瀝青混凝土橋面鋪裝層損壞與控制措施

趙慶亮

(河北省滄州市交通局質(zhì)監(jiān)處)

近年來(lái),瀝青混凝土復(fù)合橋面鋪層裝使用較多,無(wú)論是水泥混凝土復(fù)合橋面、還是鋼結(jié)構(gòu)復(fù)合橋面,瀝青混凝土鋪裝層早期破損現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,如出現(xiàn)局部鋪裝脫落、嚴(yán)重車轍破損等,這些病害比較普遍,直接影響了行車舒適性、交通安全及橋梁的耐久性。

1 造成瀝青鋪裝層早期破損的原因

(1)荷載因素。

交通量猛增、車輛大型化、荷載等級(jí)超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)結(jié)構(gòu)因素。

由于受力體系較為復(fù)雜,各種形式的主梁及鋪裝本身的構(gòu)造均影響其應(yīng)力的分布。對(duì)復(fù)合橋面瀝青鋪裝特別是中小跨徑小絞縫簡(jiǎn)支梁板橋,梁板整體性差,絞縫處及支座負(fù)彎矩區(qū)容易開裂。對(duì)結(jié)合層、防水層等界面材料未進(jìn)行重點(diǎn)要求,致使結(jié)合層抗剪強(qiáng)度不足。橋梁長(zhǎng)大縱坡各結(jié)構(gòu)層瀝青混凝土設(shè)計(jì)時(shí),采用與一般道路同類型瀝青混合料,未對(duì)特殊區(qū)域進(jìn)行技術(shù)處理。

(3)施工因素。

對(duì)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁板橋,支座安裝不穩(wěn)或墊塊材料強(qiáng)度不高,造成個(gè)別梁板行車撓動(dòng),絞縫開裂甚至脫落。梁板側(cè)向結(jié)合面處理不規(guī)范、絞縫質(zhì)量差。梁板安裝標(biāo)高控制不精確,有些現(xiàn)澆梁板堆載預(yù)壓不規(guī)范,實(shí)際沉降不均勻造成梁頂標(biāo)高偏差過大,因而鋪裝層厚薄不一致,從而降低了梁板與鋪裝層的整體性強(qiáng)度。部分梁板頂部清理不徹底,使混凝土與瀝青面層的結(jié)合層施工質(zhì)量較差。橋面水泥混凝土板施工的平整度不好,高差有時(shí)能達(dá)數(shù)厘米,瀝青層本來(lái)就不厚,使得瀝青層厚度很不一致,有的地方會(huì)很薄,混合料的離析比厚的層次更嚴(yán)重。橋面鋪裝施工時(shí)不敢按照正常方法碾壓,壓實(shí)度難以保證。混凝土表面的凹陷部分在使用過程中很容易成為積水的地方,滲入的水排不出去,在高溫時(shí)成水氣,使瀝青層與混凝土板脫離。鋪裝層與橋面板的粘結(jié)不好是導(dǎo)致鋪裝層損壞的最根本的原因鋪裝層除了防水目的外,更重要的是使瀝青鋪裝層與水泥橋面板粘結(jié)成一個(gè)整體。防水粘結(jié)層破損、漏空、脫離,水滲入防水粘結(jié)層與水泥混凝土板的界面上,影響與橋面板的粘結(jié)強(qiáng)度,甚至成為滑動(dòng)的界面狀態(tài),橋面鋪裝成為一個(gè)單獨(dú)受力的層次,就會(huì)出現(xiàn)很大的水平剪應(yīng)力和底部的彎拉應(yīng)力,橋面鋪裝就必然導(dǎo)致迅速破壞。從現(xiàn)在的情況看,防水粘結(jié)層的破壞主要是施工質(zhì)量問題。無(wú)論哪一種防水粘結(jié)層,都能做好,但如果施工過程中不注意,都有可能造成損壞。

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁,鋼結(jié)構(gòu)表面過于除銹,表面粘結(jié)層、橋面防水層抗拉、抗剪能力不足、面層瀝青混凝土配合比本身存在問題等。

