桥面铺装层破坏原因及治理措施探讨

桥面铺装层破坏原因及治理措施探讨

【摘要】 结合云南省高速公路桥梁工程实际,分析了桥面沥青混凝土铺装层早期破坏的原因,并提出了避免桥面铺装层早期破坏的措施。

【关键词】 桥面铺装层 病害 原因 措施

0 概述

近年来随着交通量和重型车辆的增加,我国公路桥梁桥面铺装问题普遍。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。桥面铺装的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害。

目前，云南省有相当多的公路桥梁工程中，桥面铺装出现不规则的网状裂缝，较规则的纵向、横向裂缝及较严重的碎裂等病害。产生病害的原因是多方面的，以下是笔者根据近年来经验分析桥面铺装病害产生的原因及防治措施的一些看法。

1 桥面铺装层主要病害及原因分析

1.1桥面铺装层脱落

桥面沥青铺装层脱落，露出原水泥混凝土面板这类病害在云南省的公路桥梁上非常普遍。该类病害的产生主要因为是水泥凝土面板和铺装层的层间结合力不足，桥面板和铺装层不能成为一个整体，在行车荷载作用下，沥青混和料铺装层逐渐脱落。

1.2桥面推移、出现车辙、拥包

在对云南省公路桥梁桥面病害的调查中发现桥面铺装的沥青混和料被汽车推起、挤揉堆积成一堆的现象很普遍。产生这类病害的外因是气温过高、超载车辆严重以及山区公路纵坡较大等。内因是铺装层沥青混和料的抗变形能力差，当荷载应力超过沥青混和料的稳定度极限，沥青混和料出现流动性变形，形成推移。

1.3桥面铺装出现水破坏现象

云南是一个气候多变的地区，潮湿多雨地区的桥面铺装层在雨季出现严重的水损害现象，铺装层松散，车辆带走松散脱落的矿料形成坑洞。产生这类病害的原因是铺装层的密实及防水性不足，沥青混和料的抗水损害能力较差。一旦桥面铺装出现水破坏，如果再没有完善的桥面防水设置，将引起桥梁结构的破坏。

1.4裂缝

桥面铺装层产生裂缝在病害现象中比较普遍，裂缝形式多种多样，横向的、纵向的、龟裂、网裂等，病害原因是最为复杂的。

桥面铺装横向开裂的主要原因是：①温度收缩应力导致铺装层横桥向开裂；②当水泥混凝土桥面板薄弱且没有足够的纵向钢筋承受冲击荷载时，横向裂缝必然要发生，在车辆荷载重复作用下横向裂缝发展成为横向开裂。

纵缝是桥面普遍和典型存在的，一般发生在行车道和汽车轮迹线附近空心板间的横向企口缝上方的桥面附近，严重的已经造成纵向沟槽，其原因主要是铺装层沥青混和料的抗

疲纵缝，它是桥面普遍和典型存在的，也是处于继续加剧与恶化的主要病害形式。中小跨径的板(梁)桥面铺装的裂缝以纵桥向板缝处的开裂最为严重，最大裂缝宽达l～5mm。究其原因：主梁(板)自身抗弯刚度较大，竖向位移较小。桥梁的横向刚度较小，板间横向传力靠铰缝和铺装层共同传递。板缝间的铺装层受弯剪作用，以抗剪为主。在多次重复荷载作用下，沿板缝间纵向开裂，当桥梁超载运营时，主梁(板)挠度加大，更加剧了桥面铺装的纵向开裂。桥面纵向开裂的危害在于极大地削弱了桥梁的横向刚度，使得荷载分布不均匀，严重时造成单板受力，同样的荷载等级，单板承受的最大活荷增加40%-70%，导致桥梁整体承载能力严重下降。此外，桥面开裂雨水下渗，导致主梁受腐蚀，降低了结构的耐久性。

龟裂、网裂则是因为铺装各结构层以及桥面板之间的粘接力不足，各层的材料的热膨胀系数也不尽相同，粘接强度不足以抵抗层间的相对变形要求，各层也满足不了变形的随从性，铺装层产生裂缝。或由于荷载的作用使处于负弯矩区的桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩区裂缝；桥梁墩台沉降拉裂铺装层；高等级公路大跨桥梁的横向越来越宽，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导致铺装层开裂等。

2治理措施探讨

2.1重视混凝土本身的自防水

混凝土经常接触水的部位都要设计为防水混凝土，保证本身的密实性和防腐蚀的性能。

2.2桥面防水层应有良好的性能

无论桥面混凝土施工质量如何好，均不能完全保证不开裂。所以桥面水泥混凝土铺装层上面必须设置防水层。防水层不但本身要起到防水作用，而且要求其与水泥混凝土和沥青混凝土都有很好的亲和性，附着力好。

2.3伸缩缝的防水设置

由于伸缩缝的形式及安装质量问题，造成该部位最容易损坏，伸缩缝设计时应重视防水问题。

2.4桥面雨水孔与落水管设计要保证桥面水的排除

桥面雨水孔与落水管的设置无论在设计还是施工阶段都应该严格要求，不容忽视。应避免出现以下几种情况：收水口小，不能及时将水泄走；收水口标高高于周围标高，造成积水；收水口高出水泥混凝土表面，而且周围混凝土不密实，造成管周围漏水；出水管过短，发生尿檐现象。

