我国城市桥梁结构防水技术综述[J].中国建筑防水，2001，（2）.

作者简介：刘永胜（1977－），衢州市交通设计有限公司工程师，研究方向：公路桥涵设计；方建平（1978－），衢州市交通设计有限公司工程师，研究方向：公路桥涵设计。