瀝青混凝土橋面裂縫的處治及預(yù)防措施

龔 濤

（匯通路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 高碑店 074000）

0 引言

由于混凝土橋梁應(yīng)用趨于多樣化，橋面鋪裝面積所占比重大大高于一般公路。但橋面鋪裝的設(shè)計(jì)與施工仍沿用傳統(tǒng)做法，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)橋面鋪裝層一般不作專門的計(jì)算分析。交通量和重型車輛的增加，使得橋面鋪裝問題普遍存在。這不僅妨礙了正常交通，影響了橋面的美觀，更容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，同時(shí)也給維修工作帶來了很大困難。近年來，人們對(duì)于因橋面鋪裝問題造成的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失給予了足夠的重視。橋面鋪裝質(zhì)量的好壞，直接影響高速公路建設(shè)質(zhì)量，如何有效地滿足高速公路安全服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)快速發(fā)現(xiàn)高速公路出現(xiàn)的各種病害，是交通運(yùn)輸行業(yè)當(dāng)前面臨并需要努力改進(jìn)的重大課題之一。

1 瀝青混凝土橋面裂縫成因分析

任何事件的發(fā)生總有內(nèi)因和外因，瀝青混凝土橋面裂縫產(chǎn)生的原因也有內(nèi)、外因存在。外因主要有預(yù)應(yīng)力梁起拱高度設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)土質(zhì)和平整度等；內(nèi)因主要有干縮、溫度和疲勞等。

1.1 產(chǎn)生裂縫的外在因素

（1）設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力梁起拱高度時(shí)，未考慮起拱高度對(duì)橋面厚度的影響，尤其大跨徑起拱高度較大時(shí)對(duì)橋面鋪裝厚度的影響。若出現(xiàn)這種情況，則設(shè)計(jì)橋面鋪裝厚度過小，施工略有誤差便無法調(diào)整，從而造成鋪裝厚度減小，滿足不了現(xiàn)有交通量的要求。

（2）沉陷裂縫的產(chǎn)生主要由于基礎(chǔ)土質(zhì)不勻、松軟，造成橋梁不均勻沉降所致。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30°～45°角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫往往有一定的錯(cuò)位，裂縫寬度常與沉降量成正比關(guān)系。

（3）由于過分追求平整度，而忽視壓實(shí)度，使路面強(qiáng)度降低，出現(xiàn)滲水，引起早期損壞。層間結(jié)合不良使橋面鋪裝發(fā)揮不了整體作用。造成層間結(jié)構(gòu)不良的原因有許多，比如下面層被污染、所用粘層材料質(zhì)量較差、灑布不均勻、灑布后行車作用把粘層帶起等。同時(shí)，預(yù)拱度的差異和瀝青面層攤鋪厚度的調(diào)整不當(dāng)，都可能使該層路面厚度不足而引起橋面裂縫發(fā)生。

1.2 產(chǎn)生裂縫的內(nèi)在因素

（1）干縮裂縫

該類裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或混凝土鋪筑完畢后的一周左右，寬度多在0.05～0.2mm之間。這種裂縫產(chǎn)生的原因是混凝土拌和物在攤鋪完畢后，內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同所致，混凝土內(nèi)部總會(huì)有一部分水分被蒸發(fā)，這在干熱、風(fēng)較大的季節(jié)更容易出現(xiàn)此類情況，尤其因失水干縮而發(fā)生裂縫。這種裂縫會(huì)隨著相對(duì)濕度的增加而減小。

（2）溫度裂縫

該裂縫的產(chǎn)生原因主要是低溫縮裂。面層因降溫而收縮的趨勢(shì)會(huì)受到下部橋面板約束而產(chǎn)生拉力。隨著溫度降低，收縮趨勢(shì)進(jìn)一步增強(qiáng)，當(dāng)導(dǎo)致的拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生開裂，一般為橫向裂縫，嚴(yán)重時(shí)發(fā)展為縱向裂縫。

（3）疲勞裂縫

該裂縫的產(chǎn)生原因是橋面鋪裝在正常使用情況下，由于荷載多次反復(fù)作用引起的鋪裝層開裂，這也是橋面鋪裝的主要破損類型。

2 瀝青混凝土橋面裂縫處治對(duì)策

裂縫的存在不僅會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度，破壞其整體性，還將加劇鋼盤的銹蝕而降低結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此為了保證結(jié)構(gòu)的承載能力，保證其耐久性，必須進(jìn)行必要的處理。瀝青混凝土橋面裂縫按程度不同可分為輕微裂縫、中度裂縫和重度裂縫。不同程度的裂縫需采取不同的處治對(duì)策。