2.5栏杆外测与人行道的构造要利于水的排除

栏杆外侧应设计为光滑的表面，底面设有止水槽，雨水能很快地顺外侧流向地面，而不应再流向边梁。设有人行道的桥梁，人行道的防水也不能忽视，防止雨水渗流到主梁。

2.6梁端和帽梁的防水

由于伸缩缝很难保证完全不漏水，而伸缩缝的漏水对梁端和帽梁的损害又非常严重，所以，对梁端和帽梁顶部也要进行防水处理。

2.7其它方面

(1)铺装层的厚度设计

由于铺装层的厚度设计现行规范没有较可靠的计算方法，桥面柔性铺装层的厚度一般是按传统或经验做法来确定的，沥青铺装层的结构类型也是跟着路面结构类型而定，然而桥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，加上山区公路受地形条件的影响，很大一部分桥面有较大的坡度，重车上下坡均导致沥青层内产生较大的剪应力，沥青混和料的抗变形能力不足将引起无确定破坏面的剪切变形，推移、车辙现象严重。

(2)层间结合力不足

层间结合力不足有设计上的原因也有施工原因。如设计结构层时，没有对铺装的联结层作相应设计，可能仅仅设计在水泥混凝土桥面上洒粘层油后直接铺筑沥青混和料铺装层，而仅靠粘层不能满足水泥混凝土桥面和铺装层之间所需要的粘结强度和抗剪强度，致使铺装层在行车荷载的剪应力作用下完全和水泥混凝土面板分离。

(3)桥面防水材料

选择防水材料不当，检验指标不明确也是造成防水层不起防水作用，还会导致桥面混凝土和沥青铺装层层间结合力不足。

(4)层间污染问题

除了做好防水联结层外，铺装层施工还应注意层间污染问题，保证层间结合的紧密性，

使界面条件为设计规定的连续的界面条件，此时，层间剪应力是不大的，铺装层沥青混和料有足够的抗剪强度来抵抗流动变形。

(5)材料特性

沥青混和料的抗变形能力与拌制混和料所用的材料品质及各材料组成及混和料的施工控制有较大关系，如沥青的流变特性、矿料的坚硬度、粗糙度、棱角性以及沥青与集料的粘附性等。另一方面沥青混和料是通过嵌挤形成内摩擦力的，沥青混和料必须要有合理的矿料比例，适当的沥青用量，形成紧密的嵌挤型结构，才能有足够的抗变形强度去抵抗车辆荷载产生的剪切力。对密级配的沥青混和料而言，增大粒径可提高混和料的变形能力，但如果级配不好，太粗的集料在混和料中处于不稳定的状态，在车辆轮胎的搓揉下反而容易变形和流动。

(6)施工原因

施工原因表现为粘结层未满布，施工边角地方未处理好。有的桥面即使作了专门的防水联结层设计，但施工时防水层下有空洞气泡没有处理好或防水粘结层施工前混凝土表面松散、浮浆较多，在桥面进行铺装前没有将桥面板表面清洗干净，凿毛的密度和深度不够，导致铺装层与桥面之间的粘结能力不足，在荷载作用下铺装层与桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。

(7)施工工艺

施工工艺的控制是沥青混和料获得较好性能的关键因素。沥青混和料铺装层离析是造成渗水的直接原因，而沥青混和料离析的原因非常多，是最难控制的，因此，认真严格控

制沥青层施工的各个环节，尽量减少沥青层的离析是保证沥青铺装层不渗水的关键，做好施工组织设计，保证桥面铺装层的施工和路面沥青混和料的铺筑的连续性，重视桥面的施工污染，严格控制施工时的交通，做到桥面防水层施工成型后能及时铺筑沥青铺装层，确保沥青铺装层与桥面防水联结层的结合良好。

(8)预防性养护

做好预防性养护是防止桥面铺装出现损坏的途径。过去，我们的养护是铺装层已经出现了损坏才采取抢救性修补方式，不能及时封缝，造成严重的损害。所以应加强桥梁的日常管理和养护，及时发现初期损坏、堵塞的排水设施，立即采取措施，制止损坏的扩展。

3小结

桥面铺装是桥梁上部结构的组成部分，它直接承受车轮的压力、冲击和剪切作用，并在汽车和气候变化的反复作用下被磨耗和风化。同时，由于它粘结在梁体顶面，成为受力结构的上缘部分，不管在设计上是否考虑其承受内力，实际上都承受了一定的内力。其质量的好坏、是否平整、是否具有较好的构造深度将直接影响服务水平和行车安全。桥面铺装层的受力既复杂又难以定量，作用非常重要。特别在高等级公路上，由于交通量大、重型车多、速度快、冲击力强，桥面铺装显得尤为重要。为了减少施工后返工，延长桥面铺装的使用寿命，应对桥面铺装的设计和施工予以足够的重视。

参考文献

[1] 胡长顺 王秉纲 著. 复合式路面设计原理与施工技术. 人民交通出版社,1999

[2] 对桥面裂缝及铺装层破坏的讨论.公路.1996, (9):7-9.

[3] 王秉纲. 有沥青上面层的水泥混凝土路面的应力分析. 公路，2002.8

[4] 罗立峰,钟鸣,黄成造.桥面铺装设计方法探讨.中南公路工程.

[5] 沙庆林 高速公路沥青路面早期破坏现象预防. 北京: 人民交通出版社,2000.5

[6] JTG G10-2006 公路工程施工监理规范.北京：人民交通出版社,2006.12

[7] JTG F10-2006 公路路基施工技术规范.北京：人民交通出版社,2006.8

[8] JTG D50-2006 公路沥青路面设计规范.北京: 人民交通出版社,2006.12.