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桥面铺装层病害及处置措施分析

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【摘要】:
随着我国公路的不斷发展,桥面材料得到了更为广泛的应用,而对于沥青铺装层来说,其主要应用了水泥混凝土桥面板以及沥青混合料铺装层,极大地提升了桥面铺装层的质量。本文通过查阅大量的资料,对桥面铺装病害成因及坑槽、车辙、横向裂缝等病害类型进行了总结和分析,并提出了相关的处置措施,以保障公路工程的质量。
       桥面沥青铺装层的裂缝病害和桥梁结构、材料质量、铺装结构以及环境因素等都有着密切的关系。同时桥面沥青铺装层在实际使用的过程中,起着十分重要的作用,在很大程度上关系到人们的正常出行。因此,有关单位需要充分的重视这一点,加强裂缝等病害的防治和处理,采取科学、有效的措施,解决存在的病害问题,对整个工程来说具有重要的意义。        
  1 桥面铺装层病害出现的原因
  1.1 表面损害成因
  当桥面铺装层出现泛油的时候,路表构造深度随之下降,抗滑性能也越来越差,影响到行车的安全。在设计的环节,如果不注意沥青的使用量和孔隙率,那么沥青混合料饱和度便会受到影响,泛油现象也就会随之出现。此外,在调和混合料的过程中,混合料也容易发生离析而诱发泛油问题。所谓磨光指的是路桥外露的表面颗粒随着时间的推移而越来越光滑的问题,这一现象的出现会降低路面的抗滑性,进而造成一些交通事故。集料的质量决定着磨光程度的高低,当选用的集料质量高时便能对这类病害起到有效防范作用。
  1.2 黏结层损坏原因
  桥面铺装层以及面板之间是通过黏结层来实现连接的,所以,二者联合发挥承重的作用。车辆在桥面上经过的时候,黏结层里面受到剪应力的影响较大。如果承受的剪应力超过黏结材料韧性,就会导致黏结层遭到破坏。在此情况下,铺装材料就会出现变形问题以及开裂问题,使得桥面面板同铺装层相分离,从而破坏桥梁的铺装结构。除此之外,铺装层以及调平层当中的防水层,在很多时候会使用沥青铺装,各种类型的沥青都不具备混凝土层所具有的黏结能力。这样,在高温条件下容易软化成为滑动层,给桥梁的黏结层造成不良影响。
  1.3 裂缝形成原因
  裂缝的形成主要受到温度和桥梁整体结构等因素影响。简支梁为最常见的桥梁类型,其桥面是连续结构,受承重因素的影响,梁体容易出现挠曲问题,从而导致桥面的支座层混凝土遭受负弯矩影响,严重情况下会出现变形问题。这样,调平层的混凝土就容易出现裂缝,并且逐渐扩展到沥青的铺装层。
  1.4 变形形成原因
  随着现代社会的进步,车辆数量的不断增加,造成车载超载量也跟着上升,这就要求桥面所承受的负荷也要随之提高。修建桥面时如若出现材料调配不合理,比如粗骨料太少,油石比过大,会导致沥青混凝土的稳定性变差。此外,由于道路车辆不断增加,渠化交通普及,使桥面铺装层常出现车辙和拥包等变形病害。
  2 沥青混凝土桥面铺装层病害类型
  以某桥梁工程为例,项目单位对桥面进行了外观检测,经检测发现:桥梁桥面铺装整体状况较好,病害主要表现为坑槽、车辙、横向裂缝。对病害出现原因进行分析,主要如下:
  2.1 坑槽
