青临高速公路沥青路面过桥施工技术的探讨

2016-05-25王卫

工程与建设 2016年4期

关键词：装层过桥压路机

王卫

(山东省潍坊市公路路桥工程建设开发中心，山东潍坊 261031)

青临高速公路沥青路面过桥施工技术的探讨

王卫

(山东省潍坊市公路路桥工程建设开发中心，山东潍坊 261031)

在近几年已完成的高速公路过桥段及桥面沥青铺装层，普遍存在着平整度差，且通车后不久沥青桥面铺装层就出现了早期破坏。通过在长深高速公路山东省青州至临沭段的施工做法，对高速公路沥青路面的过桥施工技术和施工质量控制进行了实际探讨，通过施工过程中采取的措施和通车3年后的调查，收到了较好的效果。

青临公路；沥青路面；过桥技术；探讨

近几年，高速公路沥青桥面铺装完成后，普遍存在桥头两侧及桥面铺装平整度差，通车后沥青桥面铺装层也过早地出现了泛碱、坑槽等病害，降低了路面的使用性能，严重影响了行车安全，也给后期维修工作带来了很大困难，造成了巨大经济损失[1]。但多数人都片面地把问题的发生归结于车辆的超载和交通量的增长，而忽视了设计和施工过程的技术控制，当然超载和大交通量是造成桥面早期损害的主要原因，但作为工程技术人员也应该清楚地认识到如果能真正从施工环节做好沥青路面过桥施工的技术控制，至少可以延缓病害出现的时间，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命。

1 存在的问题及原因分析

1.1 过桥段、桥面沥青层平整度差及原因分析

水泥混凝土桥面铺装和桥头搭板不同程度的存在不平整及高程不符合设计要求的现象，这是造成铺装完成后的过桥段及桥面沥青铺装较正常段平整度差的直接原因。但往往在沥青路面过桥施工时未采取有效的措施，而简单的采取采用非接触式基准梁控制进行了摊铺，因为搭板和水泥混凝土桥面存在的缺陷在摊铺沥青路面前没有从根本上解决而又反应到沥青铺装层上，造成施工后的沥青铺装与桥两侧的沥青路面不平顺甚至出现跳车现象，也造成桥面沥青铺装层厚薄不一，局部还存在厚度不够的现象，由于桥面沥青铺装层厚薄不一，压实度离散较大，通车不久压实度不够的地方就会出现了二次压密，也就导致了的桥面的平整度快速下降的现象，同时由于桥面的不平整，在车辆颠簸冲击作用下加快了桥面沥青铺装的早期破坏。

1.2 桥面沥青铺装出现的病害及原因分析

水气通过吸附等方式进入混凝土铺装层层间，特别是冬天融雪剂的水分夹杂着较高浓度的盐，在反复冻融作用下，极易引起桥面板(梁及混凝土铺装层)以盐冻剥蚀为主的腐蚀破坏。

桥面铺装层除受汽车轮载的垂直压力和制动剪切力外，预应力梁体受力下挠变形，因沥青混凝土与水泥混凝土变形模量的差别，在接触面产生了剪切作用，且受环境因素如温度、湿度等的影响[2-3]。由于受力状态复杂，施工的各个环节如处理不当就容易造成铺装层的早期破坏，实践证明，传统的压实工艺无法保证桥面沥青铺装层的有效压实，桥面沥青层的压实度离散较大，且普遍存在压实度不够的现象，渗水系数明显大于正常段落，雨水渗入后不能及时排出，而在轮载反复作用下产生唧浆、松散现象，最终出现坑槽。冬季渗水后则因冻融作用，而导致结构层松散破坏。另外一种形式是沥青混凝土铺装与桥面混凝土铺装在剪切作用下脱离，形成局部坑槽或推移[4]。这是造成桥面渗水出现早期水损坏的主要原因。

