高寒地区空心板桥的桥面铺装病害分析

陈天玉

（甘南公路局，甘肃甘南州 747000）

1 概述

甘南藏族自治州位于青藏高原东北边缘，地处青藏高原、黄土高原和陇南山地的过渡地带，境内降水量大，温差大，桥梁冻涨、盐蚀等病害频发。某桥位于徐合公路，为跨河桥，桥梁建于2013年，桥梁全长62.60 m，上部结构为3～13 m钢筋混凝土空心板，下部结构为重力式U型桥台，明挖扩大基础，桩柱式桥墩，桥面宽度为8.0 m+2×1.0 m=10 m，设计荷载为公路-Ⅰ级。

桥梁按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）进行设计，通车运行五年后，桥面铺装出现破损以及横、纵向裂缝，局部出现车辙、坑槽，甚至出现个别隆起现象，养护单位对损坏的混凝土及沥青铺装进行了维修，但修复效果不佳，维修当月再次出现类似病害。

桥梁桥面依据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21—2011）评定为四类，属于“材料有严重缺损，或出现中等功能性病害，且发展较快，功能明显降低”的桥梁。依据桥梁技术状况评定结果和日常的检查记录，为及时消除安全隐患，保障车辆通行安全和提高公路服务水平，亟须对桥面铺装进行专项维修养护。在该路线上由同一施工单位施工的多座空心板桥梁均出现类似病害，尤其是桥面铺装出现大面积破损，存在安全隐患。为确保桥梁使用安全，拆除原桥全部桥面铺装，查明问题原因，对桥梁桥面铺装进行处置，保证桥梁结构安全、服务水平满足要求。

2 病害调查

桥梁上部结构部分梁底板出现横向贯通裂缝，裂缝宽度达0.2 mm；梁底出现大面积泛碱现象，表面少量胶凝料松散粉化；桥面铺装破损，多条横、纵向裂缝，局部出现车辙、坑槽，甚至出现个别隆起现象，拆除原铺装层后发现空心板顶板厚度普遍严重不足（最薄处2 cm），多片板顶板有空洞现象。

3 病害原因分析

（1）桥面铺装横向裂缝。

裂缝集中在墩顶简支处，多发生在简支梁端部，桥面板端头处经常处于车辆荷载作用下，且为简支结构，属于薄弱环节，在车辆反复作用下，因不均匀受力，墩顶梁板简支处出现横向裂缝。

（2）桥面铺装纵向裂缝。

多为桥梁空心板横向联系减弱，横向连接松动，经车辆渠化交通反复作用产生的裂缝。

空心板顶板厚度不足如图1所示，沥青再生还原剂施工如图2所示。

图1 空心板顶板厚度不足

图2 沥青再生还原剂施工

（3）桥面铺装网状裂缝。

沥青混凝土面层老化或施工时混合料离析，地表水渗入铺装内，经车辆反复作用，混凝土找平层混凝土局部损坏，造成沥青混凝土面层产生网状裂缝。降雨量多，早晚温差大，反复冻涨导致沥青混凝土老化速度加快，冬季降温沥青混凝土出现收缩。桥面铺装混凝土找平层局部破损，简支梁端头处易发生类似病害。

（4）空心板顶板厚度不足。

该桥在预制梁板时，因为内模气囊上浮，造成顶板厚度不足，底板混凝土过厚，人为降低了空心板有效配筋率。底板增厚的混凝土成为多余荷载，顶板过薄减小了截面有效高度，导致梁板承载力降低，出现板底裂缝，且宽度达到规范限值。顶板过薄使得在车辆轮载集中力下，桥面铺装多次维修、多次破裂。

（5）梁底出现大面积泛碱现象。

梁底出现混凝土剥落、泛碱、析白现象时，主要原因是桥面铺装破损、防水层失效、桥面水排出不及时，需要查明渗水原因，针对性地进行处置。主要原因：桥面铺装局部坑槽、破损、不平整、防水层失效；沥青铺装层老化，孔隙率增大，地表水渗入梁体；降雨量多、温差大、空气湿润，空气中的水接触梁体，在冻涨、盐蚀作用下混凝土出现表面缺陷；施工时空心板梁为预留排水孔，梁内长期积水。

4 维修方案

4.1 主梁加固

原桥梁梁板采用普通钢筋混凝土，对板底裂缝进行封闭、注胶处理后，在梁底板采用纵向高强预应力钢丝绳聚合物砂浆加固，聚合物砂浆表面进行防腐涂装，或在梁底板粘贴纵向碳纤维布进行加固维修。

钢丝绳张拉工艺按照《预应力高强钢丝绳加固混凝土结构技术规范》（JTG/T 325—2014）进行，以钢丝绳伸长率控制张拉，可采用抗拉强度标准值为1 650 MPa高强镀锌钢丝绳，聚合物砂浆采用I级聚合物砂浆。碳纤维布的主要力学性能指标须达到碳纤维布材Ⅰ级的要求，碳纤维浸渍、粘贴用胶黏剂安全性能指标须达到A级胶的要求。碳纤维布在施工前确认粘贴表面干燥，施工时应保证气温在5 ℃以上，气温在5 ℃以下、雨天不得施工。纤维顺长方向片材的接头必须搭接15 cm以上。粘贴碳纤维时，依据设计位置由上而下，由左至右粘贴，用滚筒压挤贴面，使碳纤维布与浸渍树脂充分结合，压板排除气泡，有效黏结面积不应低于95%。