2.1 輕微裂縫

2.1.1 表面涂抹貼補(bǔ)法

表面涂抹貼補(bǔ)法適用于大面積小裂縫。表面涂抹適用范圍是將加熱瀝青油涂抹在細(xì)而淺的裂縫表面，從而使涂抹范圍形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)作用。

2.1.2 灌縫法

當(dāng)縫寬較窄、裂縫深度不大時(shí)，一般采用灌縫法，即將縫隙刷掃干凈，并用壓縮空氣除去塵土后再用熱瀝青或者乳化瀝青封堵。對(duì)縫寬在6mm以上的，應(yīng)剔除縫隙內(nèi)雜物和松動(dòng)的縫隙邊緣，或者裂縫開槽后用壓縮空氣吹干凈，采用細(xì)粒式熱拌瀝青混合料填充、搗實(shí)，并用烙鐵封口，隨即撒沙，掃勻，也可用乳化瀝青混合料填封。

2.2 中度裂縫

2.2.1 填充法

該方法是在施工時(shí)直接用修補(bǔ)材料填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫，具有作業(yè)簡單、費(fèi)用低的特點(diǎn)。在對(duì)深度較淺的寬裂縫或裂縫中因有充填物灌漿而很難達(dá)到效果的裂縫進(jìn)行簡單處理時(shí)，可采取開Ⅴ型槽后，進(jìn)行填充處理。

2.2.2 結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)法

對(duì)于因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低且影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的，可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法，即采取加固法對(duì)混凝結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。

2.3 重度裂縫

2.3.1 鋪裝層改造法

對(duì)于因單板受力引起的縱向裂縫，一般宜采用橋面鋪裝層改造法破除鋪裝層后，全部重新做鋪裝層的方法處理，從根本上改善橋梁整體受力狀態(tài)。

2.3.2 局部挖除修補(bǔ)法

此法修補(bǔ)前需提前劃出大致與路中心線平行或垂直的挖出修補(bǔ)輪廓線，在基坑底部與四周涂抹粘層油，控制好瀝青混合料的用量，分層填筑壓實(shí)，采取平板夯、氣夯配合壓路機(jī)壓實(shí)，邊角處要用工具搗實(shí)，保證碾壓密實(shí)平整，保證修補(bǔ)后路面與周圍路面銜接良好、平直。

2.3.3 混凝土置換法

這是處理嚴(yán)重裂縫混凝土的一種有效方法。應(yīng)用該方法須先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土或其他材料。

3 瀝青混凝土橋面裂縫的預(yù)防措施

3.1 施工前期準(zhǔn)備的預(yù)防措施

3.1.1 改善橋面系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

預(yù)應(yīng)力梁跨中起拱高度設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮對(duì)橋面厚度的影響，施工時(shí)一般按墩臺(tái)、支座設(shè)計(jì)高度進(jìn)行控制。為保證其平整度，應(yīng)在瀝青混凝土鋪裝完成后再進(jìn)行伸縮縫施工。橋面瀝青混凝土宜設(shè)計(jì)兩層，以便在提高平整度的同時(shí)對(duì)其耐久性也起保證作用。

3.1.2 正確選材，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制拌和及攤鋪時(shí)的粒料溫度

在選材時(shí)，杜絕一切不合格材料，優(yōu)化混合料油石比，增加其黏結(jié)性能。公路瀝青混凝土橋面因主要承受豎向荷載的作用，其受力特性以彎拉強(qiáng)度為主。影響混凝土彎抗強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度）的主要因素有混凝土單方水泥用量、水灰比、粗集料粒形及水泥品種、性能、外加劑的品種、摻量等，在上述材料確定后，混凝土配合比的優(yōu)化選擇、混凝土的拌制方法、澆筑工藝、養(yǎng)護(hù)狀態(tài)則是保證混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵。