(4)環(huán)境因素。

厄爾尼諾現(xiàn)象使全球氣候變暖,夏季炎熱天氣延長(zhǎng),冬季極值低溫更低。

(5)使用管理因素。

車道間車流量分布不均衡,偏載使用。最高及最低氣溫等極值天氣使用管養(yǎng)措施可能不夠到位,治超力度不足等等。

2 改進(jìn)途徑

2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

(1)在荷載取值方面:應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌考拜S載的調(diào)查合理確定設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)。大跨徑柔性結(jié)構(gòu)橋梁另因考慮風(fēng)載、溫度變化、防撞力、防震等因素。

(2)在細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面:對(duì)鋼筋混凝土橋梁,對(duì)主梁縱向的計(jì)算分析與橫向剛度并重,增加構(gòu)造措施,使橋面鋪裝不分擔(dān)過多的次內(nèi)力、受拉負(fù)彎矩。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁,加強(qiáng)結(jié)合層研究,合理設(shè)計(jì)防水粘結(jié)層、緩沖過渡層、瀝青混凝土鋪裝層,解決鋼板與瀝青混凝土溫縮系數(shù)差異及鋪裝層防水問題,細(xì)化設(shè)計(jì)明確鋼板表面除銹防腐處理要求、防水層、過渡層材質(zhì)及施工要求等。

(3)優(yōu)化瀝青混凝土鋪裝的層間結(jié)構(gòu)及控制技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì):對(duì)一般橋面鋪裝層,采用高粘度的重交通道路瀝青或摻加高聚物改性劑來(lái)改善瀝青的品質(zhì),采用與瀝青粘附性好的集料或用抗剝離措施,提高瀝青粘結(jié)力、抗車轍能力。表層瀝青通過選用耐磨石質(zhì)粗集料、反擊式工藝加工提高粗集料的微觀粗糙度,同時(shí)通過設(shè)計(jì)規(guī)定構(gòu)造深度,達(dá)到路面抗滑效果。

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)瀝青鋪裝層可采用高性能的瀝青混合料,如雙層改性 SMA、澆筑式瀝青混凝土、雙層環(huán)氧瀝青混凝土、澆筑式瀝青混凝土與 SMA等。由于不同的面層對(duì)防水層、結(jié)合的要求不同,宜同步優(yōu)選與防水層的最佳組合設(shè)計(jì),如采用環(huán)氧富鋅+環(huán)氧瀝青,甲基丙烯酸類樹脂等防水層。

目前,鋼結(jié)構(gòu)橋梁防水層、過渡層、鋪裝層的組合設(shè)計(jì)尚處于探索階段,因此設(shè)計(jì)有必要及時(shí)收集國(guó)內(nèi)國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際使用成功案例,及時(shí)分析、比較、總結(jié)適合本地區(qū)的瀝青鋪裝層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。

2.2 加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)理,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)瀝青混凝土鋪裝層總厚度較薄、整體性要求高、技術(shù)要求嚴(yán)、施工難度大等特點(diǎn),因此施工階段監(jiān)理必須充分理解設(shè)計(jì)意圖,對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、重要指標(biāo),進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)理、重點(diǎn)控制,確保工程實(shí)體質(zhì)量。

2.3 掌握現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)控制的操作技巧

瀝青混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求經(jīng)常是矛盾的,因此熟悉各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的實(shí)際控制意義,靈活應(yīng)用,努力實(shí)現(xiàn)瀝青混合料的最佳綜合性能指標(biāo)。如瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率,空隙率小,瀝青的水穩(wěn)定性好,但過小,穩(wěn)定度可能超標(biāo)、可能動(dòng)穩(wěn)定度偏低、表面構(gòu)造深度不足,過大可產(chǎn)生空隙性車轍或水損害。而影響瀝青混合料某項(xiàng)指標(biāo)的因素是多方面。如實(shí)際空隙率與集料品種、級(jí)配、含油量、攤鋪均勻性、攤鋪及碾壓溫度、壓實(shí)功等均有關(guān)系。因此,要控制瀝青混合的實(shí)際性能指標(biāo),應(yīng)從集料、結(jié)合料、混合料配合比、混合料技術(shù)指標(biāo)、施工工藝進(jìn)行系統(tǒng)控制,全面控制方能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。尤其應(yīng)抓好以下幾點(diǎn)。

