试析桥面沥青砼铺装早期破坏的原因与预防措施

郑贵华

摘 要：桥面沥青砼铺装层早期破坏的原因比较复杂，本文从桥面砼的施工质量、梁体挠度及梁板支座设计与施工方面的影响，分析了桥面沥青砼铺装层早期破坏形成的原因，有针对性地提出了避免桥面沥青砼铺装层早期破坏的预防措施。

关键词：桥梁 沥青砼铺装 破坏原因 预防措施

中图分类号：U4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0049-02

许多公路的桥面沥青砼铺装层出现了早期破坏的现象，这对行车造成了诸多不便，同时也对桥梁本身造成了一定程度的危害。究竟是什么原因造成桥面沥青砼铺装层早期破坏？经过调查后发现：如沥青混合料组成设计不当；铺装层压实度不足，易渗水而后产生离析；桥面砼平整度差；铺装前刷毛不彻底，表面有浮浆，层间污染严重；排水不良；桥面铺装厚度不均；梁板支座上下支承面脱空或不密贴，导致桥面铺装层沿铰缝方向出现纵向裂缝等等。针对这些现象，分析桥面沥青砼铺装层破坏形成的原因，探讨预防桥面铺装层破坏的对策便成了一个急需解决的课题。

1 沥青砼铺装层早期破坏形成原因

大多数桥面的沥青砼铺装层按照路面结构分为中层面和表层面两层，一般厚度均为4 cm+5 cm以及4 cm+6 cm。有的做桥面沥青砼铺装层的公路在使用两年之后就出现严重损坏，尤其是大跨径桥梁。在此，就沥青砼铺装层早期破坏形成的原因谈几点看法：

1.1 沥青混合料组成设计不当

在设计热拌沥青的混合料配合比过程中分为目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段及生产配合比验证阶段。沥青混合料使用的材料种类、矿料级配或者沥青用料都由配合比设计决定。配合比设计采用马歇尔试验设计方法。

混合料组成设计既要满足规范中的要求，又应结合实地需要有所侧重，但现实确定的生产配合比往往满足不了这一要求，关键是验证阶段工作未做好，生产用的标准配合比出了问题。此外，矿质集料需求量大，生产杂，进料难免有吃“百家饭”的现象，在进行组成设计时的矿质集料的取样没有代表性，因此导致设计结果不准确；马歇尔试验时，试验人员未抓住细节要领，排除异常离散数据，致使试验结果出现偏差，这些都是造成沥青混合料组成设计不当的原因。

1.2 铺装层压实度不足，易渗水而后产生离析

压实度不足，造成孔隙率增大，铺装层渗水，造成沥青砼铺装层离析。当孔隙率为12%左右时，渗入的水又不易蒸发。这样在冬季，孔隙中的水冻胀使离析部分的沥青砼胀裂破碎。在夏季，离析部分的空隙水，在轮压作用下，产生巨大真空压力，冲开沥青铺装层和砼接触面，使更大面积进水。车轮离开时产生真空抽吸力，使孔隙水在离析层内高速运动冲洗碎石油膜，进而碎石间失去粘结力而松散。松散的碎石在车轮的反复碾压下，互相磨擦产生大量石粉，也磨蚀了砼铺装层的表面。这种混合粉料在一次又一次的轮压作用下，由薄至厚，由近到远地塞入沥青铺装层与砼铺装层之间。由于粉料越磨越多，填塞面积越来越大，局部破损面积越来越大，使车辆对桥面冲击力加大，沥青砼铺装层形成拥包，车辆冲击力更大，形成恶性循环。

1.3 桥面水泥砼平整度差

造成桥面水泥砼平整度差的原因有：砼材料规格要求不严，配合比不准；未使用有效机械施工，局部采用人工找平，操作不当；未按控制高程施工；抹面时间控制不当，砼水灰比控制不严，坍落度过大，表面浮浆过多，干缩后出现洼迹；砼初凝前被踩压过，表面不平整等。这些因素致使沥青砼铺装平整度难以达到设计要求，在车辆荷载引起的垂直力和水平力的综合作用下，使沥青砼铺装结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度，因此形成破坏。

1.4 铺装前刷毛不彻底，表面有浮浆，层间污染严重

桥面水泥砼刷毛不好，不粗糙，或表层有浮浆、尘土、杂物或油污，铺装前未清洗干净，使得砼桥面摩阻力小，沥青砼与桥面水泥砼之间结合不好，以致形不成整体，易产生推移，形成波浪、拥包现象。