3.2 施工過程中的預(yù)防措施

3.2.1 提高橋面混凝土與大梁頂面混凝土的黏結(jié)能力

施工中，對(duì)預(yù)制梁體項(xiàng)面進(jìn)行刷毛處理，露出石子。在噴灑乳化瀝青油前必須對(duì)梁頂徹底清掃，鑿除浮渣，必要時(shí)用氣泵或高壓水沖洗。保證與瀝青混凝土橋面有較好的結(jié)合面，鋪筑混凝土前灑水濕潤梁頂，但不得有積水。

3.2.2 橋面瀝青混凝土的鋪裝

在鋪筑瀝青混凝土之前，對(duì)水泥混凝的平整度、粗糙度進(jìn)行檢查。對(duì)伸縮縫處混凝土預(yù)留槽要臨時(shí)覆蓋并與兩側(cè)橋面混凝土平整，保持水泥混凝土面層清潔干燥。粘層油宜采用快裂灑布乳化瀝青。乳化瀝青待破乳水分蒸發(fā)完后方可鋪筑瀝青混凝土。鋪筑瀝青混凝土要采用機(jī)械攤鋪并在較短時(shí)間內(nèi)一次鋪筑完成，前后兩臺(tái)攤鋪機(jī)盡量縮短距離，減輕縱向接縫。鋪筑橋面瀝青混凝土應(yīng)選晴天，注意保溫防塵。攤鋪機(jī)不得停頓或改變速度。攤鋪后盡快碾壓，施工車輛和機(jī)械不準(zhǔn)停留在新鋪筑的橋面上，也不準(zhǔn)柴油之類的油料滴漏在橋面上，以免引起軟化擁包造成瀝青混凝土返工或修補(bǔ)。

在水泥混凝土橋面的瀝青混凝土鋪裝中，由于受固有條件的約束，使得鋪裝層的壓實(shí)度常常不足，從而在使用過程中極易出現(xiàn)水損害現(xiàn)象。橋面瀝青混合料應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，使瀝青混合料具有易壓實(shí)的特點(diǎn)，以適應(yīng)橋面鋪裝的需要，保證鋪裝層的密實(shí)度。

3.2.3 確保橋面瀝青混凝土有足夠的整體強(qiáng)度

瀝青混凝土拌和料要保證級(jí)配合理，具有良好的和易性。鋪筑完成后，及時(shí)養(yǎng)生，防止水分蒸發(fā)過快造成裂紋，降低混凝土強(qiáng)度。嚴(yán)禁橋面混凝土冬季施工。橋面混凝土一般厚10cm左右，因暴露在高空，極易受凍，特別是氣溫突變的初冬更應(yīng)引起高度重視，必須保證橋面有一定的保護(hù)層。

3.3 施工外界條件的控制

（1）為了防止軟混凝土表面水泥被沖刷，導(dǎo)致跨邊或平整度受損，強(qiáng)度降低，要求降雨天停止施工。

（2）為了防止溫縮開裂和接縫過大，施工現(xiàn)場氣溫高于40℃時(shí)停止施工。

（3）為了防止混凝土表面收縮開裂，在風(fēng)力大于6級(jí)、風(fēng)速在10.8m/s以上的強(qiáng)風(fēng)天，不得施工。

（4）攤鋪現(xiàn)場晝夜平均溫度低于5℃時(shí)，不允許施工。

（5）攤鋪完畢未達(dá)到開放交通條件時(shí)，禁止開放交通。運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)管理，確保道路安全，加強(qiáng)對(duì)超限超載車輛的控制，確保公路暢通。

3.4 其他預(yù)防措施

施工過程中，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分（含黏結(jié)劑的液芯纖維或膠囊），在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)分泌出部分纖維可使裂縫重新愈合。這是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對(duì)受創(chuàng)傷部位自動(dòng)分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合的機(jī)能。

4 結(jié)論

瀝青混凝土橋面裂縫是一種普遍存在的現(xiàn)象，若對(duì)其不加重視，久而久之將對(duì)公路橋梁質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重危害。它會(huì)引起鋼筋銹蝕，加速混凝土碳化，降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力，從而引起橋面結(jié)構(gòu)的整體性受損。在實(shí)際施工中，除了分析因材料、氣溫、強(qiáng)度、施工方法等原因造成的裂縫外，還得穩(wěn)固橋梁基礎(chǔ)，采用先進(jìn)的機(jī)械化施工工藝，運(yùn)用合理周詳?shù)脑O(shè)計(jì)，組織好施工，保證施工工期，從而達(dá)到最大限度地避免和防治裂縫的目的。

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