(1)嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證。

(2)抓好原材料料源,提高穩(wěn)定性、均勻性。

(3)采用先進(jìn)的瀝青拌和加工設(shè)備,精確計(jì)時(shí),提高混合料均勻性,技術(shù)性能指標(biāo)穩(wěn)定性。

(4)加強(qiáng)前場(chǎng)與后場(chǎng)的配合,注意拌和能力與攤鋪能力匹配。

(5)大中型水泥混凝土橋橋面鋪筑的瀝青鋪裝層,應(yīng)滿足與混凝土橋面的粘結(jié)、防止?jié)B水、抗滑及有較高抵抗振動(dòng)變形的能力等功能性要求,并設(shè)置有效的橋面排水系統(tǒng)。鋪裝瀝青層的下層必須符合平整、粗糙、整潔的要求,橋面縱橫坡符合要求,水泥混凝土橋面板表面應(yīng)做銑刨拉毛處理,清楚浮漿,除去過高的突出部位。鋪設(shè)橋面鋪裝必須確保混凝土完全干燥,嚴(yán)禁在潮濕條件下鋪設(shè)防水粘結(jié)層及攤鋪瀝青混合料,防止混凝土中的水分在施工或使用過程中遇熱變成水汽使防水粘結(jié)層產(chǎn)生鼓包。

(6)鋼橋面鋪裝施工在涂刷防水層前應(yīng)對(duì)鋼板焊縫和吊鉤殘留物仔細(xì)平整,徹底除銹,清掃干凈。鋼橋面鋪裝的防水粘結(jié)層必須緊跟防銹層后涂刷,防水粘結(jié)層宜采用高粘度的改性瀝青、環(huán)氧瀝青、防水卷材。當(dāng)采用澆注式瀝青混泥土鋪筑橋面鋪裝時(shí),可不設(shè)防水粘結(jié)層。鋪設(shè)過程中必須保持橋面整潔,不得堆放與施工無(wú)關(guān)的材料、機(jī)械、雜物,且鋪設(shè)宜在無(wú)雨少霧的季節(jié)、干燥狀態(tài)下施工。

2.4 重視缺陷責(zé)任期內(nèi)管理

項(xiàng)目實(shí)施完成后,實(shí)體質(zhì)量已經(jīng)定型,合理使用及時(shí)修補(bǔ)處理質(zhì)量缺陷仍是提高路面使用壽命的重要環(huán)節(jié)。在缺陷責(zé)任期內(nèi)承包人應(yīng)注意定期檢查,及時(shí)處理施工缺陷。如混合料不均勻、施工碾壓不足造成局部泛油;車轍車道凹陷,局部雨天積水、路面坑洞等等。接管養(yǎng)護(hù)單位在使用管理方面應(yīng)注意以下幾方面。

(1)合理組織交通,提高車道間車流量分布均衡性,減少偏載使用。

(2)合理設(shè)置路口各向通行時(shí)間,避免在長(zhǎng)陡坡等特殊部位車輛捅堵,減少汽車尾氣加溫造成輪跡帶軟化泛油、急轉(zhuǎn)彎、急剎造成局部車轍損害。

(3)加強(qiáng)關(guān)鍵階段的針對(duì)性管養(yǎng),多雨季節(jié)及時(shí)巡查、減少路段積水,及時(shí)清理路面泥砂等贓物,避免滑溜性污染。

(4)加強(qiáng)特殊時(shí)期的治超工作,如最高、最低氣溫時(shí)節(jié)、多雨季節(jié)等,對(duì)可能產(chǎn)生大量車轍破壞、水損破壞的時(shí)機(jī)進(jìn)行專項(xiàng)管理。

(5)做好交通量及軸載監(jiān)測(cè),對(duì)典型橋梁的變形觀測(cè),為今后設(shè)計(jì)、維修提供數(shù)據(jù)保障。

總之,只有精心設(shè)計(jì)、規(guī)范施工、合理使用,才能提高橋面鋪裝質(zhì)量的使用壽命。