沥青桥面铺装早期病害分析及施工要点研究

1、沥青砼桥面铺装病害分析及施工改善措施王建设（河南路桥建设集团有限公司）摘 要: 本文针对桥面铺装的工程实践，对钢筋混凝土桥柔性桥面铺装的早期病害及其原因进行了分析与研究，探讨了沥青砼桥面铺装的施工要点。关键词:  沥青混凝土 桥面铺装 早期病害 原因分析  1 概述随着我国公路建设的发展，大跨径桥梁桥面铺装已成为公路建设中的一项技术难题。大跨径桥梁桥面铺装取得了一些成功的经验，但桥面铺装的高温车辙、疲劳开裂、层间脱离等病害仍然较严重。尤其是特大桥为交通网络中的重要枢纽，封闭交通进行维修会严重影响交通运输，因此要求桥

2、面铺装具有更长的使用寿命，性能更可靠。我国有许多大跨径桥梁正在建设中或即将建设，大量旧桥桥面铺装需要维修，因此桥面铺装存在的问题迫切需要进一步研究解决，以指导工程实践。桥面铺装问题是一个集桥梁结构、铺面结构、铺装材料及粘结防水材料的多学科交叉的综合性课题。桥面铺装层直接承受行车荷载、梁体变形和环境因素的作用,其变形和应力特征与主梁及桥面板结构型式密切相关,一方面可分散荷载并参与桥面板的受力,另一方面起联结各主梁共同受力的作用;既是桥面保护层又是桥面结构的共同受力层,所以具有足够的强度和良好的整体性,并具有足够的抗裂、抗冲击、耐磨性能。2 沥青砼桥面铺装的破坏形式沥青混凝土桥面铺装与正

3、常路面和水泥混凝土桥面铺装相比,损坏形式有所不同。主要有 : 铺装层内部产生较大的剪应力,引起不确定破坏面的剪切变形,或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差,抗水平剪切能力较弱,在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏,产生推移、拥包等病害;因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙,在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。3 沥青混凝土桥面铺装结构损坏原因分析3.1 结构理论与设计 (1) 桥梁的结构理论中对桥面铺装层的计算分析论述几近于零,现行规范中只给定了厚度的推荐值,工程界一直在各等级的公路中运用了几十年。随着交通量的

4、增大,现行铺装与重型、超重型汽车的增多和车速的增快已不相适应。桥面铺装层直接承受车轮荷载的冲击,桥面铺装部分或全部参与了主梁结构的变形,因此桥面铺装是一个受力复杂的动力体系,各种形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。梁设计的箱梁骨架钢筋在实际受力状态下难以像T梁主筋那样发挥应有的作用。所以,设计的假设状态与箱梁的实际受力状态不一致。现行桥规第3.2.2条规定:如无精确的计算方法,箱形梁也可参照T形梁的规定处理。从众多箱梁的设计来看,大部分设计者对箱梁构件是按T形梁进行处理的。而箱梁的实际受力虽有近于T梁的一面,又有异于T梁的一面,对于连续箱梁差别更大。尤其是近年来箱梁的桥面越来越宽,桥

5、跨与桥宽之比越来越小,箱梁仍按T梁那种长细杆件设计配筋,就越来越不适宜了。(3)随着材料工业的发展,桥梁承重结构的改进,使桥梁主梁能以较柔的结构达到受力的要求,高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽。特别在设计计算中侧重于主梁纵向的计算分析,对桥梁横向刚度重视不足,横向构造措施不利使桥面铺装分担了过多的次内力。(4)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,使桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩区裂缝,从而造成桥面铺装的损坏。(5)在对高速公路进行交通组织管理中,由于车道功能的不同,人为强制地使桥梁结构运营始终处于偏载状态,使主车道的铺装承担了比超车道高得多（量值可达

6、三至四倍）的运营应力水平,因此加快了主车道铺装层的疲劳。特别是随着私营运输业的发展,货运业主为追求短期经济利益,通过改变车厢结构如加长车厢和加高车轴弹簧等使汽车的载重、轴重及轮载成倍增加。这些车辆对铺装层具有严重的毁坏作用,并使桥梁结构局部超载,加快了主车道铺装层的病害发展。因此,在设计中应根据运营中车辆荷载的实际分布情况,在明确了桥梁结构受力的基础上,对桥面铺装层进行受力计算。3.2水所引起的损坏由于沥青的粘附性差，空隙率过大或铺装层开裂导致水分渗入，水渗入到沥青面层内部和水泥混凝土桥面与沥青面层的界面之间，在行车荷载及温度变化下产生水损害，从而出现唧浆、网裂、剥落、松散、坑洞等现象，另一方

