沥青混凝土桥面铺装病害成因和防治措施

顾东亮

摘要：本文分析了沥青混凝土桥面铺装病害的表现形式和成因，并提出了相应的处理措施，供大家参考。

关键词：沥青混凝土；桥面铺装；病害处理措施

1 前言

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。现行规范对沥青铺装结构的设计主要从所用材料、做法及厚度等方面作了指导性的说明，关于具体的设计理论与方法还是空白，铺装层的设计无章可循。这就造成了在实际设计中，桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构，设计者对其甚少花费精力，从而为桥面铺装的早期损坏埋下了隐患。因此，应加快对桥面铺装，特别是结构破坏机理和设计理论方面的研究。

2 病害的表现形式

沥青面层的主要破坏形式主要有两方面，一方面是沥青混凝土面层内无确定面的剪切变形，由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差，抗水平剪切能力弱，在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏，出现推移、拥包的病害。另一方面是因温度变化并伴随桥面板和梁结构的大挠度而产生裂隙，在车辆荷载及渗入水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。

在设防水层的水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装，在行车作用下的破坏形式一般为剪切破坏，常表现为拥包和推移现象。此外，沥青混凝土桥面铺装中，在桥梁的一些特殊部位产生开裂，如简支梁的制作部位以及梁桥的受拉部位等等。目前水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装层比较突出的问题主要有：(1)桥面早期破坏严重，桥面出现车辙、拥包、网裂、龟裂、沥青面层剥落、产生坑槽，甚至出现防水混凝土铺装层外露，极大地影响了行车的舒适性，严重影响行车安全。(2)桥梁上部结构及铺装结构的耐久性不足，主要是由于铺装层难以阻止水的渗入，渗入水沿桥面裂缝进入主梁，造成主梁钢筋的腐蚀，在行车荷载和温度作用下，加速主梁和面层的变化，降低桥梁寿命，特别在桥面负弯矩处此现象尤为明显。

3 沥青混凝土桥面铺装破坏原因分析

3.1 结构理论与设计方面的因素

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，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。

《公路钢筋混凝土及预应力预应力混凝土桥涵设计规范》规定：如无更精确的计算方法，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，桥跨与桥宽之比越来越小，如果箱梁仍按T梁那种长细杆件设计配筋，就越来越不适宜了，导致按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，设计时采用的假设状态与箱梁的实际受力状态并不一致。

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。

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。

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(量值可达三至四倍)的运营应力水平，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损坏作用，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 施工工艺方面的因素

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。梁顶清理不利，造成铺装层与主梁结合欠佳。

复合式桥面铺装层的下层即水泥混凝土铺装层的平整度差，将会直接影响上层沥青混凝土的摊铺厚度和平整度，进而影响整个桥面铺装层的使用。

3.3 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一柔一刚的板体受力体系，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。

3.4 桥面铺装复杂受力的因素

与一般道路上所铺筑的沥青混凝土相比，桥面铺装受桥梁结构影响较大，在荷载作用下，梁体会产生较大的挠度与变形，从而桥面铺装材料处于复杂的受力状态，当材料不能满足梁体变形的要求时，便产生大面积的裂缝。

4 病害防止措施

由于现行桥面铺装设计及施工工艺等方面的不足， 常引发一些桥面铺装病害，针对经常发生的病害，结合多年的施工经验，逐步摸索出一些能够减少桥面铺装病害的防治措施供大家参考。

桥面铺装防水混凝土标号提高到40号，厚度增大到10-12cm，钢筋直径加大至l2，提高了铺装层的整体强度，已适应交通量及车辆荷载的增长。

严格控制施工质量，梁板顶面凿毛露出骨料3~5cm，并用高压气泵泵水枪清理干净；严格控制混凝土配合比及坍落度，使混合料具有良好的和议性；混凝土须采用低收缩配方以减少收缩裂缝。

为使桥面铺装与梁板结合紧密，使桥面铺装共同参与受力，同时固定桥面铺装钢筋的位置，可采用"植"筋技术。即在空心板顶按一定间距钻孔，孔深要大于锚固长度，孔径略大于钢筋直径，用高压气泵将孔清理干净后，灌入调配好的环氧树脂胶液并植入钢筋，待胶液固化并达到强度后，将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后，再浇注防水混凝土。

在混凝土中参加钢纤维或聚丙烯纤维，以提高混凝土的整体性，防止开裂。

在墩顶负弯矩区，设置加强钢筋，减少铺装层顶开裂。可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；或在铺装层与沥青路面之间铺设防水卷材，以改善桥面层的破坏。

冬季采用专用除雪剂或机械手段进行除雪，减少盐水对混凝土的腐蚀。

5 结束语

钢筋混凝土桥面沥青混凝土铺装结构的早期病害与桥梁结构、铺装结构、材料、环境条件及施工等方面的因素有关。合理解决桥面铺装问题要从理论分析、结构计算和试验等方面人手，目前，需要加快桥面铺装的深入研究、提出合理的指标和相关参数为设计提供依据，开发新材料，改进铺装技术，严格控制施工质量降低桥面铺装结构的病害，提高桥梁的耐久性。