匝道桥水泥混凝土桥面铺装常见施工问题及防治措施(张德军)

1、互通区水泥混凝土桥面铺装常见病害及防治措施路桥九公司张德军内容提要 ：在高速公路立交匝道处，通常纵坡较大、弯道急、刹车制动频繁，路面层受力复杂，病害较主线严重，同时，日益增加的交通量给匝道面铺装的病害维修带来极大困难。为保证水泥混凝土桥面铺装的耐久性，提高施工质量，减少后期桥面病害的发生，本文从施工中常见的问题出发，提出了相应的防治措施。关键词： 匝道桥桥面铺装施工病害防治措施1. 引言近年来，珠三角区域交通增幅较大，重型车辆或超载车辆出现的比例逐年增加，对于高速公路桥梁的运营管理提出了新的考验，其中突出的问题之一是桥面铺装病害严重，这不仅妨碍了正常交通，影响了了桥面美观，更易造成交通事故，产

2、生不良的社会影响。桥面铺装的病害已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大原因。根据珠三角地区多条高速公路桥面病害的统计数据分析可知， 匝道处路面呈现病害出现时间比主线早、破损程度比主线严重的特点，考虑到互通立交匝道纵坡大、弯道急、刹车制动频繁，易是、产生车辙等病害。（因此，如何采取有效措施，例如优化设计、采用抛丸处理工艺、滑模摊铺等施工方法来提高高速公路桥面铺装的耐久性，保证高速公路桥面铺装的工程质量，尽量减少后期桥面病害的发生，是工程建设者必须长期努力解决的问题。）现就增从高速公路股双凤互通区匝道桥的混凝土桥面铺装的存在病害成因及处治措施进行探讨。2. 水泥混凝土桥面铺装施工中常

3、见的问题、原因2.1 设计方面的原因2.1.1铺装层的计算理论缺乏桥面铺装直接承受车轮荷载的冲击，且部分或全部地参与了主梁结构的变形，因此，桥面铺装是一个极其复杂的多向受力结构，各种结构形式的主梁及铺装本身的构造均影响其应力的分布。但在桥梁的结构理论中，对桥面铺装层的计算分析论述几近于零。2.1.2设计厚度规定值偏小对铺装层本身的计算表明，铺装层厚4cm与8cm 混凝土的拉应力大致相等，当12cm与8cm相比时，拉应力约高20。薄弱的桥面铺装层注定难以反抗日益增大的荷载作用，以至于桥面层破坏成为影响公路桥梁正常使用的主要病害之一。2.1.3混凝土配筋量偏小在混凝土内布筋的作用是，当混凝土内应力

4、较低时，使其应力分布均匀；当混凝土应力较高时，承担局部应力，使混凝土中应力重分布，以改善应力集中的现象。若配筋量过于偏小，则不足以反抗混凝土本身的收缩所生的应力。一般来说，防止混凝土结构表面因温度变化引起开裂的构造钢筋，其间距应小于 14d。据调查表明，由于构造钢筋太少而引起表面的收缩开裂的现象，在跨径16m的普通钢筋T 梁的腹板中较为常见。2.1.4横向刚度分析重视不足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，桥梁的横向越来越宽。但在设计计算中主要侧重于主梁纵向的计算分析, ，而较少进行横向分析计算，对桥梁的横向结构刚度重视不足。造成横向构造措施不力，使

5、部分桥梁的横向刚度过小，而由混凝土桥梁铺装层分担了过多的次应力，导致裂缝的产生。2.1.5车道划分的影响高速公路为便于交通组织治理，划分了超车道、主车道及路肩，人为强制地为桥梁的荷载横向分布划定了某一比例，并使桥梁结构运营终处于偏载状态，使主车道的铺装承担了比超车道大得多的运营应力水平，因此加快了主车道混凝土的疲惫。2.1.6铺装层设计时未考虑预应力梁的上拱度对铺装层厚度的影响亦是引起桥面铺装过早破坏的重要因素。先张法 ( 或后张法 ) 预应力梁放张后其跨中预拱度一般可达24cm。梁跨愈大。其上拱度愈大，且上拱度随时间逐渐增长，据施工中的实际测量。20m先张法预应力梁生产完毕后3 个月。其跨中

