桥面铺装病害原因分析及养护对策

2011-12-31刘军义

中国新技术新产品 2011年19期

刘军义

（宁夏公路管理局吴忠分局，宁夏吴忠 751100）

1 概述

桥面铺装是桥梁行车道系的重要组成部分，直接承受车辆荷载、梁体变形、和环境因素的综合作用，其受力和使用条件较一般路面更为复杂。而当前，公路沥青路面设计规范只对桥面铺装的材料选择、施工方法和厚度等方面作了指导性说明，缺乏具体的设计理论和施工规程，沥青混合料的设计更是无章可循，仍沿用传统的路用沥青混合料的做法，这都为沥青铺装层的使用埋下了隐患。从使用情况来看，桥面铺装早期破坏的现象非常普遍，往往通车不久即出现严重的拥包、裂缝和坑槽。据吴忠养护中心统计，自高速公路通车以来，2007年度处理桥面坑槽 546.8m2；2008年度处理桥面坑槽392.51m2；2009年度处理沥青桥面坑槽256m2；2010年度统计需处理桥面坑槽192m2，桥面铺装早期破坏现象非常严重。本文将结合对吴忠辖区内高速公路桥面铺装的病害调查、检验，探讨桥面铺装早期破坏的原因，并提出针对性的养护措施，以期对桥面铺装的养护工作起到一定的指导作用。

2 桥面铺装病害调查及检验

调查表明，不同的高速公路，桥面破损的特征不尽相同，造成结构破坏的程度亦有所区别。吴忠辖区内高速公路桥面铺装早期破坏主要表现为四种形式，即：横向裂缝、纵向裂缝、拥包和坑槽。

2.1 横桥向裂缝

2.2 纵桥向裂缝

2.3 桥面铺装拥包

2.4 桥面铺装坑槽

取典型病害位置进行现场检验，发现普遍存在桥面铺装粘结防水层粘结强度不足，导致沿粘结层发生滑动变形，这是桥面铺装早期破坏最主要的表现形式。另外也存在钻孔芯样空隙率较大，铺装层厚度不足，防水混凝土表面存在腐蚀剥落等现象。

3 桥面铺装病害原因分析

确定桥面破坏的原因是制定桥面养护维修对策的基础。桥面铺装的任何一种损坏可能都是由多种原因及其综合作用引起的，因此，必须从损坏的机理分析，通过详细的检测和必要的室内外试验分析确定。

3.1 构造原因

一是桥面板刚度不足。对于部分桥梁为了减轻恒载，以增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度时造成桥面板刚度不足，在重荷载的作用下引起较大的形变，加上车辆的连续冲击震动，使桥面板及铺装层出现开裂，且发展迅速。二是铺装层与梁表面粘结强度较低，在桥面进行铺装前没有将桥面板表面清洗干净，凿毛的密度和深度不够，导致铺装层与梁面之间的粘结能力不足，在荷载作用下铺装层与主要承重构件不能以一个整体来承受外荷载，破坏了混凝土的整体性，在行车的剧烈冲击和荷载作用下容易使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。三是支座负弯矩的影响。对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构，由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力，使铺装层受到拉力的作用而容易产生裂缝，从而造成桥面铺装的损坏。四是桥面防水层的影响。由于防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异，中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底拉应力，处于防水层上的铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载以及雨雪水的侵蚀作用下，彼此间的缝隙会越来越大，直到松散脱落。

3.2 施工原因

其一铺装层厚度偏小。由于施工因素造成梁表面高出设计高程，或由于调整桥面纵横坡、施工工艺控制欠佳等原因，施工中主梁顶面标高与设计值相差较大，一般应在测量主梁顶面标高后对其进行调整以保证桥面的厚度，如果调整不好，就会造成桥面铺装层厚度不均，使桥面铺装层局部过薄，消弱了桥面铺装的刚度和承载能力。其二铺装层内钢筋网错位。钢筋网在进行绑扎和浇注混凝土时，受到施工人员、机械和混凝土自重的压力，导致其紧贴桥面板而改变了原设计钢筋位置，消弱了钢筋网的分布筋作用承受荷载的能力，尤其对于出现负弯矩的桥面铺装层，容易因此出现桥面裂缝等损坏现象。其三混凝土的温缩和干缩作用。由于混凝土硬化初期抗拉强度低，若温缩或干缩产生的拉应力超过其抗拉强度，将导致混凝土内部及表面产生早期裂缝，造成桥面的过早损坏。其四是混凝土质量的影响。混凝土的施工质量直接影响桥面铺装层的使用寿命。混凝土的原材料、级配，拌合物的和易性较差或施工控制不良造成混凝土蜂窝，局部过振或欠振，强度降低等缺陷。这些缺陷破坏了铺装层的整体性，降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲的能力，使铺装层建成后经短期荷载作用容易发生混凝土的破坏。

3.3 外界环境的影响

其一是过早通车。桥面铺装完成后过早开放交通，造成桥面铺装在强度未达到设计强度，形变未稳定的情况下过早承受外来荷载作用，容易造成桥面铺装的早期损坏。其二是荷载过大及冲击影响。对于目前增长较快的重载交通及超载，加重了桥面铺装层的负荷，并且轴重的增加形成较大的冲击荷载，在路面不平整或桥面伸缩缝、施工缝位置，冲击作用更为明显，造成桥面铺装层特殊位置或局部先期破坏，并促使破坏向其他部位扩展恶化。其三是交通组织的影响。在公路交通组织管理中，由于车道的功能划分，使桥梁结构运营始终处于偏载状态，加快了主车道铺装层的疲劳，使主车道铺装层容易发生各种病害并以较快的速度发展。

针对辖区内高速公路桥面铺装早期破坏的典型类型，依据现场检验的结果，对典型病害的原因分述如下：

3.3.1 横桥向裂缝

桥面铺装层的横向开裂主要发生在铺装层伸缩缝50cm-200cm范围内，以距伸缩缝20~50cm发生一道为多，几乎位于主梁支座中心处；跨径较大的梁桥，跨中部位亦有发生横向开裂的现象。桥面铺装开裂的主要原因是：①温度收缩应力导致铺装层横桥向开裂；②支座顶面负弯矩的影响，加之车辆荷载的冲击作用，导致铺装层啃边，当铺装层薄弱且没有足够的纵向钢筋承受冲击荷载时，横向裂缝必然要发生，在车辆荷载重复作用下横向裂缝发展成为横向开裂。一般经过5~6年运营，铺装层横问开裂己较为严重，不间断的车辆冲击，横向裂缝影响扩散，以致出现数道横向裂缝，直至出现局部坑槽。

4 桥面铺装养护对策分析

确定桥面铺装破坏的原因是制定桥面铺装养护维修对策的基础。桥面铺装

4.1 灌缝

当前，受设计水平、铺装材料和经济性的制约，桥面铺装开裂具有一定的不可避免性，在桥面铺装开裂后，分析裂缝产生的原因、选择合适的修补方法和处理的最佳时机显得尤为重要。对由于温缩应力或支座顶面负弯矩所造成的横向开裂，一般选择在冬季气温降低后进行灌缝。对纵向裂缝，应作详细的原因分析，对由于单板受力所造成的纵向开裂，一般宜采用桥面铺装改造（凿除原铺装层，全部采用钢筋混凝土重新铺筑铺装层）的方法进行处理，从根本上改善桥梁的整体受力性能，灌缝不能从根本上消除此类裂缝。