2 采取的施工控制措施

2.1 过桥摊铺前采取的技术措施

2.1.1 桥面及搭板凿毛处理

从前面的分析可以看出，桥面沥青铺装层与混凝土桥面粘结不好是造成桥面铺装早期破坏的主要原因，因此，在过桥施工前应对原混凝土桥面及搭板进行进行凿毛处理。对于桥面混凝土露骨不明显、表面光滑、有较厚的浮浆等位置需采用凿毛进行处理，凿毛后将浮浆用人工清扫干净，再用空压机强风吹净，然后在施工桥面防水层前用高压水枪冲洗处理，形成干燥、洁净、粗糙的界面，突出物应凿除。凿毛处理后应使混凝土表面露出新鲜的集料和混凝土层。处理后要保证任意指定的桥面处理域至少都有三分之二以上的面积为新鲜茬面，因此要求处理后的表面要有一定的露骨率，一般要求大于20%，粗糙度合格范围为0.4～0.8 mm 。

在施工桥面防水前要保持洁净，防止二次污染。对不平整处进行整平修补，当存在外露钢筋时应采取涂刷防锈漆处理。

2.1.2 桥面防水层处理

设置合理的桥面防水系统以及采用性能良好的防水材料能有效减少或防止沥青混凝土桥面铺装出现早期破坏,是保证和提高桥梁耐久性最有效的措施之一,也是目前桥梁设计与施工应对的关键技术。以往桥面防水主要采用涂料与乳化类材料较多，青临高速全面采用了SBS热改性沥青封层。常规水性沥青基防水涂料是以乳化沥青为基料的防水涂料，常用于屋面、墙体、坝体、洞体等防水、防潮及防腐项目在无荷载或静载作用下使用效果良好，但动荷载作用下防水效果受施工工艺影响很大，防水效果很难保证，而乳化类材料粘结效果也较差。

青临高速公路采用的SBS改性沥青防水层具有耐高温，粘附性、防水效果好的特点，且采用智能洒布，具有洒布均匀的特点。SBS改性沥青洒布后，应及时撒布0.6%沥青含量的预拌碎石，并用轻型压路机及时碾压，对表面撒布不均匀的应采取补撒措施，并清除多余的松散的碎石。

2.1.3 桥面及搭板的缺陷处理

混凝土桥面铺装和搭板虽然在施工时都对平整度和高程进行了控制，但实际都不同程度的存在一些缺陷，突出表现在表面不平整，高程与设计存在一定的偏差，特别是现浇箱梁的桥面尤为明显，由于桥面的局部凹凸不平导致通过桥面沥青面层渗入的雨水积存不能及时排出，在汽车荷载作用下导致了早期表面泛碱、挤浆等现象的发生，严重时可导致层间分离、坑槽等水损害[5]。

为确保桥面沥青铺装层的平整度，在摊铺中面层前应对桥面及搭板的高程和平整度进行全面复测，对局部高出部分采用铣刨机进行铣刨处理，对低凹不平处采用沥青砂进行找平修补处理，处理后尽量将平整度控制在5 mm左右，以利于中面层的平整度控制，并确保桥面沥青铺装层的厚度符合设计要求。青临高速公路采用了SBS改性沥青为6%～8%的AC-5的沥青砂进行了找平处理，通过处理有效地起到了平整和防水的作用。

2.1.4 伸缩缝处理

过桥沥青中面层摊铺前应将梁板与背墙间的缝隙采用泡沫板填塞，并将高出桥面的伸缩缝预埋钢筋用大锤碰平，然后采用低标号混凝土将伸缩缝预留槽填平，以确保摊铺时摊铺机的行走和过桥摊铺表面的平整度。

