沥青混凝土桥面铺装层病害检测与防治措施

彭润勃

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

0 引言

随着我国公路桥梁建设水平的提高和通车里程的增加，在桥梁建设中对桥梁结构安全性重视的同时，对于桥面铺装这一影响行车舒适性与安全性的结构也越来越重视。在过去由于结构设计不合理、施工不当、汽车荷载的不断增大等原因，并导致沥青混凝土桥面铺装层出现裂缝、坑槽、基层松散、唧泥、车辙等病害[1]。影响桥梁本身结构安全和行车稳定性，使其在未达到设计使用年限就发生病害破坏。因此，对沥青混凝土桥面铺装层耐久性和病害检测与防治成为国内外研究的热点[2]。

1 病害检测

本文以长沙市湘府路大桥为工程背景，其桥面在通车不久后，桥面铺装层出现裂缝、坑槽、基层松散等病害。发现上述问题后，立即对出现破坏的桥面进行整体切除、清理，在切除界面涂刷沥青防水粘接层后分层铺筑并压实沥青混凝土的维修措施，但仍有部分维修桥面经常出现破坏，没有彻底根除病害。为了解主桥桥面质量，彻底查明病害原因并采取有效防治措施，采用 FTD频率为 1500kHz 的探地雷达对铺装层进行检测试验。

1.1 检测原理

探地雷达采用电磁波探测技术向铺装层内发射一定强度的高频电磁脉冲[3]，脉冲信号遇到铺装层内不同的介质时会发生反射和散射，探地雷达接收到脉冲信号进行处理并生成波形图，从而可直观地判断沥青混凝土桥面铺装层内部的缺损情况。探地雷达原理见图 1。

1.2 检测频率与结果

使用探地雷达对主桥桥面内 6 个车道进行全面雷达扫描检测，并对桥面出现明显破损的部位进行加强反复多次扫描。探地雷达扫描检测发现该桥桥面铺装层病害主要出现在主跨跨中位置，边跨基本没有破坏，且北侧幅桥面破损比南侧幅严重，全桥铺装层破损面积达194.68m2。桥面铺装结构层的破坏顺序是从下至上，表现在局部调平层结构破坏。根据探地雷达扫描形成的波形图可以发现，铺装层无破损桥面的波形图波纹平顺、路基密实，桥面状况良好；而铺装层破坏的桥面则会出现波形图起伏较大，波形图杂乱无章。出现裂缝且未经修补的铺装层厚度明显低于设计值；修补后仍出现病害的桥面铺装层局部出现空隙或杂质；铺装的基层松散严重，表面出现坑槽。进行桥面修复时，对病害部位进行复测，发现实际铺装层内部结构与雷达扫描的波形图相符合。雷达波形图与铺装层病害情况分析见表 1。

图1 探地雷达原理示意图

2 病害成因分析

根据探地雷达对桥梁检测结果，总结桥梁的病害原因有以下几方面：

（1）汽车荷载是造成桥面铺装层出现病害破坏的主要原因[4]。汽车荷载是一种局部移动的集中荷载，当局部集中荷载作用于桥面时，桥面铺装层在主梁跨中会产生正弯矩，在长期荷载作用下，跨中部位易产生挠曲破坏，故检测中出现的病害主要集中于跨中位置。而边跨区域产生的挠曲变形较小，故边跨区域出现病害的情况较少。并在这一局部集中荷载作用下，桥面会产生应力集中，使混凝土中的微观裂缝发生较大的拉应力集中

造成微观裂缝的发展，最后在主拉应力的作用方向产生拉伸破坏。由于混凝土铺装层中的应力集中现象导致桥面铺装中的所有缝隙都产生严重的拉应力集中，铺装层中的缝隙为薄弱部位，会不断向周围发展从而产生裂缝。

表1 雷达波形分析表

（2）沥青铺装桥面常会出现油皮，随着汽车荷载的不断冲刷，薄层油皮会越来越严重，出现网裂现象，随着网裂的发展，桥面的缝隙不断扩大，雨水的侵入和荷载作用会冲刷粘结层，导致裂缝逐渐发展形成龟裂并导致脱层。

