橋面鋪裝層損壞的原因及解決方法

橋面鋼筋砼鋪裝層損壞的原因及解決方法劉東魯(新疆北新路橋建設(shè)股份有限公司烏魯木齊830054)摘要：對橋面鋪裝層出現(xiàn)的損壞如裂縫、松散等病害進(jìn)行了分析，并對設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行論述。關(guān)鍵詞：橋面鋪裝層、原因、關(guān)鍵問題。目前，隨著交通量的增大和中型車輛的增加，橋面鋪裝層損壞較為嚴(yán)重，通過江西贛定高速公路，湖北襄十高速公路，新疆和庫高速公路橋面鋪裝層施工的觀察分析和新規(guī)范的學(xué)習(xí)運(yùn)用，認(rèn)為造成當(dāng)前橋面鋪裝層過早損壞主要是設(shè)計(jì)考慮不周，施工不當(dāng)及外界影響等方面的原因。1、產(chǎn)生的原因分析1.1、設(shè)計(jì)上的原因橋梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中對鋪裝層的分析計(jì)算論述很少，相應(yīng)對梁板分析論述較全面，現(xiàn)行規(guī)范中只給出厚度的推薦值，一直在運(yùn)用。橋面鋪裝層承受車輪荷載的沖擊作用，局部或全部參與主梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下引起的變形。因此在動(dòng)荷載的作用下，橋面鋪裝層的受力也較復(fù)雜，各種形式的主梁及鋪裝層本身的結(jié)構(gòu)也將影響其應(yīng)力的分布。1.2、負(fù)彎矩的影響對于連續(xù)梁橋，由于負(fù)彎矩使橋面鋪裝層受到拉應(yīng)力的作用而容易出現(xiàn)裂縫造成其損壞。1.3、橋面板剛度不夠?yàn)榱藴p輕恒載，用增加鋼筋用量或加入高強(qiáng)鋼筋來減少橋面板的厚度，由于橋面板剛度不夠，在重載作用下引起變形,加之車輛的循環(huán)沖擊振動(dòng)，使橋面板及鋪裝層出現(xiàn)裂縫及迅速發(fā)展。1.4、橋面鋪裝層的厚度過薄早期橋面鋪裝層設(shè)計(jì)厚度大多小于8cm，如贛定高速公路預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁橋面鋪裝層設(shè)計(jì)厚度為6cm，和庫高速公路預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋面鋪裝厚度為6cm。橋面鋪裝層過薄，削弱了其剛度和承載力，這也是橋面鋪裝層早期損壞的原因。1.5、交通運(yùn)輸中造成的原因高速公路在運(yùn)營過程中，由于設(shè)計(jì)中車道功能不同，人為使橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營始終處于偏載狀態(tài)，加快了主車道的疲勞，特別是超載、超限等現(xiàn)象，使橋梁局部超載，加速了主車道鋪裝層的病害發(fā)展，因此，對橋面鋪裝層也應(yīng)進(jìn)行受力計(jì)算。2、施工工藝2.1、橋面鋪裝層與梁表面混凝土未粘結(jié)好在橋面鋪裝層施工前，沒有將梁表面的松散顆粒，泥污等清洗干凈，梁表面沒有進(jìn)行嚴(yán)格的鑿毛，這些都大大降低了橋面鋪裝層與主梁表面之間的粘結(jié)力，破壞了混凝土的整體性，車輪沖擊荷載的作用容易使橋面出現(xiàn)脫皮、裂縫、剝落等現(xiàn)象。2.2、橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)的施工質(zhì)量橋面鋪裝施工面積較大，鋼筋網(wǎng)片在進(jìn)行綁扎和澆筑混凝土?xí)r，由于施工人員操作踩踏，運(yùn)輸機(jī)具不合理的碾踏，不及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致其網(wǎng)片變位，保護(hù)層過厚或過薄。削弱了分布筋作用和承受荷載的能力，尤其對于連續(xù)梁橋出現(xiàn)負(fù)彎矩的橋面鋪裝層，容易出現(xiàn)裂縫等損壞。2.3、橋面鋪裝混凝土干縮橋面鋪裝層厚度小而直接風(fēng)干暴露表面積大（干縮程度較大）。鋪裝層混凝土之下為齡期已較長的橋梁上部結(jié)構(gòu)混凝土（混凝土的收縮已基本完成）使得現(xiàn)澆筑的混凝土收縮受到限制。目前，為滿足泵送混凝土的要求，除摻外加劑外，還用加大水泥用量和適當(dāng)加大水灰比的辦法，這兩者均為混凝土干縮的主要因素。如再存在著忽視混凝土養(yǎng)生的現(xiàn)象，這就更加快了溫度收縮和干縮裂縫的發(fā)育，造成橋面的過早損壞。2.4、混凝土的施工質(zhì)量原材料質(zhì)量現(xiàn)場要求不嚴(yán)，質(zhì)量低劣，砂率過大，水灰比控制不好，砂石級配差，混凝土拌和物和易性差，在施工中漏振，模板漏漿等都會(huì)造成混凝土中出現(xiàn)蜂窩、麻面強(qiáng)度降低等缺陷，這些缺陷降低了鋪裝層的整體性，降低了其抗裂、抗沖擊及耐磨性，也降低了橋面鋪裝層的使用壽命。