公路橋面鋪裝層破壞原因和預(yù)防措施

呂慶文

摘要：本文分析了公路橋面鋪裝層破壞的原因，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，供大家參考。

關(guān)鍵詞：公路橋面 鋪裝層 設(shè)計(jì)理論 裂縫

0 引言

橋面鋪裝是橋梁行車道系的重要組成部分，它的質(zhì)量好壞和使用耐久性直接影響到行車的安全性、舒適性、橋梁耐久性和投資效益。隨著公路等級的提高，橋梁涵洞等公路構(gòu)造物所占比重越來越大，而橋面鋪裝在使用過程中的破壞情況也變的十分嚴(yán)重，有為數(shù)不少的橋梁在通車后不久，橋面就不同程度地山現(xiàn)了裂縫、車轍、擁包、坑槽等病害，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生交通事故。高等級公路對路面質(zhì)量的高要求迫切需要提高橋面鋪裝工

程的使用質(zhì)量。

1 橋面鋪裝層的病因

1.1 設(shè)計(jì)理論不足 剛性路面是根據(jù)彈性體半無限地基上小撓度薄板理論進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而現(xiàn)行橋面鋪裝層設(shè)計(jì)就基于這一理論。但由于橋面鋪裝層是澆筑在剛性預(yù)制梁板上的，受力情況與普通混凝土路面有很大不同，而理論界對此一直缺乏相關(guān)的研究，如現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范對設(shè)計(jì)厚度只給出了一個(gè)厚度的推薦值，工程界一直在各種等級的公路上使用了多年。由于橋面鋪裝層直接承受車輛荷載的沖擊，并且部分或全部參與主梁結(jié)構(gòu)的變形和受力，是一個(gè)受力復(fù)雜的動(dòng)力體系，各種形式的主梁及橋面鋪裝本身都對其應(yīng)力分布有影響。理論研究的不足導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員缺乏足夠的認(rèn)識，設(shè)計(jì)深度不夠。

1.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)不合理

1.2.1 橋面板剛度不夠 為了減輕橋梁自身重量或考慮美觀需要，多采用加大鋼筋用量或采用高強(qiáng)度鋼筋來減輕橋面板重量，造成橋面厚度縮小，剛度不足，在重載作用下容易引起較大的變形，加上車輛高速行駛引起的巨大沖擊力和振蕩應(yīng)力，容易使橋面板及鋪裝層出現(xiàn)裂縫，且發(fā)展速度很快。

1.2.2 未充分考慮支承梁不均勻沉降的影響 對于空心板或T梁，由于梁體的不均沉陷或瞬間的下?lián)?活載引起的)，在橋面板及橋面鋪裝層上部受到與梁軸相垂直的附加彎矩，這種情況下容易導(dǎo)致橋面鋪裝上部被拉裂。而設(shè)計(jì)上對于預(yù)制梁、板間的橫向聯(lián)系考慮不足，使得荷載分布達(dá)不到假設(shè)狀態(tài)，往往存在單片梁板單獨(dú)受力，導(dǎo)致梁體產(chǎn)生較大變形。

1.2.3 橋面鋪裝層厚度過薄早期橋面鋪裝設(shè)計(jì)厚度大多小于8 cm，目前實(shí)施的橋面鋪裝厚度也僅在10cm左右。橋面鋪裝層厚度過薄，不僅降低了橋面鋪裝層本身的剛度和承載能力，也使對分布荷載作用和幫助橋面板共同受力作用削弱，造成上部構(gòu)造整體剛度偏弱和荷載集中應(yīng)力過大。

1.2.4 橋面鋪裝混凝土強(qiáng)度偏低 目前實(shí)施的橋面鋪裝混凝土標(biāo)號大多為C30，強(qiáng)度偏低。在目前大交通量、重載交通，尤其是超載現(xiàn)象的存在，使鋪裝層本身承受的荷載應(yīng)力、沖擊應(yīng)力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，尤其當(dāng)前采用的混凝土路面設(shè)計(jì)理論未考慮到因連續(xù)荷載振動(dòng)引發(fā)的振蕩應(yīng)力(其峰值能達(dá)到?jīng)_擊應(yīng)力的2～3倍)，容易造成混凝土的碎裂。同時(shí)，橋面鋪裝層多采用單層鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑偏細(xì)，抵抗強(qiáng)度的能力很弱。

1.3 施工方面原因

1.3.1 鋪裝層及行車道板混凝土粘接性不好 在橋面鋪裝層施工前未將梁板表面的松散砂石、碎混凝土、泥污清洗干凈，梁板表面沒有鑿毛或鑿得不夠，大大降低了橋面鋪裝層與主梁表面的粘接力，破壞了混凝土的整體性，沒能將行車道板與橋面鋪裝形成整體，降低了結(jié)構(gòu)承受荷載的能力和分散荷載的作用。

1.3.2 橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)就位不正確 由于鋪裝層較薄，鋼筋網(wǎng)的布設(shè)本身就比較困難，同時(shí)，在鋪裝層的施工過程中，由于綁扎鋼筋、澆筑混凝土、振搗等工序需要，施工人員和運(yùn)輸機(jī)械在其中穿行，容易導(dǎo)致鋼筋網(wǎng)變形和移位。

1.3.3 混凝土施工質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn) 施工過程中混凝土原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)、石料不干凈、粒徑不符合要求、砂率過大、施工時(shí)間掌握不好以及振搗不密實(shí)、模板漏漿等都會(huì)造成混凝土中出現(xiàn)蜂窩、麻面、強(qiáng)度降低等缺陷，這些缺陷破壞了鋪裝層的整體性，降低了鋪裝層抗裂、抗沖擊、抗彎曲及耐磨的能力，導(dǎo)致鋪裝層的壽命縮短。

