探討高速公路橋梁段罩面工程試驗段早期破壞原因

楊陽

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511450）

1 引言

在我國社會經濟快速發展期間，高速公路承載著連接不同區域、促進經貿往來的職能。如果高速公路出現病害，會直接影響高速公路的使用情況與壽命，對我國社會經濟發展產生不利影響。瀝青路面在早期使用過程中會出現早期破壞情況，所以，需了解其早期破壞的原因，提出針對性方案，確保高速公路的安全性與可靠性。因此，探討高速公路橋梁段罩面工程試驗段早期破壞原因具有重要意義。

2 工程概述

某高速公路連接了南方某省會的兩個重要城市，但由于高速公路修建時間較為久遠，路面出現麻面、坑槽等病害，因而造成對路面的修補較為頻繁。2017年，高速公路橋梁段罩面工程維修竣工僅1個月，在一場大雨過后，新鋪路面早期破壞現象嚴重，主要出現了松散、唧漿、坑槽等問題。經調查后發現，損壞總共有25處，早期損壞率達到0.07%。項目單位針對早期破壞問題及時展開調查，分析早期破壞的具體原因。

3 設計方案與施工情況

3.1 設計方案

某高速公路橋梁原有橋面瀝青面層結構厚度為8 cm。正常橋面與橋面下面層損壞嚴重路段均為4.0 cm改性瀝青SAM-13結構，為40%~50%的單一尺寸，碎石粒徑為16~19 mm。其中，原有瀝青橋面銑刨4.0 cm，橋面下面層損壞嚴重路段為SAM-13找平層。

3.2 施工情況

3.2.1 銑刨清掃施工

1）在銑刨過程中，要從設計要求出發，銑刨第一次的厚度為4.5~5 cm，刨掉原有瀝青層表面。若原表面由于厚度不均勻產生殘留薄層，需二次銑刨清理。使用的工具為山貓銑刨機，山貓銑刨機銑刨轂寬度為40.64 cm，將184個銑刨頭裝設在上面，同時作業時速度可以達到7.3~13.7 m/min。采取人工鑿除的方式，將界面上的松散泥漿全部刨掉[1]。

2）要對原瀝青下面層的損壞與老化嚴重部位進行清理，需將滲水、麻面等徹底清理干凈。采取人工鑿除的方式將殘留在水泥鋪裝層表面的浮漿清理干凈[2]。

3）在完成清理工作之后，打掉原有鋼筋混凝土鋪裝層，對鋼筋混凝土鋪裝層進行重新澆筑。

3.2.2 調平層黏結防水層施工

在完成銑刨工作后，需通過監理驗收合格后才可進行下一道工序。將1.2 kg/m2的SBS改性瀝青黏層和10~15 mm的單一碎石布置灑布在攤鋪調平層[3]。將乳化瀝青灑布在個別小面積小坑位置。改性瀝青的生產加工需得到合理控制，具體要求見表1。

表1 改性瀝青的生產加工控制

3.2.3 調平攤鋪

（1）在原油路面中由于厚度不一致，要對夾層進行清理。對夾層進行清理之后，會有一部分洼地（1~2 cm）出現，不能對其進行調平處理。（2）原橋面在長期運行期間出現平整度高低不一的情況，且在長期使用過程中，橫坡出現變化，填挖高度存在較大差異，所以，在調平與攤鋪之后會發現厚度存在不均勻的情況。

3.2.4 面層黏結防水層

在對裂縫進行處理時，可以采用SBR改性乳化瀝青。這種瀝青中丁苯膠乳、橡膠粉的占比分別為1%、5%，穩定性與滲透性較高。在面層黏結防水層前，需使用4~6 MPa的壓縮空氣對著裂縫吹，將縫隙中的雜物清理干凈。將SBR改性乳化瀝青放入水壺中，灌入裂縫，澆灌2遍讓裂縫材料與路面齊平。

3.2.5 罩面層攤鋪

將夾層軟弱位置清理干凈后，結合實際情況進行攤鋪。但由于罩面有局部太薄的問題難以使用統一松鋪系數攤鋪。攤鋪過程中要了解天氣情況，在晴天進行施工。攤鋪需嚴格按照文件要求進行操作。

4 早期破壞原因

高速公路橋梁段罩面工程試驗段早期破壞原因如圖1所示。

4.1 水損害破壞

1）水損害破壞是高速公路橋梁段罩面工程試驗段早期損壞的主要原因，在該項目的現場試驗期間，發現水損害造成唧漿、坑槽等損害，數量達到15處。在路面結構中水分會以各種方式進入，同時會在交通荷載與溫度脹縮等影響下，瀝青與集料出現剝離，繼而發生病害。其中水的來源為路面滲水。

2）原橋面橫坡下側邊緣設置泄水孔，但泄水孔的位置相對較高，排水時只能將表面的自由水排出，而在橋梁表面的水匯集在混凝土鋪裝層后，水只能淤積在局部低洼處。在最底層的低洼積水就算太陽暴曬也難以徹底蒸發掉。