6、上拱度可达到4 5c。目前，桥面铺装混凝土设计厚度多为10cm，由于上拱度的影响。跨中混凝土厚度只有68cm。甚至只有56cm厚度的不足大大降低了铺装层的承载能力，造成跨中混凝土铺装层过早破坏。2.1.7排水不畅如果桥面排水系统设计考虑不周，特别是超高或者反坡段；桥面平整度差、横坡度达不到要求；桥面泄水孔设计数量少或者孔径小，设置位置不合适( 如：不在凹曲线、超高段内侧的最低点处设置等) ，泄水孔堵塞；桥面防水层施工质量差或者损坏等都会造成桥面排水不畅而积水，使得层间结合力下降，特别是在“动水压力”作用下，会使桥面加速出现病害。2.2 施工方面的原因2.2.1桥面铺装层施工厚度不足桥面铺装厚度

7、设计值一般为8 12cm，且规范要求不宜小于8cm，但在梁板施工过程中，施工单位和监理单位的质量保证体系不完善，验收各环节把关不严，造成成型的梁板尺寸过高，以及支座的高程控制不严， 高于设计高程； 或者梁板的倾斜度过大，或者由于调整桥面纵横坡；或者预制预压力梁体时，存梁时间过长，引起跨中反拱值过大，以上因素均可能造成梁板顶面高程高出设计值，导致桥面铺装层厚度局部过薄。2.2.2桥面铺装层与主梁表面混凝土结合差，不能形成一体在桥面铺装施工前，对梁板顶部的清理不彻底，梁板凿、刷毛效果较差，表层浮浆、泥、油污、松散混凝土清理不净，主梁表面未凿毛或凿毛的密度和深度不够，这些都影响桥面铺装层与梁顶面混凝

8、土之间的结合力，破坏了水泥混凝土的整体性，在车载的反复作用下，桥面铺装层容易出现开裂、松散等情况。2.2.3施工配比不严一些施工单位为成型方便，加大混凝土的坍落度，当采用泵送混凝土时，为满足泵送混凝土坍落度较大的要求，将混凝土配比中水灰比加大，造成混凝土干缩性增大，强度降低，导致混凝土表面开裂。混凝土的原材料质量不均衡、砂率偏大、水灰比控制不好、砂石级配差、混凝土拌和物和易性差以及施工时振捣差、模板漏浆等因素都会使混凝土出现蜂窝、麻面、气孔过多、强度降低等质量缺陷，破坏铺装层的整体性、降低抗裂、抗冲击及耐磨的能力。2.2.4接缝不当桥面铺装应力求少设施工缝，桥面不宽时以全幅一次性浇筑为好，桥面

9、宽度大的，采取以标线位置为分界面，分道施工。但不少施工单位在进行桥面铺装时随意设置施工缝，或不按规定设置施工缝，且不按规范凿毛，并在浇筑混凝土过程中出现的间歇时间过长( 一般不宜超过1 h) 等，这些都严重地影响混凝土的连续性和整体性。1.2.5纵向施工缝处理不当施工分缝处是否有钢筋穿过是引起桥面铺装病害的重要因素, 当桥面铺装收缩完成时，缝间拉应力值可达 6.0 7.0Mpa。若缝间无约束钢筋，则缝显然要被拉开。缝断开后的铺装层再经过雨水侵蚀，会进一步削弱层间结合，造成破坏。2.2.6桥面铺装层钢筋网变形、定位不准确桥面铺装钢筋网一般设计要求在3：7，即处在中上部， 但在实际施工过程，采用的

10、支垫措施不到位，钢筋第能为不准确，或贴于梁顶面、或位于下部；以及在浇筑水泥混凝土过程中，受施工人员踩踏、运输机具碾踏等因素的影响，导致钢筋网严重变形，严重消弱了钢筋网承受荷载的能力，尤其是负弯矩区的桥面铺装层，更容易因之而出现桥面裂缝等早期损坏现象。2.2.7特殊位置处理不当桥面层中一些特殊的位置。如施工缝、伸缩缝、横缝等位置。未作一些特殊的处理。桥面铺装纵向施工缝受机械设备条件的限制，或在设置时未考虑车道的划分，部分铺装层施工缝正好处于车道车轮位置，在车辆荷载的长期作用下铺装层首先从施工缝处开始出现破坏：施工时由于漏浆造成铺装层边角混凝土蜂窝、麻面等现象，而又未作特殊处理。造成伸缩缝附近铺装

11、层顶裂：由于伸缩缝施工质量较差或破坏造成“跳车”现象伸缩缝附近铺装层在在车辆荷载的冲击下造成破坏：另外，混凝土桥面横缝切缝不及时或设置间距过大。在气温的作用下也会引起桥面横向裂缝。2.2.8平整度差的原因造成桥面铺装平整度差的主要原因有：施工工艺不理想，施工缝有错台；机械性能差，参数设置不当；混凝土质量控制不好，坍落度过大；技术交底不明确，工人技能差或责任心不强；自然环境的影响等。2.2.9养生措施不到位，混凝土干缩影响桥面铺装若在高温、干燥、大风天气施工，或施工完成后不及时进行覆盖保湿养生，或刚施工完成后，踩踏外露钢筋等因素，都易出现早期裂缝，裂缝深度多在5 20mm之间。目前普遍存在忽视混