1.5 排水不良

桥面排水不良形成的原因主要有：桥面防水砼结构层不平整，沥青铺装层碾压后表面平整度差，易积水；泄水孔位置不合适或高程太高、泄水孔堵塞；桥面横坡不符合设计要求等。由此，沥青砼铺装层浸水后产生水毁。

1.6 梁体挠度超标，致使铺装层厚度不均

在预应力桥梁施工中，无论是预制梁还是现浇梁，由于预应力的作用，在抵消自重力的影响后，梁体将产生上挠度，上挠度过大时，将使桥面铺装产生困难，导致桥面铺装层在跨中较薄而支承点处较厚，常常不能满足设计厚度的要求。厚薄不均的沥青砼铺装层，在车辆荷载的作用下，产生交变剪应力，使其抗剪疲劳强度降低，铺装层越厚处剪力越大，破坏效果也就越明显。

1.7 梁板支座上下支承面脱空或不密贴

由于支座上下支承面施工不符合要求，特别是对支座下承面即盖梁或台帽支座垫石的作用认识不够或贪图施工方便，不重视支座垫石标高、几何尺寸及表面平整度的事先计算和施工控制，造成施工标高不准、几何尺寸偏离、表面平整度差等问题，在支座及梁板安装时，不得已采用钢板及砂浆等进行调高或整平，造成支座的上下支承面脱空或不密贴，同一块梁板底面的支座不能均匀、平衡受力，引起梁板的翘翘板现象，导致桥面铺装层开裂，特别是出现沿铰缝方向的纵向裂缝。

2 沥青砼铺装层早期破坏预防措施

通过以上分析，为了预防桥面沥青砼铺装层早期破坏，可以采取如下措施。

2.1 搞好混合料组成设计，排除干扰因素

在进行组成设计时，应对规定的级配类型进行分析，通过一系列的马歇尔试验、配合比设计并结合已有经验确定，在试拌试铺的基础上进一步论证、优选，确定出生产配合比，即最佳级配曲线，此曲线可能与规范中值相符，也可能与中值线不一定相符，施工中应以此为标准，确定限定范围。

矿质集料应取有代表性的试样，并在施工中加强跟踪试验检测。

沥青用量应通过马歇尔试验确定，要求试验人员抓住细节要领，排除异常离散数据，确保试验结果准确可靠。

与实践经验相结合确定最佳沥青用量。实践经验应该是以往成型路面的级配与最佳用油量的等值线综合结果，而不是某个单一的结果。考虑到我省地处南方，多雨潮湿且交通量较大，因此，应综合考虑排水、抗滑及抗车辙等方面的因素，慎重确定沥青用量。

2.2 提高沥青砼铺装层的施工质量，避免离析

桥面沥青砼铺装层施工采用两台摊铺机梯形作业，减少分料器横向输料距离，降低摊铺造成混合料的离析程度，如辅以混合料转运车效果会更好。做好沥青混合料施工的全过程控制：保证配合比设计合理、拌和及配料准确，减少装料、卸料和摊铺机折斗过程造成的离析。对摊铺面，初压过后进行检查，发现局部离析立即铲除换料。

桥面沥青砼铺装层的碾压成型，是用振压还是静压没有定论。考虑到振压时梁体的振动频率与压路机的振动频率不同（相同则发生共振），碾压不均匀，也易造成桥梁上部结构受力过大，因此可以采用振荡压路机或大吨位胶轮压路机。使用胶轮压路机碾压时，对混合料中粗集料有重新分布排列的作用，易使沥青砼铺装层形成骨架结构，有效抵御行车车辙的产生。

2.3 提高桥面防水砼铺装层施工质量

桥面防水砼铺装层的施工，必须保证厚度满足设计要求，振捣要均匀密实。平整度要满足规范要求，收面要压实压光，不能产生收缩裂缝。刷毛要掌握好时机，不能刷的太早将石子刷动，刷的太晚又刷不动，达不到刷毛的目的，应刷至石子露出2～3 mm为宜。这样，可以加强沥青砼铺装层与其结合面的联合强度，提高了结合面的抗剪能力。

