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橋面鋪裝層病害及處置措施分析

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【摘要】:
隨著我國公路的不斷發展,橋面材料得到了更為廣泛的應用,而對于瀝青鋪裝層來說,其主要應用了水泥混凝土橋面板以及瀝青混合料鋪裝層,極大地提升了橋面鋪裝層的質量。本文通過查閱大量的資料,對橋面鋪裝病害成因及坑槽、車轍、橫向裂縫等病害類型進行了總結和分析,并提出了相關的處置措施,以保障公路工程的質量。
       橋面瀝青鋪裝層的裂縫病害和橋梁結構、材料質量、鋪裝結構以及環境因素等都有著密切的關系。同時橋面瀝青鋪裝層在實際使用的過程中,起著十分重要的作用,在很大程度上關系到人們的正常出行。因此,有關單位需要充分的重視這一點,加強裂縫等病害的防治和處理,采取科學、有效的措施,解決存在的病害問題,對整個工程來說具有重要的意義。        
  1 橋面鋪裝層病害出現的原因
  1.1 表面損害成因
  當橋面鋪裝層出現泛油的時候,路表構造深度隨之下降,抗滑性能也越來越差,影響到行車的安全。在設計的環節,如果不注意瀝青的使用量和孔隙率,那么瀝青混合料飽和度便會受到影響,泛油現象也就會隨之出現。此外,在調和混合料的過程中,混合料也容易發生離析而誘發泛油問題。所謂磨光指的是路橋外露的表面顆粒隨著時間的推移而越來越光滑的問題,這一現象的出現會降低路面的抗滑性,進而造成一些交通事故。集料的質量決定著磨光程度的高低,當選用的集料質量高時便能對這類病害起到有效防范作用。
  1.2 黏結層損壞原因
  橋面鋪裝層以及面板之間是通過黏結層來實現連接的,所以,二者聯合發揮承重的作用。車輛在橋面上經過的時候,黏結層里面受到剪應力的影響較大。如果承受的剪應力超過黏結材料韌性,就會導致黏結層遭到破壞。在此情況下,鋪裝材料就會出現變形問題以及開裂問題,使得橋面面板同鋪裝層相分離,從而破壞橋梁的鋪裝結構。除此之外,鋪裝層以及調平層當中的防水層,在很多時候會使用瀝青鋪裝,各種類型的瀝青都不具備混凝土層所具有的黏結能力。這樣,在高溫條件下容易軟化成為滑動層,給橋梁的黏結層造成不良影響。
  1.3 裂縫形成原因
  裂縫的形成主要受到溫度和橋梁整體結構等因素影響。簡支梁為最常見的橋梁類型,其橋面是連續結構,受承重因素的影響,梁體容易出現撓曲問題,從而導致橋面的支座層混凝土遭受負彎矩影響,嚴重情況下會出現變形問題。這樣,調平層的混凝土就容易出現裂縫,并且逐漸擴展到瀝青的鋪裝層。
  1.4 變形形成原因
  隨著現代社會的進步,車輛數量的不斷增加,造成車載超載量也跟著上升,這就要求橋面所承受的負荷也要隨之提高。修建橋面時如若出現材料調配不合理,比如粗骨料太少,油石比過大,會導致瀝青混凝土的穩定性變差。此外,由于道路車輛不斷增加,渠化交通普及,使橋面鋪裝層常出現車轍和擁包等變形病害。
  2 瀝青混凝土橋面鋪裝層病害類型
  以某橋梁工程為例,項目單位對橋面進行了外觀檢測,經檢測發現:橋梁橋面鋪裝整體狀況較好,病害主要表現為坑槽、車轍、橫向裂縫。對病害出現原因進行分析,主要如下:
  2.1 坑槽