12、凝土养生现象，这更加促使温缩和干缩裂缝的发育，造成桥面过早出现病害。目前大桥桥面铺装多采用泵送混凝土施工，泵送混凝土坍落度一般为12 16 cm，除掺入外加剂外，还加大了水泥用量和水灰比，这样混凝土干缩将大大增加。2.2.10管制不力及成因有些建设单位为了达到提前通车或其他外因的需要，过早通车。在桥面铺装完成几天后就要求开放交通，造成桥面在强度不高、变形未稳定的情况下过早承受重载，这也是造成桥面病害的成因之一。高密度、重交通以及超载车辆的增加，加重了桥面铺装层的负荷，并且轴载的大型化会产生更大的冲击，在桥面不平整或者桥面伸缩缝等有高差的地方，冲击则更大，出现的病害也更严重。2.3 超载交通量的

13、因素随着私营运输业的发展，货运业主为追求短期经济效益，通过改变车箱结构，如：加长、加高车箱等使汽车的载重量成倍地增加，大大超过了桥梁的设计荷载。这些车辆超载，严重加剧了主车道混凝土铺装的病害发展。3. 混凝土桥面铺装病害处治措施3.1 完善桥面系的结构设计3.1.1抓好前期设计工作首先保证最小设计厚度( 不小于 8 cm)，铺装层必须具有足够的厚度，以适应行车速度高、载重量大和车流量大的需要。厚度大，则刚度大，车辆局部集中荷载作用下所产生的桥面铺装局部拉应力亦相应减少，铺装层就越难发生拉伸破坏。根据统计资料表明单层水泥混凝土桥面铺装层的厚度一般取1218cm时，其使用效果较好。3.1.2梁顶设

14、计预埋筋在梁体顶层应设计与桥面牢固结合的预留钢筋；3.1.3合理设计梁板预拱度及预留预应力梁跨中起拱高度设计时要充分考虑对桥面厚度的影响，施工时一般按墩台、支座设计高程进行控制；如墩柱预降2cm，以便梁板的预拱度较大而进行调整；适当增加桥面混凝土厚度和钢筋网格密度，加大钢筋直径；对于需要调整横坡的桥梁，应在墩台帽处及梁板顶面进行调整，不宜最后在桥面铺装内一次调整，这样不利于桥面厚度控制。3.1.4合理分配荷载，控制梁体特殊部位的应力在进行梁体及行车道板设计时，对于外悬桥面板、连续梁等结构的负弯矩处，以及桥面分缝处各板块角部等位置，桥面铺装层受到了拉应力的作用。为此，设计时对这些部位除了桥面板考

15、虑负弯矩配筋外，在桥面铺装层内增设负弯矩的受拉钢筋，以防桥面在此出现病害。优化桥面排水系统的设计，确保桥面排水畅通，不积水。在非凡位置应作非凡处理，如伸缩缝、斜弯桥的角部、预切缩缝两侧等处都应采取相应的措施予以加强、保证铺装层在这些地方不会首先破坏。如在墩顶角弯矩区，设置加强钢筋，减少铺装层顶面开裂。3.1.5增加横向刚度验算梁板设计在满足纵向的刚度及荷载要求的同时必须增加横向刚度验算，兼顾横线刚度满足荷载要求。3.1.6取消沥青铺装层建议必要时可以取消铺装层上的沥青路面，将铺装层加厚，并设置双层钢筋网并可在铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材，以改善桥面防排水，减少水对铺装层的破坏。3.1.7可

16、采用新型的桥面铺装材料钢纤维增强聚合物改性混凝土，其具有强度高、抗冲击能力强、延性和抗裂性较好、抗疲惫性好、渗透率低等性能，据调查，该材料己应用于广东省的106 国道花都境内的梯面大桥及省道325 线从化境内良口大桥等项目的桥面铺装中。经几年的运行， 铺装材料质量保持良好，具有较高的经济、社会效益。3 2 桥面施工的控制措施3.2.1梁板预拱顶的控制严格控制预制梁板混凝土的施工质量及几何尺寸，特别是梁高。张拉时严格控制每束钢绞线张拉控制应力，使梁体受力均匀，保证梁板的上拱度基本相同，从而保证桥面铺装层厚度基本一致。梁板预制后，存放时做好梁板预拱度的控制，必要时可采取预加载措施，同时梁板预制后，