同时也要加强防水砼铺装层与主梁的联结强度，最大限度地发挥联合作用的效应。

2.4 做好粘层的设计与施工

为了保证结合面的抗剪强度，除了在防水砼顶面做好刷毛外，还应在柔性的沥青砼和刚性的防水砼之间设粘层。

可以在刷毛的防水砼顶面喷洒薄层粘结力较强的改性热沥青兼做防水层。因为桥梁上部都是预应力结构，在支点处的负弯矩段梁顶部会开裂，上又有8～12 cm的防水砼，足以保证梁的耐久性，没有必要在结合面上做新的防水层，如设计施工处理不好，反倒成为结合的隔离层，即不能提供足够的抗剪强度，又为水的侵入创造了条件。

2.5 在保证抗推力的前提下，减薄铺装层厚度

在汽车荷载的作用下，沥青砼与防水砼的结合面上产生交变剪应力，沥青砼铺装层越薄此剪应力越小。

可采用3 cm厚细粒式沥青砼作为铺装层，用摊铺机施工，能保证桥面行车道的平整度，满足行车噪声小的舒适性要求。由于较薄，结合面剪应力小，不易使其受剪脱开。由于料细，不会产生局部离析，不受水的影响，还可以作为一道防水层。破坏时修补容易，影响交通小，经济效益好。

也可采用1.5 cm厚微表处作为铺装层，由于更薄，结合面产生的剪应力更小，更不宜脱开。微表处属冷料施工，施工方便，能很快开放交通。由于微表处施工的无找平功能，要使平整度满足规范要求，在桥面防水砼施工时必须精细。微表处改性乳化沥青做结合料，破乳水分蒸发后留下的孔隙，必须经过高温多次碾压才能闭合，结构层才能成形稳定。如果高温时施工并很快通车，效果较好。如低温时通车，在结构层成型前必须做好保护，严禁在其上刹车、调头造成结构层破坏。

2.6 保证沥青砼摊铺层厚度均匀一致

严格按设计图纸进行施工，严格控制梁板厚度及规格标准化；施工时应通过设计部门在底模上预设适量的下拱度，使上拱减到最小；当已完成的梁体实际上挠度已经超过标准，不能保证桥面铺装层设计厚度时，应通过设计部门适当调整桥面标高，以保证铺装层厚度。

2.7 防止梁板支座脱空或不密贴

设计方面的措施。

重视支座设计，杜绝油毛毡等简易支座的出现。支座的几何尺寸和有关力学技术指标要在图中注明，以免施工时随意使用支座。

完善支座上下支承面的设计。在设计时可综合考虑支座及支座上下支承面的纵横坡调控因素后，再适当调整盖梁及立柱顶面标高，使支座的上下支承面既能密贴而均匀受力，又能达到使桥面标高符合设计要求的目的。

施工方面的措施。

为达到支座安放平整、密贴，梁板横坡平顺的目的，在施工时，应根据纵横坡情况，对支座上承面可提出调整纵坡或横坡的补充设计，如设置楔形钢板；对支座下承面应通过支座垫石标高及几何尺寸的事先精确计算来指导和控制施工。

在支座安装前应在实地精确确定好各支座的中心及摆放位置，测定标高误差，必要时事先采用水灰比不大于0.5的1︰3水泥砂浆抹平（而非调高）。支座顶面除按设计要求设置调坡或滑动钢板外，一律不得设置调高钢板。支座底面若标高不足，可在抹平后垫一块相应厚度的钢板（钢板应做防锈处理，尺寸应比支座周边各宽3 cm以上）来调整，但不得用2块以上的钢板叠加调整，严禁采用油毛毡、橡胶板、木板、砂浆、薄砼层等材料垫高支座。

3 结语

总之，桥面沥青砼铺装层早期破坏的原因是多方面的，综合的。它既有设计方面的不合理，施工各环节控制不严，又有营运车辆超重和水文气候环境的影响，应对各种类型，各种不同水文、气候使用情况的桥面沥青砼铺装层做定期观测，特别是对破坏过程的观测，收集和分析整理出一套科学的资料，准确地找出破坏原因，用于指导以后的设计和施工，局部破坏问题就可解决。

参考文献

[1] 公路沥青路面施工技术规范[S]，JTG F40—2004，人民交通出版社.

[2] 公路沥青路面养护技术规范[S]，JTJ 073.2—2001，人民交通出版社.