公路桥面铺装层破坏原因和预防措施

吕庆文

摘要：本文分析了公路桥面铺装层破坏的原因，提出了相应的预防措施，供大家参考。

关键词：公路桥面 铺装层 设计理论 裂缝

0 引言

桥面铺装是桥梁行车道系的重要组成部分，它的质量好坏和使用耐久性直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁耐久性和投资效益。随着公路等级的提高，桥梁涵洞等公路构造物所占比重越来越大，而桥面铺装在使用过程中的破坏情况也变的十分严重，有为数不少的桥梁在通车后不久，桥面就不同程度地山现了裂缝、车辙、拥包、坑槽等病害，造成了重大的经济损失，严重时还会发生交通事故。高等级公路对路面质量的高要求迫切需要提高桥面铺装工

程的使用质量。

1 桥面铺装层的病因

1.1 设计理论不足 刚性路面是根据弹性体半无限地基上小挠度薄板理论进行设计的，而现行桥面铺装层设计就基于这一理论。但由于桥面铺装层是浇筑在刚性预制梁板上的，受力情况与普通混凝土路面有很大不同，而理论界对此一直缺乏相关的研究，如现行的设计规范对设计厚度只给出了一个厚度的推荐值，工程界一直在各种等级的公路上使用了多年。由于桥面铺装层直接承受车辆荷载的冲击，并且部分或全部参与主梁结构的变形和受力，是一个受力复杂的动力体系，各种形式的主梁及桥面铺装本身都对其应力分布有影响。理论研究的不足导致设计人员缺乏足够的认识，设计深度不够。

1.2 设计指标不合理

1.2.1 桥面板刚度不够 为了减轻桥梁自身重量或考虑美观需要，多采用加大钢筋用量或采用高强度钢筋来减轻桥面板重量，造成桥面厚度缩小，刚度不足，在重载作用下容易引起较大的变形，加上车辆高速行驶引起的巨大冲击力和振荡应力，容易使桥面板及铺装层出现裂缝，且发展速度很快。

1.2.2 未充分考虑支承梁不均匀沉降的影响 对于空心板或T梁，由于梁体的不均沉陷或瞬间的下挠(活载引起的)，在桥面板及桥面铺装层上部受到与梁轴相垂直的附加弯矩，这种情况下容易导致桥面铺装上部被拉裂。而设计上对于预制梁、板间的横向联系考虑不足，使得荷载分布达不到假设状态，往往存在单片梁板单独受力，导致梁体产生较大变形。

1.2.3 桥面铺装层厚度过薄早期桥面铺装设计厚度大多小于8 cm，目前实施的桥面铺装厚度也仅在10cm左右。桥面铺装层厚度过薄，不仅降低了桥面铺装层本身的刚度和承载能力，也使对分布荷载作用和帮助桥面板共同受力作用削弱，造成上部构造整体刚度偏弱和荷载集中应力过大。

1.2.4 桥面铺装混凝土强度偏低 目前实施的桥面铺装混凝土标号大多为C30，强度偏低。在目前大交通量、重载交通，尤其是超载现象的存在，使铺装层本身承受的荷载应力、冲击应力要远远大于设计值，尤其当前采用的混凝土路面设计理论未考虑到因连续荷载振动引发的振荡应力(其峰值能达到冲击应力的2～3倍)，容易造成混凝土的碎裂。同时，桥面铺装层多采用单层钢筋网，钢筋直径偏细，抵抗强度的能力很弱。

1.3 施工方面原因

1.3.1 铺装层及行车道板混凝土粘接性不好 在桥面铺装层施工前未将梁板表面的松散砂石、碎混凝土、泥污清洗干净，梁板表面没有凿毛或凿得不够，大大降低了桥面铺装层与主梁表面的粘接力，破坏了混凝土的整体性，没能将行车道板与桥面铺装形成整体，降低了结构承受荷载的能力和分散荷载的作用。

1.3.2 桥面铺装层钢筋网就位不正确 由于铺装层较薄，钢筋网的布设本身就比较困难，同时，在铺装层的施工过程中，由于绑扎钢筋、浇筑混凝土、振捣等工序需要，施工人员和运输机械在其中穿行，容易导致钢筋网变形和移位。

1.3.3 混凝土施工质量达不到标准 施工过程中混凝土原材料质量控制不严、石料不干净、粒径不符合要求、砂率过大、施工时间掌握不好以及振捣不密实、模板漏浆等都会造成混凝土中出现蜂窝、麻面、强度降低等缺陷，这些缺陷破坏了铺装层的整体性，降低了铺装层抗裂、抗冲击、抗弯曲及耐磨的能力，导致铺装层的寿命缩短。