3）原有橋面不平整，且在夾層清理期間會形成厚度小于2 cm的小臺階，雖然設置了排水盲溝，但舊瀝青混凝土中積存的水分依然難以完全排掉。

4.2 舊橋面瀝青混凝土下底層問題

（1）材料老化。在完成銑刨之后，通過觀察外觀并沒有發現問題，但取樣試驗后發現瀝青混凝土老化嚴重。在試驗后發現原路面回收瀝青的延度為3 cm。雖然原路面設計可以使用15年，但在長期超荷載運營下，使用10年后已經達到設計年限的強度。（2）通過分析與觀察發現，原橋面瀝青混凝土底層有很大孔隙，比較松散。（3）通過測量得到原橋面結構層厚度出現偏差，且偏差較大，而且一部分厚度難以滿足實際要求。設計中瀝青混凝土為兩層，厚度為8 cm，但實際調查中發現，原橋面瀝青鋪裝層總厚度最大值、最小值分別為21.6 cm、4.4 cm；上面層厚度最大值、最小值分別為8.6 cm、3.3 cm；下面層最大厚度、最小厚度分別為14 cm、2.8 cm。

5 高速公路橋梁段罩面早期破壞的預防

5.1 預防早期破壞的施工技術

1）高速公路橋梁罩面早期破壞的預防，需做好橋面清漿工作，合理選擇防水材料，有效提升橋面混凝土與瀝青混凝土鋪裝的黏結力，以及混凝土的抗剪疲勞強度。對橋梁排水設施予以完善，減少水在橋面上的停留時長。同時也要對原材料、施工工藝予以控制，確保橋面鋪裝質量。進行黏結力分析時，必須做好斷裂延伸率ε的計算：

式中，ε為斷裂延伸率；L1為試件斷裂時的標距；L為試件初始標距。

2）在施工期間要求能提升橋面的平整度，保證平整度保證率符合要求。混凝土橋面的平整度的控制要點：（1）要求將厚度、平整度、橫坡控制在5~10 mm、5 mm、±0.15%。測量平整度時，可以使用3 m直尺，測量橫坡時可以使用水準儀。（2）使用泵車運輸攤鋪布料，混凝土振搗需分層進行，每層厚度、振搗棒直徑需分別控制在30 cm以內、50~100 mm。為保證橋面鋪裝質量，需清理干凈結合面的表面，保證鑿毛密度與深度符合要求，使鋪裝層與梁面之間的黏結力符合要求。

3）內模上浮是現澆連續梁較常出現的問題，為避免這類問題的發生，可以采取在支架上固定內模得措施。另外，采取分層、分段的方式澆筑，也能對內模上浮問題予以控制。

4）強化橋面收面工藝。完成現澆梁混凝土澆筑后，收面需人工進行兩次以上。頂板振搗結束后進行第一次收面，并及時攤平不平整的地方，頂板初凝后需進行第二次收面，橋面提漿與抹平使用木搓板進行，及時處理好混凝土初凝時產生的裂縫。

5.2 防水層施工技術與工藝

（1）結合實際情況，可以選擇柔性防水材料。柔性防水材料在阻擋水的通路時效果顯著，在施工過程中需進行橋面鑿毛與清理，在噴涂防水層作業前后，要求噴涂濕潤且濕潤程度需保持均勻。（2）可以將SBS改性瀝青噴灑在橋面上，使用智能型瀝青灑布車噴灑，行駛期間需勻速，且要均勻噴灑，尤其是要注意搭接部位的噴灑。通過SBS改性瀝青的噴灑可以形成完整的瀝青防水膜層。（3）噴灑完瀝青后，要將等粒徑的液體瀝青預拌的玄武巖碎石撒布在橋面上，要求撒布面積大約占到橋面面積的83%。在撒布過程中要保持均勻，且做到不重疊，要求在改性瀝青高溫時全部完成集料的撒布。（4）完成集料的撒布后要做好碾壓工作，碾壓需使用輕型輪胎壓路機，碾壓次數為3遍，碾壓需重疊1/3輪寬，西安從橋面邊沿開始碾壓，然后再到中分帶碾壓。（5）在完成改性瀝青橋面防水層施工后，需盡快開始瀝青混凝土的鋪裝，且要封閉交通。

5.3 交通管制

（1）橋面鋪裝層強度及其他要求符合標準后，才能投入使用。由于鋪裝層在穩定前需要一定時間，所以，需做好在這個時間段的通行管理。（2）控制超載車輛。車輛超載會嚴重危害橋面鋪裝層，如果長期有超載車輛通過，會危害橋梁結構，所以，必須對超載車輛進行控制。（3）在橋梁正常使用期間，需使橋面車道均勻分布，確保車輛荷載保持均勻，避免發生偏載情況，對橋面鋪裝層進行合理保護。

6 結語

高速公路橋梁一旦出現質量問題會對其實際功能的發揮產生極大的影響，公路橋梁罩面早期破壞會影響公路橋梁的安全性、穩定性與使用壽命，所以，需及時了解發生早期破壞的原因，并提前做好預防工作，避免發生早期破壞，保證公路橋梁的質量。在預防時可以采取預防早期破壞的施工技術與防水層施工技術與工藝，并結合交通管制，避免發生早期損害，共同提升工程施工質量，確保我國公路事業的可持續發展。