4.2 梁底剥落、泛碱处置

（1）桥面铺装局部坑槽、破损、不平整、防水层失效引起的梁底剥落、泛碱、析白病害，凿除破损部位，恢复防水层，在进行桥面铺装维修。桥面泄水管采用宜疏通、排水流畅的管材，跨河桥梁需做污水收集系统，按要求设置排污池和桥梁排水系统。

（2）沥青铺装层老化，孔隙率大增大，水渗入梁体，可按照病害程度，采用碎石封层、稀浆封层、微表处、沥青再生还原剂等表面处置措施。采用碎石封层、稀浆封层、微表处等表面处置的措施时，需要对原材料做出具体要求，尤其是集料的压碎值和黏附性。

（3）降雨量多，温差大，空气湿润，空气中的水接触梁体，在冻涨、盐蚀作用下混凝土出现表面缺陷。采用表面少量胶凝料松散粉化的处置采用人工凿除将原桥台、梁底风化、泛碱、松散污损部分清除，露出坚硬密实部分，采用环氧砂浆修补处理。修补厚度应大于5 mm，对修补区域边缘进行凿槽处理，避免修补区边缘形成浅薄的边口，剥落、腐蚀病害处置后涂刷梁体防腐防霉涂料，隔绝空气中的水分。

（4）施工时空心板梁未预留排水孔，梁内长期积水，采取事后板底开孔或施工时打开排水孔，有效排除梁内积水。

4.3 铰缝维修

在空心板肋板植筋加固铰缝，植入Φ12U形钢筋增加空心板的横向连接，植入深度10 cm，间距30 cm，孔径比钢筋大2～4 mm；对孔道进行清理，孔内应保持干燥；将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处；钢筋插入前应清除插入部分的表面污物；胶液干固之前，避免扰动锚固钢筋和在孔位附近有明水；植筋孔注胶时，必须使孔内胶液饱满，注胶应在气温较高时进行；植筋孔注胶24 h后。可对被加固构件进行下道工序，植入的U形钢筋与桥面铺装钢筋进行绑扎。

4.4 施工双层钢筋网桥面铺装恢复截面尺寸

混凝土施工前在原梁板涂抹高性能界面剂，平均厚度为2 mm。采取双层钢筋网片恢复空心板梁的截面尺寸，在梁板端头简支处、钝角等薄弱环节增加配筋，增加混凝土铺装找平层的厚度，达到增加梁板顶板厚度的目的，混凝土强度和梁板混凝土保持一致，有效分散车辆荷载，保证空心板的使用年限。

4.5 在混凝土铺装施工完毕

洒布改性沥青防水黏结层和撒布改性沥青碎石封层，起到防水和增加不同路面结构黏结力的作用。黏层沥青宜采用快裂的洒布型改性乳化沥青，蒸发残留含量不小于50%。碎石封层黏结材料采用改性沥青，沥青撒布量为1.8 kg/m2，对石料进行预裹覆，石料采用9.5～13.2 mm的单一粒径。

4.6 增加混凝土桥面铺装厚度

沥青铺装层的厚度减少至5 cm，可采用5 cmSMA-13型沥青马蹄脂混合料或改性沥青AC-13混合料，SMA沥青马蹄脂混合料具有空隙率小、高低温性能好及耐久性能好等特点，混合料中掺入优良的木质素纤维作为稳定剂，比例为沥青混合料总质量的0.3%～0.4%。AC-13改性沥青混合料具有良好的防滑、抗渗性能，是桥面沥青铺装的较好选择之一。沥青马蹄脂混合料因造价较高，养护维修工程用量小，不建议在养护维修工程中使用，养护维修中建议采用常用的改性沥青AC-13混合料。

拆除原损坏的混凝土找平层时，应采取人工拆除的方法为主，尽量避免对梁体的扰动，接近梁体时，避免对梁体再次造成损伤，梁体出现孔洞的需及时进行修补。

5 结语

空心板梁桥面铺装损坏多数是因为顶板过薄厚度不足、铰缝施工工艺控制不严以及混凝土找平层和沥青面层材料、施工质量控制不佳形成的。多雨地区降雨量大，地表水渗入沥青铺装层、高寒地区温差大，经车辆荷载作用加速沥青面层老化、简支梁端头处受力不均匀等，都是导致桥面铺装损坏的原因，因此应在施工阶段严把材料、工艺等关口，确保施工质量。在后期的养护中出现桥面铺装损坏，应当按照病害特点分析病害原因，制定针对性的维修方案，确保实施效果，满足“桥面铺装坚实平整、横坡适度、桥头连接顺畅、排水畅通”的养护要求。