17、 存放施工不宜超过23 个月，时间过程梁板预拱度会大大增加，严重超出设计要求。 3.2.2 预先控制施工高程，确保桥面混凝土的厚度在进行桥梁上下部结构墩柱及盖梁、垫石施工时，应先预留降低2cm 3cm高程，避免梁板预拱度过大以确保铺装层的厚度。桥面铺装施工前，应认真检查梁板顶面的高程，以免出现桥面铺装层厚度不一致，造成过薄或厚薄交界处成为薄弱断面，在混凝土收缩时，难以承受拉应力而开裂；特别应注意齿块混凝土的高度，不能影响桥面砼厚度。用水准仪普遍测量梁面高程，梁板顶面的高程必须满足桥面铺装的厚度要求，对超高的部分、负弯矩张拉齿块处多余的混凝土、不密实的混凝土必须提前进行凿除处理，并用水冲洗干净。

18、3.2.3增强桥面砼与梁顶面的层间结合力桥面钢筋绑扎前必须对梁顶彻底清理，凿除表面的水泥砂浆、松软层、浮渣和浮浆，清除梁板顶面的松散混凝土、油污、张拉槽内的杂物等，对梁体顶面进行凿毛处理，露出骨料3 5mm，清扫后用高压气泵或水枪彻底清理干净，凿除松动砂石、浮浆及种油渍。凿毛采用抛丸处理工艺，效果较好：抛丸处理工艺能够一次将混凝土表面的浮浆、杂质清理和清除干净，最重要的是同时能对混凝土表面进行打毛处理，使其表面均匀粗糙，大大提高了混凝土层面间的粘结强度。而且在此过程中，抛丸处理工艺还能充分暴露混凝土的裂纹等病害，以便提前采取补救措施。浇筑混凝土前应洒水湿润梁顶，但不得有积水；桥面全宽施工时应一

19、次完成。当桥面太宽分两幅施工时先浇筑横坡较低的一幅，避免养生水二次污染。第二幅浇筑混凝土前对粉尘杂物还必须进行清除，特别对接缝处更应细致。检查各种梁间接缝是否符合设计要求， 桥面连续处梁端预留钢筋或预埋钢板的位置与数量是否符合设计规定；凿除缝内杂物，按照设计要求做好桥面连续处的处理工作。桥面混凝土的中间施工缝必须是垂直立面的竖接缝，并在下次浇筑混凝土前凿毛处理合格。桥面铺装若分幅施工， 应对纵横向工作缝进行防渗水处理。 桥面铺装浇筑混凝土时单幅宜全幅或应分两幅浇筑，纵缝的位置要避开轮迹带，宜留在梁的中心线上或标线位置处。浇筑混凝土时应顺桥向推进。施工横缝禁止留在负弯矩区内，在施工横缝处桥面纵向

20、钢筋不得断开。混凝土开始浇筑前要对桥面再次清理和洒水湿润，使梁板顶混凝土充分湿润，保证能与新浇筑的混凝土充分粘接。上料应使用泵车或吊车，禁止料斗车、罐车等直接在钢筋上行走，防止破坏桥面铺装的钢筋网。当第二条混凝土铺装浇筑时，两条混凝土中间的纵接缝处要按照施工缝进行处理， 必须清除砂浆、 杂物，凿成垂直面， 凿毛， 洒水充分湿润。当浇好混凝土后，接缝处要二次抹面，二次收浆，精心施工，此处桥面横向钢筋不断开，以加强两次浇筑混凝土的有效结合。桥面铺装层浇筑好后若发现有空鼓现象的，必须查明原因，进行返工处理。3.2.4严格控制梁顶面平整度抹面时应用脚手板搭于两侧滑道上，木板数量、刚度要足够，工人站在木

21、板上进行抹面，边抹边用3 m 直尺，纵向、横向校核平整度，保证桥面铺装具有良好的大面平整度，严禁出现坑洼积水现象。防止梁顶面不平整而增加其与混凝土界面的摩擦阻力，致使薄弱桥面开裂。3.2.5确保桥面砼的强度合理选择材料，确保集料的抗磨光和抗磨耗能力。由于沙砾的硬度对抗滑起着重要的作用，因此要求硅质砂或石英砂的含量不少于30 40%，水泥砂浆磨光值PMV45。对混凝土的配合比，应选用低水灰比，并在满足混凝土强度的前提下，尽可能采用较低的水泥用量，以提高水泥砂浆抗磨光的能力。桥面混凝土冬、夏季施工必须有相应的质量保证措施，桥面如有积水应清除后再浇筑混凝土，混凝土应有良好的和易性，坍落度应控制在3

