公路水泥混凝土桥面铺装病害分析及预防措施

公路水泥混凝土桥面铺装病害分析及预防措施

桥面铺设也称为道路铺设。它的功能是保护桥面板，防止车轮和雨棚直接磨损，保护主梁免受雨水侵蚀，并将车轮的集中负荷分散在一起。常用的桥面铺装有水泥混凝土,沥青混凝土两种铺装形式;在不设防水层的桥面上,也有采用防水混凝土铺装的。桥面铺装层直接承受行车荷载的重复作用及环境因素(温度和湿度)的影响,对行车舒适性、安全性起着至关重要的作用,因而要求行车道板必须具有足够的刚度、强度和耐久性,同时铺装层要具有抗滑、耐磨、平整的表面,以确保行车的安全和舒适。目前,在公路桥梁中,桥面行车道铺装一般采用水泥混凝土,高等级公路的大中桥桥面多采用水泥混凝土和沥青混凝土双结构层铺装,由于桥面铺装在我国尚缺乏较成功的经验,再加上施工工艺上的不足,使得桥面铺装在施工过程中常出现一些病害问题。本文重点对水泥混凝土桥面铺装中存在较普遍的问题进行分析,并结合工程实际探讨一些行之有效的预防措施。1桥面铺装常见病害桥面铺装病害较多,归结起来主要有下列四类:(1)桥面裂缝主要由纵横向裂纹、龟裂、网裂等,是桥面铺装中最为常见的病害类型。其中龟裂、网裂多发生在水泥混凝土桥面铺装中。(2)伸缩缝处破坏混凝土破损,伸缩缝松动翘起也是桥面铺装中常见的病害,尤其是简易伸缩装置表现尤为突出,如U形铝锌铁皮伸缩缝,TST伸缩缝,板式橡胶伸缩缝等。(3)桥面铺装松散起沙、麻面露骨,甚至局部桥面铺装剥落等。(4)桥面积水、渗水局部积水、渗水也是桥面铺装中常见的病害,在多雨地区,会造成桥面铺装摩擦力降低,诱发交通事故,如伴随渗水,则会造成行车道板浸水,影响混凝土强度、耐久性;在北方严寒地区,可能还会引起局部冻胀破坏。2病的原因分析2.1梁板上的开裂裂缝(1)支座上下支承面脱空或不紧贴,同一块梁底面的支座不能均匀、平衡受力,使梁板成了“跷跷板”,导致桥面铺装层出现开裂,特别是出现沿铰缝处的纵向裂缝。(2)支座上下支承面未进行合理的纵坡设计,使梁板的上下面不能形成平顺的纵横坡,而形成台阶,使得桥面铺装厚度不均,受力差异大,引起桥面开裂。2.2接成具有一定强度和刚度梁板间铰缝设计不合理。良好的铰缝可使单块梁板连接成具有一定强度和刚度的整体,对桥面荷载起到横向传递、分散作用。而以往部分装配式桥梁采用小铰缝,横向连接薄弱,容易产生单梁受力而出现纵向裂缝。2.3梁顶标高偏高铺装层厚度不够,由于在桥梁下部结构或预制梁施工时未能控制好标高,安装后致使梁顶标高偏高,为了保证路线总标高不变而减少了桥面铺装厚度,使得钢筋网上下保护层不够,强度严重不足而发生破损,严重时出现露筋现象。如浙江温岭境内省道林石线铺装层设计厚度为6cm,几乎所有的桥面铺装使用了2~3年时,铺装层碎裂。2.4预留槽设计不合理(1)伸缩缝处桥面混凝土板端部未作加厚设计处理,如果预留槽设计过深,桥面板底面混凝土则易产生局部横向裂缝;如果预留槽设计得很浅,则现浇伸缩缝处混凝土很薄,混凝土易被压碎。(2)伸缩处钢筋预埋件太少及锚固不够牢固,在车辆冲击力作用下,易引起伸缩缝松脱翘起。在施工中没有按要求埋设锚固钢筋,事后用打膨胀螺栓替代锚固钢筋,而且还有的是伸缩缝在面层完成后安装,经过车辆反复冲击,预埋锚固钢筋将伸缩缝处混凝土撞伤、拉裂。2.5桥梁飞机座对桥面的影响在车辆荷载的作用下,车轮撞击桥面,易使桥面铺装层损坏。如处于软土地区的浙江省温岭市,桥头跳车现象比较普遍,尤其是在县乡公路比较严重。2.6混凝土材料原材料质量不合格。石料压碎值指标不符合要求,细集料中杂质含量过高、粗骨料粒径不合格等均可影响到混凝土的整体强度,使其达不到设计强度,难以满足使用要求,从而发生龟裂破碎现象。如温岭市中粗砂来源于临海,运距较远且单价较高,水泥混凝土铺装层数量又少,往往用当地的细砂来代替。细砂含泥量偏高,极易产生起沙、轻微裂缝。