（3）混凝土调平层厚度较薄，桥面板凿毛处理不足且有较多灰尘杂质，个别箱梁顶部平整度较差，还有个别凸起，造成局部调平层厚度损失，桥面板与铺装层之间粘结不够紧密[5]，出现“两层皮”现象。当行车量增大，薄弱部位无法承受过大的荷载，导致铺装层会出现开裂与局部脱空现象，应力应变的扩大导致调平层出现的开裂现象发展到沥青面层，形成桥面可见的病害。

（4）桥面多次维修仍产生破坏，由于在维修后交通开放的需要，施工时间短造成铺装层压实度不够，且施工接缝处密封性较差，雨水易渗透进入铺装层内，对粘结层进行冲刷，使桥面板与铺装层分离，降低粘结性能[6]。甚至雨水会下渗进入钢筋网造成钢筋锈蚀。

（5）通车以来缺少对沥青混凝土铺装层的检测维护[7]，沥青混凝土在长期疲劳作用下，本身性能有所下降成为反复出现病害的原因之一。

3 病害防治措施

针对造成沥青混凝土桥面铺装出现病害的原因，采取以下防治措施减少桥面铺装出现病害：

（1）对于铺装层出现的裂缝，可视裂缝宽度不同采取不同的灌缝处理措施。细微裂缝可直接采取沥青灌缝处理；轻微裂缝首先进行扩缝至深度 7cm，宽度不大于 1cm，再采用高强的环氧树脂混凝土进行灌缝，表面再采用沥青混凝土灌缝；中等裂缝首先下凿 10cm，并采用钯钉将裂缝进行连接，再用高强的环氧树脂混凝土进行灌缝，表面再采用沥青混凝土灌缝。

（2）桥面板顶处混凝土粗糙程度不够理想，故易造成铺装层粘结性不够而产生破坏。采用人工操作普通的钢丝刷进行刷毛处理，在初凝后需掌握好刷毛工艺的时间，才可均匀刷毛，表层平整、粗糙合适。

（3）对于由浮浆所导致的车辙和壅包病害，首先铲除出现病害部分的沥青混凝土铺装层，彻底清理桥面浮浆，重新铺设沥青混凝土铺装层。

（4）对于桥面破坏严重以及多次修补仍出现病害的部位，首先凿除出现病害的沥青混凝土铺装层[7]和调平层的水泥混凝土直至调平层钢筋网完全露出，对混凝土表面进行清理后增植“Г”型剪力销钉，并与原钢筋网进行焊接。钢筋网布置处理后浇筑高韧性的环氧沥青混凝土，待环氧沥青混凝土固化后再铺装沥青混凝土铺装层。

（5）混凝土桥面应重视防水处理。防水层的主要材料为沥青或改性沥青防水卷材，防水卷材应当全桥面铺设，保证无漏铺、破洞、错层、折叠、弯翘等现象。合理布置泄水孔位并保证孔底标高低于桥面顶部至少1cm，泄水孔周围铺装层应当倾斜布置，保证雨水能及时排出桥面。

（6）对于桥面出现松散和坑槽部位，首先需要将出现破损部位的沥青混凝土铺装清除干净，在坑底和四周涂刷乳化沥青，然后用热拌沥青材料混合料进行铺装，对于坑槽厚度大于 5cm 部位，需分两至三层进行沥青混合料的夯实，为防止雨水下渗，在沥青混凝土铺装完成后还需用乳化沥青对缝隙进行密封处理。

4 结语

桥面铺装作为影响桥梁公路运行质量的关键因素，在工程设计、施工、维护等各过程中必须引起高度重视。对常见桥面铺装层出现的破坏类型进行成因分析，并针对不同形式的破坏提出有效的防治措施，提高桥面铺装层的工程质量，修建安全可靠、平整舒适、稳固耐久的沥青混凝土桥面。