瀝青混凝土橋面鋪裝層病害檢測與防治措施

彭潤勃

（中南林業科技大學，湖南 長沙 410004）

0 引言

隨著我國公路橋梁建設水平的提高和通車里程的增加，在橋梁建設中對橋梁結構安全性重視的同時，對于橋面鋪裝這一影響行車舒適性與安全性的結構也越來越重視。在過去由于結構設計不合理、施工不當、汽車荷載的不斷增大等原因，并導致瀝青混凝土橋面鋪裝層出現裂縫、坑槽、基層松散、唧泥、車轍等病害[1]。影響橋梁本身結構安全和行車穩定性，使其在未達到設計使用年限就發生病害破壞。因此，對瀝青混凝土橋面鋪裝層耐久性和病害檢測與防治成為國內外研究的熱點[2]。

1 病害檢測

本文以長沙市湘府路大橋為工程背景，其橋面在通車不久后，橋面鋪裝層出現裂縫、坑槽、基層松散等病害。發現上述問題后，立即對出現破壞的橋面進行整體切除、清理，在切除界面涂刷瀝青防水粘接層后分層鋪筑并壓實瀝青混凝土的維修措施，但仍有部分維修橋面經常出現破壞，沒有徹底根除病害。為了解主橋橋面質量，徹底查明病害原因并采取有效防治措施，采用 FTD頻率為 1500kHz 的探地雷達對鋪裝層進行檢測試驗。

1.1 檢測原理

探地雷達采用電磁波探測技術向鋪裝層內發射一定強度的高頻電磁脈沖[3]，脈沖信號遇到鋪裝層內不同的介質時會發生反射和散射，探地雷達接收到脈沖信號進行處理并生成波形圖，從而可直觀地判斷瀝青混凝土橋面鋪裝層內部的缺損情況。探地雷達原理見圖 1。

1.2 檢測頻率與結果

使用探地雷達對主橋橋面內 6 個車道進行全面雷達掃描檢測，并對橋面出現明顯破損的部位進行加強反復多次掃描。探地雷達掃描檢測發現該橋橋面鋪裝層病害主要出現在主跨跨中位置，邊跨基本沒有破壞，且北側幅橋面破損比南側幅嚴重，全橋鋪裝層破損面積達194.68m2。橋面鋪裝結構層的破壞順序是從下至上，表現在局部調平層結構破壞。根據探地雷達掃描形成的波形圖可以發現，鋪裝層無破損橋面的波形圖波紋平順、路基密實，橋面狀況良好；而鋪裝層破壞的橋面則會出現波形圖起伏較大，波形圖雜亂無章。出現裂縫且未經修補的鋪裝層厚度明顯低于設計值；修補后仍出現病害的橋面鋪裝層局部出現空隙或雜質；鋪裝的基層松散嚴重，表面出現坑槽。進行橋面修復時，對病害部位進行復測，發現實際鋪裝層內部結構與雷達掃描的波形圖相符合。雷達波形圖與鋪裝層病害情況分析見表 1。

圖1 探地雷達原理示意圖

2 病害成因分析

根據探地雷達對橋梁檢測結果，總結橋梁的病害原因有以下幾方面：

（1）汽車荷載是造成橋面鋪裝層出現病害破壞的主要原因[4]。汽車荷載是一種局部移動的集中荷載，當局部集中荷載作用于橋面時，橋面鋪裝層在主梁跨中會產生正彎矩，在長期荷載作用下，跨中部位易產生撓曲破壞，故檢測中出現的病害主要集中于跨中位置。而邊跨區域產生的撓曲變形較小，故邊跨區域出現病害的情況較少。并在這一局部集中荷載作用下，橋面會產生應力集中，使混凝土中的微觀裂縫發生較大的拉應力集中

造成微觀裂縫的發展，最后在主拉應力的作用方向產生拉伸破壞。由于混凝土鋪裝層中的應力集中現象導致橋面鋪裝中的所有縫隙都產生嚴重的拉應力集中，鋪裝層中的縫隙為薄弱部位，會不斷向周圍發展從而產生裂縫。

表1 雷達波形分析表

（2）瀝青鋪裝橋面常會出現油皮，隨著汽車荷載的不斷沖刷，薄層油皮會越來越嚴重，出現網裂現象，隨著網裂的發展，橋面的縫隙不斷擴大，雨水的侵入和荷載作用會沖刷粘結層，導致裂縫逐漸發展形成龜裂并導致脫層。