2.7社会对企口缝施工重视不够(1)企口缝连接钢筋损坏,横向钢筋没有很好连接,桥台挡块未设,极易产生横向位移,造成桥面裂缝。企口缝强度设计比桥板强度要高,施工人员在施工时,对企口缝的重要性认识不足,马虎从事,致使企口缝强度偏低。几年以后,在车辆荷载的作用下,首先企口缝混凝土掉落破碎,最终造成桥面铺装层破碎。(2)水泥混凝土铺装层施工振捣不密实,产生蜂窝麻面,导致桥面病害。(3)桥面车道铺筑完成后养生不及时,在混凝土尚未达到设计强度时就开放交通,允许车辆通行,从而造成了铺装的早期破坏。2.8解决行车道板内应力导致铺装层破碎的问题在经济利益的驱使下,超载运输已经成为当今社会难以制止的社会之痛。由于超载将导致行车道板内产生的最大应力超过水泥混凝土的比例极限应力,使水泥混凝土铺装层的使用寿命大大缩短,造成铺装层破碎。此外,桥面铺装层与行车道板之间粘结不够引起“两层皮”现象也会导致桥面铺装多种病害产生。3处理措施混凝土桥面铺装层病害的原因比较复杂,影响的因素很多,根据上述分析,从设计和施工两方面采取以下针对性预防措施。3.1地面铺装层钢筋设计(1)重视支座和伸缩缝设计。充分考虑支座垫石或梁底的特殊设计,橡胶支座也要进行单独的设计和量身定做;伸缩缝设计应在满足伸缩量要求的前提下,要充分考虑行车的舒适及维修养护的方便,尽量少用简易缝,有条件的宜采用异形钢伸缩缝、无缝等装置。(2)重视装配式桥梁的铰缝设计,尽可能采用大铰缝,且铰缝侧面应有足够的预埋钢筋伸到铰缝内。(3)保证桥面铺装层的最小设计厚度。铺装层必须具有足够的厚度,以适应行车速度高、载重量大和车流量大的需要。因为厚度大、刚度大,车辆局部集中荷载作用下所产生的桥面铺装局部拉应力亦相应减少,铺装层就越难发生拉伸破坏。根据车速、载重量、车流量情况,可控制铺装层厚度在12cm以上。(4)铺装层钢筋不应单纯按构造钢筋配置,而应更多地考虑按受力筋配置。必须具有足够的配筋率,大桥和特大桥考虑配置上下层纵横方向的钢筋,以承受铺装层因局部集中荷载作用下所产生的拉应力。可采用加大钢筋直径的单层钢筋网或双层钢筋网,单层钢筋网钢筋直径不低于12mm,钢筋间距8~15cm;双层钢筋网钢筋直径8~10mm,上层网距10~15cm,下层间距15~20cm,纵横向尽可能保证连续。(5)混凝土宜采用不低于C40级的纤维混凝土。在混凝土中掺加钢纤维或聚丙烯纤维,以提高混凝土的整体性,防止其开裂。此外,梁体必须设置足够的预埋钢筋,并与桥面铺装层钢筋焊接,确保梁体与桥面铺装紧密结合,连成一体,共同作用。3.2铺装层施工质量控制桥面铺装应严格按照施工技术规范进行施工,另外尚应根据桥梁所处环境、施工特点等因素做好以下几方面的工作:(1)在温差较大季节及炎热天气,要避开中午高温时施工,安排下午开始至夜间施工为宜。这样可避免产生温差拉应力而引起裂缝。(2)为了确保梁体与铺装紧密结合,共同作用,铺装层钢筋与梁体预埋钢筋最好用搭焊方式相连,焊缝长度及质量等应满足施工规范要求。进行铺装施工前,必须对梁体表面的砂浆等杂物进行凿除、清洗,并充分凿毛,以防止铺装层与梁体在车辆荷载作用下发生脱离及铺装层破坏。(3)铺装层纵横钢筋必须穿过各种缝隙,并保持每根纵横钢筋连续,以承受由于混凝土收缩变形或变温作用以及车辆荷载作用下引起的拉应力,避免缝隙的过早破坏。(4)混凝土坍落度控制在3~5cm。由于塑性混凝土拌和物在硬化过程中收缩,水灰比(坍落度)越大,收缩越大,水泥混凝土收缩产生的拉应力越大,桥面就越容易产生收缩裂纹。因此严禁使用泵送混凝土浇筑桥面,因为泵送混凝土一般坍落度较大,常达13~18cm。(5)减少桥面铺装各种缝隙。在满足功能要求的前提下,尽可能减少各种缝隙,在铺装层钢筋网间距较密的情况下,可大大减少各种假缝数量,纵向工作缝应设置在车道分界线及车道之外,以减少荷载对缝隙的作用次数。(6)必须保证铺装层混凝土全面覆盖洒水养护,在标准养护期间内连续保持混凝土的湿润状态,以保证混凝土强度正常增长。(