某桥桥面铺装早期病害成因分析
2015-09-22
前言
行车道上的桥面铺装是直接受车轮作用的。桥面铺装的作用在于防止车轮轮胎直接磨耗行车道板,保护主梁免受雨水侵蚀,并对车辆轮重的集中起分布作用。因此,桥面铺装要求有一定强度,并能满足抗裂、抗冲击、具有耐磨性等各项要求。
近年来，随着我国公路建设事业的快速发展，桥梁结构型式得到了不断的创新，桥梁跨度也越来越大，但就目前桥面铺装的情况来看，桥面铺装的设计与施工仍沿用传统的习惯做法，已不能满足重载、重交通的发展要求，使得通车不久后的桥面铺装层逐渐产生起皮、泛砂、剥落、露骨、空鼓、开裂、松散和破碎等现象，严重影响了行车安全和舒适性以及桥梁的使用寿命。这不仅妨碍了正常交通,影响了桥面的美观,更易造成交通事故, 也给维修工作带来了很大困难。本文通过对某桥沥青砼桥面铺装早期病害类型及成因的分析,对沥青砼桥面铺装层提出技术要求。
1、某桥结构形式
某桥桥梁全长1400m，主跨为888 m双塔双索面预应力混凝土斜拉结构，中跨长444 m，主塔为8跨预应力连续梁桥。主桥桥面全宽24 m，双向4车道，中间双黄线间隔，车道铺装宽度16.5 m。桥面表层采用4cm AC一16一I普通密级配沥青混凝土，两侧边跨各长169 m，过渡孔长53 m，南引桥长464 m。
2、 桥面病害调查
2．1 调查方法
由于调查期间桥上需维持正常通行，且桥梁塔索有待加固，不能造成结构扰动，因此无法实施钻芯、挖坑以及便携或重型电子仪器的调查手段，主要依靠表观目测、影像记录及数据统计等常规调查方式。考虑到桥上交通量大，且异向2幅桥面病害类型与分布无相关性，因此调查分上游(西侧)与下游(东侧)2幅分别进行。
2.2．调查结果
根据调查结果，某桥桥面铺装的病害类型包括局部坑凼、网裂、唧浆、泛油、推挤拥包、沉陷、纵横向裂缝、低平整度、局部排水不畅等。各类病害破坏程度各异，在主桥及南引桥上均有较大面积分布，全桥综合破损率达到了11.3％ 。主要表现在：
(1)桥面铺装病害表现在调平层结构破坏与沥青面层稳定性不足2方面。
(2)调平层结构破坏包括坑凼、网裂、纵横裂缝等，其程度严重、发展迅速，对桥梁上部结构与行车安全危害较大。
(3)沥青稳定性不足包括泛油、推挤拥包、沉陷等，其发展速度较慢，对桥面行车安全有较大影响。
3、 桥面病害成因分析
3.1 铺装结构适应性
坑凼等严重的铺装破坏部位均分布于上下游拉索锚点的连线位置，破坏现象具有在纵向上由跨中向主塔发展，在横向上由中间向两侧扩展的明显规律，表明此类破坏与主桥的结构受力存在必然的联系，按照先网裂后坑凼的破损形式及发展速度，桥面铺装结构层的破坏顺序应是从下至上。可认为薄层复合式桥面铺装对于斜拉或悬索等上部结构变形较大的轻型桥梁存在结构适应性不足的问题，具体表现在层底拉应力大、结构追随性差，铺装易疲劳损坏等方面。
3.2 调平层缺陷
某桥混凝土调平层偏薄，混凝土强度不足，与面板界面粘结不牢。桥面板顶部存在较多浮浆与杂物，并因过量凿毛造成平整度低以及局部厚度损失现象，在面板与调平层之间形成薄弱界面。
随着交通量和重型车辆的增加,加速了铺装下部结构层的疲劳破坏，导致混凝土调平层出现开裂与局部脱空现象，进一步恶化了调平层的自身刚度与受力条件，在铺装层内部产生更大的应力应变，进而导致调平层的开裂、碎落等破坏现象。
3.3 沥青面层缺陷
桥面面层采用4cm低孔隙率AC一16I型密级配沥青混凝土，粗集料选用表观圆滑、质量较差的小鹅卵石，骨料嵌挤效果差，与沥青粘附不足。结合料采用普通沥青，且用量过多，导致混合料的高温稳定性与抗疲劳性能不足，在高温气候与荷载频繁作用下逐渐出现泛油、推移、拥包等破坏现象。此外，由于沥青面层偏薄，混合料粒径较大，使得桥面局部离析，混合料密水性与抗老化性能较差，在多雨季节的行车荷载冲击下出现滞水、开裂等初期水损现象，随着雨水的下渗与侵蚀，沥青层与调平层之间界面逐渐剥离，进而形成桥面铺装的坑槽、网裂、唧浆、沉陷等破坏现象。
3.4 桥面维护缺陷
对于桥面存在的明显破损部位，已多次实施维修。但由于冷料修补存在级配不良、压实不足，接缝处理不够严谨等多方面原因，使得新旧铺装接缝的密封性能较差。新旧铺装由于粘结不牢而未形成整体，在沿缝下渗的雨水及汽车冲击荷载作用下，薄弱接缝处的沥青铺装强度很快丧失，逐渐发展为局部网裂向周边扩散，并最终形成坑凼。
4、小结
通过对桥梁铺装病害的实地调查的基础上,分析了桥面铺装层的破坏原因。为了减少桥面铺装层的病害并延长桥面的使用寿命,桥面铺装层必须满足下列要求:
（1）重量轻。要求桥面铺装尽可能薄,以减小自重引起的附加应力。
（2）挠曲性。铺装材料应具有良好的挠曲性,可减弱或避免铺装层的挠曲开裂。保证在使用期间不出现明显的开裂和其它病害。
（3）材料稳定性。对于沥青混凝土要严格控制其矿料的级配、油石化,使其有足够的高温稳定性和抗低温开裂性、耐老化、耐疲劳性能。
（4）防水性。防水层无论是在设计和施工中都应充分重视,保证铺筑后基本不透水,防止水渗入引起的各种水损坏。
（5）施工合理性。在桥面铺装过程中,严格控制铺装层的厚度、层间的粘结性、混凝土的养生及钢筋的布置以及用量。
桥面铺装层是车轮直接作用的部分，其作用是防止车轮直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵蚀，并对车辆轴载起分布作用；桥面铺装的这种特殊作用，要求它必须具有一定的厚度和强度，并能满足抗裂、抗冲击、耐磨性能等要求。桥面铺装层的质量如何，关系到桥梁整体的寿命和使用年限、行车安全及舒适性。因此需要从设计、施工、养护等方面采取综合措施，更好地消除桥面铺装的病害，保证桥面铺装的质量。