22、5 cm。使用泵送砼时，应掺加减水剂，坍落度在满足施工机具和规范要求的同时应尽量减小到下限。由于泵送混凝土一般坍落度较大，常达 13cm18cm，建议尽量不要采用。在使用塑性混凝土浇筑桥面时，应采取真空吸水法施工，尽可能把多余水分吸出。混凝土应振捣密实，大桥宜使用三辊轴提浆机组、振捣棒、平板振捣器，并尽量配合使用真空吸水，抹面机抹平；中小桥可使用振捣梁振捣，使用滚杠配合整平，振捣时发现低洼处应及时用混凝土找平，严禁事后用水泥砂浆找补。3.2.6正确的钢筋网定位能增强桥面的抗裂性能，提高砼的整体强度桥面铺装的钢筋网过去常用混凝土垫块定位，因垫块强度低而造成质量隐患。采用短钢筋支撑定位法可克服这一

23、缺点。钢筋长度为铺装层厚的80左右，双向间距均约50cm。定位筋一端与钢筋网焊接，另一端竖立支撑在梁面之上，对钢筋网实行多点支撑。布设的钢筋网的顶面保护层一般设计要求在3 7, 即处在中上部, 以 2.5 3cm控制保护层为宜，非凡在工作缝的位置要连续通过。钢筋绑扎完毕经检验合格后，应尽快进行桥面混凝土的浇筑，浇筑混凝土前，禁止一切车辆和闲杂人员在绑扎好的钢筋上通行，以避免钢筋扭曲变形和移位。为了确保梁体与铺装紧密结合，共同作用，铺装层钢筋与梁体预埋钢筋最好用搭焊方式相连，焊缝长度及质量等应满足施工规范要求。3.2.7合理处理施工缝桥面铺装应力求少设施工缝, 需设置施工缝的也应设在墩台顶的位置

24、。桥面不宽时以全幅一次性浇注为好 , 桥面宽度大的可以分隔带为分界面。但不少施工单位在进行桥面铺装时随意设置施工缝, 且对施工缝的处理也不当( 如不按规范凿毛等)。此外 , 浇注混凝土过程中出现的间歇时间太长( 一般不宜超过1h) , 又没有按规定设置施工缝。这些都严重地影响混凝土的连续性和整体性。3.2.8控制施工时环境温度在温差较大季节及炎热天气，要避开中午高温时施工，安排下午开始至夜间施工为宜。这样可避免产生温差拉应力而引起裂缝。3.2.9尽量采用先进设备、先进工艺、先进技术进行桥面铺装层的施工建议采用滑模摊铺水泥混凝土桥面具有强度高、平整度好、整体性好、施工进度快的优点，在广东汕头至汾

25、水关高速公路1 13 标段中，约有20 万平方米的桥面铺装层采用滑模摊铺，基本上解决了桥面铺装的通病。3.2.10引入引气剂对于砼这种刚性路面而言，降低材料的刚性，增加其柔韧性，但不降低抗折强度，是科研部门追求的路用砼品质之一。引气剂的加入，可显著改善道路混凝土的工作性，抗折强度、变形性能及耐久性等多项指标提高。引入2 5的含气量，抗折强度可提高10 15，适量的含气量可获得高抗折强度和抗折弹性模量。因此，在对桥面铺装层进行修补时，引入适量引气剂，含气量控制在3，可以显著减少砼的干缩变形和温度变形，提高铺装层的使用寿命。另外采用外加剂应慎重，因为有些外加剂会增加混凝土收缩，有些会降低混凝土后期

26、强度。因此，在需要使用某种外加剂时，必须查明有何副作用，并严格控制其用量。3.2.11严格控制混凝土的刻纹质量通过有效的表面处理工艺，形成粗糙耐久的宏观构造，以保证桥面摩擦系数。使上层桥面铺装的沥青混凝土铺装层应满足与混凝土桥面的粘结，防止渗水、抗滑及有较高抵抗振动变形能力等功能性要求。形成整体避免刹车时局部拉应力过大，导致桥面铺装砼开裂。建议采用塑性刻纹的要求如下：塑性刻槽就是在混凝土处于塑性状态时，用齿耙、滚压器等工具，在铺装层面上拉（压）成槽。塑性刻槽深度一般为 3 7mm，槽宽 3 5mm，槽间距为 15 30mm。3.2.12做好养生工作，减少砼的干缩和温缩裂缝桥面铺装浇筑后， 应加强养生。 一是要确保养生期足够， 避免过早通车受力； 二是要确保全湿养生，要保证达到