2.5、鋪裝層的厚度不足橋梁上部結(jié)構(gòu)在施工中由于預(yù)應(yīng)力反拱的原因，無法十分準(zhǔn)確地預(yù)測橋面標(biāo)高，施工中一般用橋面鋪裝層來調(diào)整，容易造成橋面鋪裝層厚度不均，有的甚至偏小，這樣削弱了橋面鋪裝層的剛度和承載能力，這也是橋面早期損壞的原因之一。2.6、施工中施工縫處理不當(dāng)橋面鋪裝層應(yīng)力求少設(shè)施工縫。如果現(xiàn)場不具備連續(xù)施工的條件，需設(shè)施工縫時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置，但不少施工單位在進(jìn)行橋面鋪裝時(shí)隨意設(shè)置施工縫，且對施工縫不嚴(yán)格進(jìn)行鑿毛。作業(yè)的澆筑長度應(yīng)以施工縫設(shè)在墩臺(tái)頂位置來確定，橋面較寬時(shí)可以主副車道分界線作為橋面鋪裝層的縱向施工縫，在澆筑混凝土過程中，間歇時(shí)間不易超過1.0h。3、外界影響因素3.1、過早通車，以及近年來汽車的大型化及超載車輛的增加，加重了橋面鋪裝層的負(fù)荷，而在路面不平整或橋面伸縮縫處等有落差時(shí)，沖擊更大，損壞更大。4、橋面鋪裝層施工中的幾項(xiàng)措施橋面鋪裝層設(shè)計(jì)與普通混凝土路面設(shè)計(jì)基本一樣，但由于其是在剛性預(yù)制梁板上澆筑的混凝土，受力情況發(fā)生了很大變化，使得橋面鋪裝層裂縫，產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因分為干縮裂縫、溫度裂縫和疲勞裂縫，對裂縫產(chǎn)生的影響因素主要有厚度、外摻料、集料、層間粘結(jié)狀況及養(yǎng)護(hù)等。4.1、確保橋面鋪裝層厚度施工中，由于梁體的拱度，梁頂面并不是一個(gè)理想的平面，致使橋面鋪裝層混凝土厚度不均，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮，滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)最小厚度，在施工時(shí)嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力梁的存放時(shí)間，超出規(guī)范要求存放時(shí)間的應(yīng)采取預(yù)壓措施，從而保證梁體拱度的均勻性，減少鋪裝層厚度差異。4.2、施工中的幾項(xiàng)措施橋面鋪裝層能否做好，最為關(guān)鍵的是新老混凝土面能否粘結(jié)好，在進(jìn)行橋面鋪裝層施工中應(yīng)著重作好以下幾點(diǎn)工作：4.2.1、根據(jù)理論分析可知，提高層間接觸程度可以顯著提高結(jié)構(gòu)層的疲勞壽命，在施工中盡可能采取措施，保證各層粘結(jié)良好，避免滑動(dòng)，橋面鋪裝前，應(yīng)先鑿除梁體表面浮漿，使表面粗糙，呈齒形，且均勻，此外，還需將鑿后的混凝土松散粒，砂石泥土等清除干凈，有利于層間粘結(jié)牢固，可采用以下措施，一是在鑿毛的清除干凈的表面涂抹一薄層膠結(jié)劑。二是加設(shè)新舊混凝土之間聯(lián)系鋼筋。4.2.2、原材料質(zhì)量要好粗骨料最大粒徑應(yīng)不大于20mm，粗骨料的含量在混凝土中的體積含量高，能減少混凝土的收縮，骨料彈性模量熱膨脹系數(shù)對混凝土干縮也有影響，骨料彈性模量高，使混凝土的干縮和徐變就會(huì)受阻。4.2.3、設(shè)置定位鋼筋及保證鋼筋保護(hù)層厚度橋面鋪裝層的鋼筋網(wǎng)在施工中常用混凝土墊塊定位，而墊塊易走位而失去定位作用。在現(xiàn)場可參與定位鋼筋，如Ф10或Ф12鋼筋，長度約6-12cm，雙向間距約75cm，定位鋼筋一端與鋼筋焊接，另一端豎立支撐于梁面上，對鋼筋網(wǎng)實(shí)行多點(diǎn)支撐。同時(shí)，施工時(shí)，應(yīng)盡量避免人和機(jī)具在鋼筋網(wǎng)上碾壓，以防鋼筋網(wǎng)出現(xiàn)大的變形。4.2.4、確保養(yǎng)護(hù)期混凝土干縮裂縫屬于早期裂縫，它的產(chǎn)生在很大程度上是由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)造成的，因此要注意施工期間的養(yǎng)護(hù)，保持以定的濕度。4.2.5、適當(dāng)使用外摻料根據(jù)工程具體情況，適當(dāng)參與外摻料，如1〕粉煤灰，可降低混凝土水化熱，降低混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的起始點(diǎn)溫度，減少混凝土降至環(huán)境溫度的溫差，防止溫度裂縫的產(chǎn)生。2〕鋼纖維，在混凝土中加入體積摻量為1.2％-2％鋼纖維，可以在混凝土中形成亂向分布的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而控制混凝土干縮。3〕外加劑，適當(dāng)?shù)募尤肱蛎泟┖鸵龤鈩τ谔岣呋炷量垢煽s和抗折強(qiáng)度也具有以定的明顯作用。5、結(jié)語橋面鋪裝雖然在橋梁中所