7、面由于界面之间存在水压力，降低了界面之间的联结强度，造成沥青层脱落、起皮等现象，使铺装层失去强度和防水能力。3.3温度条件所引起的损坏桥面结构直接承受气候条件的影响，同正常路面结构相比，铺装层材料夏季温度更高，冬季温度更低，即相同的气候条件对铺装结构材料的影响更苛刻。因此，在普通路面中使用良好的材料，用在铺装结构中往往会由于温度产生损坏。同时由于桥面板或梁结构产生过大挠度也易引起沥青混合料铺装层开裂，水渗入后易造成面层松散和坑槽破坏。3.4施工工艺(1)铺装层厚度偏小。由于桥梁上部结构在施工中支架的沉降及预应力反拱无法十分准确地预测,或由于施工工艺控制欠佳,施工中主梁顶面标高与设计值相符是比较

8、困难的,一般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,就会造成铺装层厚度不均,使有的地方厚度偏小。(2)梁顶清理不利,造成铺装层与主梁结合欠佳。3.5 桥面防水层的影响由于柔性防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异,它的存在使上部结构按模量形成刚柔刚的板体受力体系,中间柔性夹层会增大桥面板板中部的板底拉应力。处于防水层上的铺装层一经开裂,在车轮的动力荷载作用下,彼此间的缝隙越来越大,直到松散脱落。另外,防水层的使用使铺装层发生剪切破坏的机率大大提高。4、 施工中的质量控制措施沥青混凝土桥面铺装一般包括普通沥青混凝土、改性沥青混凝土，其中后者应用较多。沥青混凝土桥

9、面铺装施工前，梁顶或现浇梁板混凝土的层顶应平整、粗糙、干燥、整洁，不得有尘土杂物、油污，桥面横坡应符合要求。当不符合要求时应予处理，对尖锐突出物及凹坑应予打磨或修补。41把好防水层的施工质量关防水层必须全桥面满铺，达到无破洞、漏铺、脱开、翘起、皱折的要求。应做好边角(阴阳角)拐弯处及形状不规则的细部防水层的铺设。近年来，桥面防水层常采用喷洒M1500防水剂方法。施工时，应督促承包人严格按产品说明施工，并严格管理，防止喷洒量不够或漏洒。42必须按规范要求严格洒布粘层沥青43严格把好粗集料、细集料的质量关(1)沥青混凝土面层在配料过程中，应严格控制粗集料的规格。应对粗集料最大粒径严格把关，使其符合

10、规范要求。(2)尽量不采用花岗岩、石英岩等酸性岩石制成的粗集料、细集料(其集料沥青的粘附性不能满足要求)，尽量不采用与沥青粘结性能很差的天然砂。受条件限制必须使用时，应采用抗剥离措施：用干燥的磨细消石灰或生石灰粉，水泥作为填料的一部分，其用量宜为矿料总量的12；或者在沥青中掺加抗剥离剂或者将粗集料、细集料用石灰浆处理后使用。44严格把好(改性)沥青的质量关(1)选择(改性)沥青品牌时，应先取样试验，符合设计、规范要求时方可选用。(2)(改性)沥青进场时，应附有炼油厂的沥青质量检验单。到货的(改性)沥青必须严格按批量、频率，进行自检、抽检、送检试验，各项指标符合规范要求后才能使用。(3)沥青在使

11、用期间，贮存的温度不宜低于130，并不得高于180。45严格把好沥青混合料的配合比设计关开工前，承包人必须按设计、规范要求做好配合比设计，并报监理中心试验室进行复核，批复后方可使用。46严格把好沥青混合料的拌制关在沥青混合料拌和场(即后场)，应专门安排有经验的监理工程师进行把关，同时，必须要求承包人安排有经验的技术员和试验员把关，以确保沥青混合料的拌和质量。包括严格把好以下关口：即把好沥青混合料的运输质量关；把好沥青混合料的摊铺质量关；把好沥青混合料的碾压质量和检测关；处理好桥梁伸缩缝处的沥青混凝土铺装层。沥青混凝土铺装层施工，经过伸缩缝位置时，处理方法应恰当。如果处理不当，可能造成伸缩缝槽口范围沥青混凝土压实度不够，产生裂缝；也可能使伸缩缝槽口混凝土表面与相邻的沥青混凝土铺装层不平顺，引起跳车，产生过大冲击力，使伸缩缝附近铺装层过早开裂、损坏。5 小结本文针对桥面沥青混凝土铺装层的