  坑槽是松散材料散失后形成的凹坑。汽車在橋面上行駛、制動或變速時會產生一定的水平力,橋面鋪裝層橫向推移。為保證鋪裝層和梁板體的協同作用,黏結層中會出現剪應力。假如汽車行駛過程中產生的橫向最不利荷載為,黏結層中產生的剪力為。因為汽車制動過程中引發的橫向力大于汽車正常行駛時,鋪裝層受汽車反復碾壓,伴有超載與重載車行駛現象,當黏結層的抗剪能力不符設計標準則易出現坑槽??硬鄢霈F的原因主要是因為鋪裝層瀝青混合料孔隙率較大,瀝青與礦料間的黏結力不足,瀝青從礦料表面脫離,車輛反復碾壓后鋪裝層松散;施工中未對瀝青混合料加熱溫度進行控制,材料老化、黏結力下降。   
       2.2 車轍
  車轍為鋪裝層在車輛荷載的反復作用下形成的永久性變形,病害表現為行車道輪跡上出現縱向沉陷。根據瀝青混凝土橋面鋪裝層深度差異,可將車轍分為三個等級:深度為6~13mm的輕級車轍,深度為13~25mm的中級車轍,深度大于25mm的重級車轍。車轍出現原因多為重載交通作用、材料不佳等。在高溫季節,鋪裝層材料性能退化,力學強度降低,材料的黏塑性與流變性影響下,材料的殘余變形增大。因此,高溫環境下車轍破壞出現的可能性更高。
  2.3 開裂
  瀝青混凝土橋面鋪裝層開裂分為橫向裂縫、縱向裂縫等,病害特征如下:先出現較短的縱向開裂,后沿著裂縫邊緣發展為網狀開裂。當橋面出現開裂后,路面水分下滲,鋪裝層承載力降低,逐漸發展為坑槽、松散等病害。 橫向裂縫出現原因:橋面鋪裝層承擔活載過大引發部分彎矩,鋼筋混凝土調平層中布設的鋼筋數量不足;縱向裂縫出現原因:鉸縫混凝土澆筑密實度不足,結構強度低,造成鉸縫負荷能力薄弱,又因超載問題嚴重,橋面鋪裝層鉸縫則順著縱向裂縫方向發展;網縫:在雨季易出現,瀝青層密實度不高,不能順應外部環境變化,使用時間過長或未設置好防護措施,則會造成瀝青層老化、表面張力減小。
  3 橋面鋪裝層病害處置方法
  3.1 坑槽修補法
  坑槽處置應遵循“方正”原則,即將不規則形狀的坑槽修補為正方形或長方形。處理中需按照與路中心線平行或垂直的輪廓線對坑槽進行開挖,而坑槽底部與周邊需均勻涂抹黏層油。需注意的是,填筑時需控制好瀝青混合料的使用量,分層、有序完成填筑、碾壓作業[3]。安排施工人員使用工具對坑槽邊角反復搗實,參照施工的相關要求碾平、壓實。開槽至穩定部位,保證槽壁垂直、表面平整,并對槽底進行全面清理。
  3.2 車轍處理法
  車轍處理方法如下:對于表面磨損過度的車轍,則需要使用銑刨機或風鎬對車轍進行翻松,后清除干凈,鋪筑前需均勻噴灑0.3~0.5kg/m2的黏層瀝青;材料配置需與原有橋面施工材料保持一致,填筑至橋面橫坡;周邊接茬處需整平密實。對于因橫向推擠形成的橫向波形車轍,按照上述步驟對路面橫坡銑高補低,恢復路面橫坡,若車轍因路面不穩定夾層引起,則應清除,重新鋪筑面層。
  3.3 裂縫處置方法
  對于橋面開裂,可采用表面涂抹貼補法,使用加熱瀝青油涂抹于裂縫表面,或通過灌縫法進行處置。先將縫隙中的雜物清出,用壓縮空氣去除塵土,后用熱瀝青或熱化瀝青進行封堵處理。對于裂縫寬度大于6mm的,則需修正縫隙邊緣線,裂縫開槽后吹凈,用細粒式熱拌瀝青混合料進行填充、搗實,并用洛鐵進行封口,并均勻撒沙,用乳化瀝青混合料填封。
  若裂縫范圍較大、深度較深,則可采用鋪裝層改造法、局部挖除修補法與混凝土置換法對橋面開裂進行處置。其一,改造法,對鋪裝層進行改造,優化結構整體受力狀態;其二,挖除修補法,先標識出路中心線平行或垂直的挖除修補輪廓線,均勻涂抹黏層油,分層壓實,并用工具反復搗實;其三,混凝土置換法,配置高性能瀝青混凝土,將已經病害范圍內的混凝土剔除,置換入新材料,保證橋面的正常運行并延長其使用壽命。
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