1.4 桥面铺装混凝土产生裂缝

1.4.1 干缩裂缝 在水泥混凝土中，水以结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在。当这些水在混凝土硬化过程中失去时，水泥浆体就会收缩，如果是自由收缩，一般不会产生裂缝，当收缩受到限制时，因收缩应力就会产生裂缝。

1.4.2 温度裂缝 水泥混凝土具有热胀冷缩的性能，桥面铺装层的热胀冷缩是在相邻的部分或整体性限制条件下发生的。温度裂缝一般发生在温度降低过程中。温度降低时，铺装层发生翘曲，而铺装层与梁板是紧密联接的，造成桥面铺装不能自由伸缩，这样，在铺装层顶产生拉应力，层底产生压应力，当拉应力大于混凝土极限抗拉强度时就会产生裂缝。

1.4.3 疲劳裂缝 桥面板经常处于震动变形中，由于在混凝土材料内部存在局部缺陷或不均匀性，在荷载的作用下会发生应力集中而出现裂缝。当应力反复作用时，使裂缝逐步扩展，从而不断减少承受应力作用的有效面积，终于在车辆荷载反复作用到一定次数后导致破坏，使混凝土出现疲劳裂缝。

2 防治措施

2.1 桥面铺装层裂缝的防治

2.1.1 养护制度养护制度对裂缝的产生有重要的影响，尤其是对防治早期裂缝的产生有重要的意义，混凝土的干缩裂缝属于早期裂缝，它的产生在很大程度上是由于养护不当造成的。其中，温度和湿度对养护的影响最大，因此施工时应设专人进行养护，可以在很大程度上避免干缩裂缝。而且养护对混凝土强度增长起着很大的作用。

2.1.2 掺粉煤灰粉煤灰不仅可改善混凝土的工作性，还可以利用石灰的吸收效应减少混凝土中Ca(OH)2的含量，从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热，降低混凝土出现拉应力的起始点温度，减少混凝土降至环境温度的温差，防止温度裂缝的产生。

2.1.3 掺钢纤维钢纤维能有效抑制干缩的发展，在混凝土中掺加适量的钢纤维可以在混凝土中形成乱向分布的三维网状结构从而抑制混凝土干缩，而且混凝土的抗折疲劳性能也可以大幅度提高，能有效防止重复荷载作用产生裂缝。

2.2 桥面铺装层与梁顶粘结的处理 在预制梁体时对其顶面进行刷毛处理，刷毛后及时清扫干净；浇筑铰缝混凝土时，高度低于顶梁3～5mm，做成槽口，浇筑桥面混凝土后，每条槽口形成“小梁”，加强了桥面铺装层与梁板的结合；桥面钢筋绑扎前必须对梁顶彻底清扫，凿除表面浮渣，必要时用气泵或高压水冲洗，但浇筑混凝土前，不要有积水。

2.3 桥面铺装层与沥青面层粘结的处理 桥面铺装层混凝土初凝时应刷毛，刷毛2遍最好。第一遍纵向刷，第二遍横向刷。深度以露出石子1～2mm即可。刷毛后应清扫干净。绝对不允许为了找平，在铺装层上涂抹砂浆。铺筑沥青面层前应洒布透层油。

2.4 确保桥面混凝土有足够的强度 混凝土料要级配合理，具有良好的和易性，现场施工时坍落度一般为3～5cm，夏季可适当放大到5～7cm。用人工拉平板振动器振捣及振动梁振捣，然后用滚杠、刮杠人工抹面压实找平。浇筑完毕的混凝土要及时养护，特别是夏季施工，对养护应引起高度重视。保证桥面钢筋的正确位置，特别强调桥面钢筋网与梁顶必须有一定的保护层。浇筑混凝土采用吊车提升为宜。禁止混凝土运送车直接碾压钢筋，必要时搭设简易车道。

3 结束语

高速公路桥面铺装早期损坏现象与设计、施工、交通组成和气候条件等诸多因素有关。桥面铺装层施工质量的好坏直接关系到桥梁的使用功能和桥梁的使用寿命，一定要给予高度重视。桥面铺装施工虽然工艺不复杂，但是诸多细节问题应注意，这些细小问题很可能就是病害产生的根源。施工单位在施工时务必做到准备要充分、安排要合理，施工要精心，防患于未然。