  坑槽是松散材料散失后形成的凹坑。汽车在桥面上行驶、制动或变速时会产生一定的水平力,桥面铺装层横向推移。为保证铺装层和梁板体的协同作用,黏结层中会出现剪应力。假如汽车行驶过程中产生的横向最不利荷载为,黏结层中产生的剪力为。因为汽车制动过程中引发的横向力大于汽车正常行驶时,铺装层受汽车反复碾压,伴有超载与重载车行驶现象,当黏结层的抗剪能力不符设计标准则易出现坑槽。坑槽出现的原因主要是因为铺装层沥青混合料孔隙率较大,沥青与矿料间的黏结力不足,沥青从矿料表面脱离,车辆反复碾压后铺装层松散;施工中未对沥青混合料加热温度进行控制,材料老化、黏结力下降。   
       2.2 车辙
  車辙为铺装层在车辆荷载的反复作用下形成的永久性变形,病害表现为行车道轮迹上出现纵向沉陷。根据沥青混凝土桥面铺装层深度差异,可将车辙分为三个等级:深度为6~13mm的轻级车辙,深度为13~25mm的中级车辙,深度大于25mm的重级车辙。车辙出现原因多为重载交通作用、材料不佳等。在高温季节,铺装层材料性能退化,力学强度降低,材料的黏塑性与流变性影响下,材料的残余变形增大。因此,高温环境下车辙破坏出现的可能性更高。
  2.3 开裂
  沥青混凝土桥面铺装层开裂分为横向裂缝、纵向裂缝等,病害特征如下:先出现较短的纵向开裂,后沿着裂缝边缘发展为网状开裂。当桥面出现开裂后,路面水分下渗,铺装层承载力降低,逐渐发展为坑槽、松散等病害。 横向裂缝出现原因:桥面铺装层承担活载过大引发部分弯矩,钢筋混凝土调平层中布设的钢筋数量不足;纵向裂缝出现原因:铰缝混凝土浇筑密实度不足,结构强度低,造成铰缝负荷能力薄弱,又因超载问题严重,桥面铺装层铰缝则顺着纵向裂缝方向发展;网缝:在雨季易出现,沥青层密实度不高,不能顺应外部环境变化,使用时间过长或未设置好防护措施,则会造成沥青层老化、表面张力减小。
  3 桥面铺装层病害处置方法
  3.1 坑槽修补法
  坑槽处置应遵循“方正”原则,即将不规则形状的坑槽修补为正方形或长方形。处理中需按照与路中心线平行或垂直的轮廓线对坑槽进行开挖,而坑槽底部与周边需均匀涂抹黏层油。需注意的是,填筑时需控制好沥青混合料的使用量,分层、有序完成填筑、碾压作业[3]。安排施工人员使用工具对坑槽边角反复捣实,参照施工的相关要求碾平、压实。开槽至稳定部位,保证槽壁垂直、表面平整,并对槽底进行全面清理。
  3.2 车辙处理法
  车辙处理方法如下:对于表面磨损过度的车辙,则需要使用铣刨机或风镐对车辙进行翻松,后清除干净,铺筑前需均匀喷洒0.3~0.5kg/m2的黏层沥青;材料配置需与原有桥面施工材料保持一致,填筑至桥面横坡;周边接茬处需整平密实。对于因横向推挤形成的横向波形车辙,按照上述步骤对路面横坡铣高补低,恢复路面横坡,若车辙因路面不稳定夹层引起,则应清除,重新铺筑面层。
  3.3 裂缝处置方法
  对于桥面开裂,可采用表面涂抹贴补法,使用加热沥青油涂抹于裂缝表面,或通过灌缝法进行处置。先将缝隙中的杂物清出,用压缩空气去除尘土,后用热沥青或热化沥青进行封堵处理。对于裂缝宽度大于6mm的,则需修正缝隙边缘线,裂缝开槽后吹净,用细粒式热拌沥青混合料进行填充、捣实,并用洛铁进行封口,并均匀撒沙,用乳化沥青混合料填封。
  若裂缝范围较大、深度较深,则可采用铺装层改造法、局部挖除修补法与混凝土置换法对桥面开裂进行处置。其一,改造法,对铺装层进行改造,优化结构整体受力状态;其二,挖除修补法,先标识出路中心线平行或垂直的挖除修补轮廓线,均匀涂抹黏层油,分层压实,并用工具反复捣实;其三,混凝土置换法,配置高性能沥青混凝土,将已经病害范围内的混凝土剔除,置换入新材料,保证桥面的正常运行并延长其使用寿命。