2.2 过桥摊铺采取的技术措施

2.2.1 过桥段及桥面沥青铺装层的高程控制

一般高速公路的桥面沥青铺装层分中面层和上面层二层，为确保过桥沥青路面的平整度，建议中面层过桥过渡段采取挂线摊铺的方式，其他段落和上面层均采用超声波等非接触式基准梁控制的方式进行摊铺，中面层过桥段挂线前应根据桥面、搭板及桥头两侧各50 m范围内的下面层高程的测量结果，在桥头两侧各设置20～50 m的中面层过渡段进行挂线摊铺施工，采用两台摊铺机成梯队摊铺时，后机走前机摊铺面的滑靴长度至少为1 m，挂线钢丝长度控制在50～100 m，每5 m设一钢丝支架且支架必须牢固，且摊铺过程中仪器不得随意调整。

2.2.2 摊铺过程控制

过桥沥青铺装摊铺施工时摊铺机的行走速度应较正常段摊铺速度降低25%～30%，并将摊铺机熨平板振捣调至高档以增加沥青混合料的初始压实度，确保桥面沥青铺装的平整度。

2.2.3 压实度控制

桥面沥青混凝土的碾压至关重要，压实度不足及过压等现象都将直接导致沥青铺装层的防水能力下降，造成水损害的现象发生。

由于桥面梁板悬空具有一定的弹性，采用振动压路机在桥面上压实时压实度很难达到，一味的过压反而破坏了沥青铺装层的整体稳定性和压实度，青临高速公路桥面沥青铺装改变了传统的压实机具，取消了传统的振动压路机，采用先进的振荡压路机替代，起到了很好的压实效果。中面层采用振荡压路机和轮胎压路机组合进行碾压，初压采用2台振荡压路机直接振荡压实6遍，复压采用25 t的大型轮胎压路机压实4遍，终压采用光轮压路机静压2～3遍。上面层采用2台振荡压路机振荡压实6遍，终压采用光轮压路机静压2～3遍。

以下是振荡压路机的工作原理和与普通的振动压路机的压实效果对比。

(1) 振荡压路机的工作原理。传统的振动压路机尽管具有较高的压实效果和经济性，但在一定条件下，振动轮会跳离地面需产生冲振作用，使范围受到一定的限制[6]。而振荡压路机振荡压实时，中心激振轴通过齿形传动带驱动两侧的偏心轴，两偏心轴将产生大小相等方向相反的激振力[7]。由于两激振力始终等值反向，故激振力的合力沿滚轮周向和径向总是为零，这样，滚轮依靠自重将始终紧贴在压实层上，不会跳离地面。

液压激振马达驱动中心轴高速运转时，在交变激振力偶的作用下，碾滚将对地面形成前后方向的高频振荡压力波，被压材料将受到交变剪切应力的重复作用，并导致被压材料发生剪切破坏[8]。与此同时，被压层在碾滚静荷载作用下，产生垂直位移。在振荡压力波和静荷载的共同作用下，粒料将发生共振并重新定位，通过挤压消除空隙，互相嵌进，达到密实的目的[9]。

(2) 压实效果对比。从图1两种压路机的压实对比曲线可以看出：振动压路机的前期压实度增长速度较振荡压实快，碾压2遍压实度就达到了94%，而振荡压实只达到了92%，碾压4遍时振荡压实和振动压实均能达到了95%，但后期振动压路机的压实度增长缓慢，当压实6遍达到96%以后压实效果就很低了，而振荡压路机的压实度随着压实遍数的增加压实度仍在持续增长，压实6遍后可达到98%以上，只有在达到8遍以后压实度才基本不再增长。

通过以上工作原理和压实效果对比分析可以看出振荡压路机所特有的优点。振荡压路机压实时，滚轮不离开地面，自身重量始终作用在压实层上，振荡压路机工作时也不会产生过大的振动，因此也不会使压实的材料重新产生疏松现象[10]。

施工实践证明，振荡压路机的作用深度不如振动压路机，主要是因为它所具有作用力主要集中在上层，对深层的影响很小，但这正好对沥表面层特别是对桥面沥青铺装层的压实十分有利。