1.4 橋面鋪裝混凝土產(chǎn)生裂縫

1.4.1 干縮裂縫 在水泥混凝土中，水以結(jié)合水、層間水、物理吸附水和毛細(xì)水等狀態(tài)存在。當(dāng)這些水在混凝土硬化過程中失去時(shí)，水泥漿體就會(huì)收縮，如果是自由收縮，一般不會(huì)產(chǎn)生裂縫，當(dāng)收縮受到限制時(shí)，因收縮應(yīng)力就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.4.2 溫度裂縫 水泥混凝土具有熱脹冷縮的性能，橋面鋪裝層的熱脹冷縮是在相鄰的部分或整體性限制條件下發(fā)生的。溫度裂縫一般發(fā)生在溫度降低過程中。溫度降低時(shí)，鋪裝層發(fā)生翹曲，而鋪裝層與梁板是緊密聯(lián)接的，造成橋面鋪裝不能自由伸縮，這樣，在鋪裝層頂產(chǎn)生拉應(yīng)力，層底產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

1.4.3 疲勞裂縫 橋面板經(jīng)常處于震動(dòng)變形中，由于在混凝土材料內(nèi)部存在局部缺陷或不均勻性，在荷載的作用下會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中而出現(xiàn)裂縫。當(dāng)應(yīng)力反復(fù)作用時(shí)，使裂縫逐步擴(kuò)展，從而不斷減少承受應(yīng)力作用的有效面積，終于在車輛荷載反復(fù)作用到一定次數(shù)后導(dǎo)致破壞，使混凝土出現(xiàn)疲勞裂縫。

2 防治措施

2.1 橋面鋪裝層裂縫的防治

2.1.1 養(yǎng)護(hù)制度養(yǎng)護(hù)制度對裂縫的產(chǎn)生有重要的影響，尤其是對防治早期裂縫的產(chǎn)生有重要的意義，混凝土的干縮裂縫屬于早期裂縫，它的產(chǎn)生在很大程度上是由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成的。其中，溫度和濕度對養(yǎng)護(hù)的影響最大，因此施工時(shí)應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可以在很大程度上避免干縮裂縫。而且養(yǎng)護(hù)對混凝土強(qiáng)度增長起著很大的作用。

2.1.2 摻粉煤灰粉煤灰不僅可改善混凝土的工作性，還可以利用石灰的吸收效應(yīng)減少混凝土中Ca(OH)2的含量，從而提高混凝土的耐久性，而且粉煤灰的加入可降低混凝土的水化熱，降低混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的起始點(diǎn)溫度，減少混凝土降至環(huán)境溫度的溫差，防止溫度裂縫的產(chǎn)生。

2.1.3 摻鋼纖維鋼纖維能有效抑制干縮的發(fā)展，在混凝土中摻加適量的鋼纖維可以在混凝土中形成亂向分布的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而抑制混凝土干縮，而且混凝土的抗折疲勞性能也可以大幅度提高，能有效防止重復(fù)荷載作用產(chǎn)生裂縫。

2.2 橋面鋪裝層與梁頂粘結(jié)的處理 在預(yù)制梁體時(shí)對其頂面進(jìn)行刷毛處理，刷毛后及時(shí)清掃干凈；澆筑鉸縫混凝土?xí)r，高度低于頂梁3～5mm，做成槽口，澆筑橋面混凝土后，每條槽口形成“小梁”，加強(qiáng)了橋面鋪裝層與梁板的結(jié)合；橋面鋼筋綁扎前必須對梁頂徹底清掃，鑿除表面浮渣，必要時(shí)用氣泵或高壓水沖洗，但澆筑混凝土前，不要有積水。

2.3 橋面鋪裝層與瀝青面層粘結(jié)的處理 橋面鋪裝層混凝土初凝時(shí)應(yīng)刷毛，刷毛2遍最好。第一遍縱向刷，第二遍橫向刷。深度以露出石子1～2mm即可。刷毛后應(yīng)清掃干凈。絕對不允許為了找平，在鋪裝層上涂抹砂漿。鋪筑瀝青面層前應(yīng)灑布透層油。

2.4 確保橋面混凝土有足夠的強(qiáng)度 混凝土料要級配合理，具有良好的和易性，現(xiàn)場施工時(shí)坍落度一般為3～5cm，夏季可適當(dāng)放大到5～7cm。用人工拉平板振動(dòng)器振搗及振動(dòng)梁振搗，然后用滾杠、刮杠人工抹面壓實(shí)找平。澆筑完畢的混凝土要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，特別是夏季施工，對養(yǎng)護(hù)應(yīng)引起高度重視。保證橋面鋼筋的正確位置，特別強(qiáng)調(diào)橋面鋼筋網(wǎng)與梁頂必須有一定的保護(hù)層。澆筑混凝土采用吊車提升為宜。禁止混凝土運(yùn)送車直接碾壓鋼筋，必要時(shí)搭設(shè)簡易車道。

3 結(jié)束語

高速公路橋面鋪裝早期損壞現(xiàn)象與設(shè)計(jì)、施工、交通組成和氣候條件等諸多因素有關(guān)。橋面鋪裝層施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到橋梁的使用功能和橋梁的使用壽命，一定要給予高度重視。橋面鋪裝施工雖然工藝不復(fù)雜，但是諸多細(xì)節(jié)問題應(yīng)注意，這些細(xì)小問題很可能就是病害產(chǎn)生的根源。施工單位在施工時(shí)務(wù)必做到準(zhǔn)備要充分、安排要合理，施工要精心，防患于未然。