（3）混凝土調平層厚度較薄，橋面板鑿毛處理不足且有較多灰塵雜質，個別箱梁頂部平整度較差，還有個別凸起，造成局部調平層厚度損失，橋面板與鋪裝層之間粘結不夠緊密[5]，出現“兩層皮”現象。當行車量增大，薄弱部位無法承受過大的荷載，導致鋪裝層會出現開裂與局部脫空現象，應力應變的擴大導致調平層出現的開裂現象發展到瀝青面層，形成橋面可見的病害。

（4）橋面多次維修仍產生破壞，由于在維修后交通開放的需要，施工時間短造成鋪裝層壓實度不夠，且施工接縫處密封性較差，雨水易滲透進入鋪裝層內，對粘結層進行沖刷，使橋面板與鋪裝層分離，降低粘結性能[6]。甚至雨水會下滲進入鋼筋網造成鋼筋銹蝕。

（5）通車以來缺少對瀝青混凝土鋪裝層的檢測維護[7]，瀝青混凝土在長期疲勞作用下，本身性能有所下降成為反復出現病害的原因之一。

3 病害防治措施

針對造成瀝青混凝土橋面鋪裝出現病害的原因，采取以下防治措施減少橋面鋪裝出現病害：

（1）對于鋪裝層出現的裂縫，可視裂縫寬度不同采取不同的灌縫處理措施。細微裂縫可直接采取瀝青灌縫處理；輕微裂縫首先進行擴縫至深度 7cm，寬度不大于 1cm，再采用高強的環氧樹脂混凝土進行灌縫，表面再采用瀝青混凝土灌縫；中等裂縫首先下鑿 10cm，并采用鈀釘將裂縫進行連接，再用高強的環氧樹脂混凝土進行灌縫，表面再采用瀝青混凝土灌縫。

（2）橋面板頂處混凝土粗糙程度不夠理想，故易造成鋪裝層粘結性不夠而產生破壞。采用人工操作普通的鋼絲刷進行刷毛處理，在初凝后需掌握好刷毛工藝的時間，才可均勻刷毛，表層平整、粗糙合適。

（3）對于由浮漿所導致的車轍和壅包病害，首先鏟除出現病害部分的瀝青混凝土鋪裝層，徹底清理橋面浮漿，重新鋪設瀝青混凝土鋪裝層。

（4）對于橋面破壞嚴重以及多次修補仍出現病害的部位，首先鑿除出現病害的瀝青混凝土鋪裝層[7]和調平層的水泥混凝土直至調平層鋼筋網完全露出，對混凝土表面進行清理后增植“Г”型剪力銷釘，并與原鋼筋網進行焊接。鋼筋網布置處理后澆筑高韌性的環氧瀝青混凝土，待環氧瀝青混凝土固化后再鋪裝瀝青混凝土鋪裝層。

（5）混凝土橋面應重視防水處理。防水層的主要材料為瀝青或改性瀝青防水卷材，防水卷材應當全橋面鋪設，保證無漏鋪、破洞、錯層、折疊、彎翹等現象。合理布置泄水孔位并保證孔底標高低于橋面頂部至少1cm，泄水孔周圍鋪裝層應當傾斜布置，保證雨水能及時排出橋面。

（6）對于橋面出現松散和坑槽部位，首先需要將出現破損部位的瀝青混凝土鋪裝清除干凈，在坑底和四周涂刷乳化瀝青，然后用熱拌瀝青材料混合料進行鋪裝，對于坑槽厚度大于 5cm 部位，需分兩至三層進行瀝青混合料的夯實，為防止雨水下滲，在瀝青混凝土鋪裝完成后還需用乳化瀝青對縫隙進行密封處理。

4 結語

橋面鋪裝作為影響橋梁公路運行質量的關鍵因素，在工程設計、施工、維護等各過程中必須引起高度重視。對常見橋面鋪裝層出現的破壞類型進行成因分析，并針對不同形式的破壞提出有效的防治措施，提高橋面鋪裝層的工程質量，修建安全可靠、平整舒適、穩固耐久的瀝青混凝土橋面。