市政桥梁桥面铺装病害分析与处治方案
王东
四川川交路桥有限责任公司 618300
引言
桥面铺装作为市政桥梁直接承受交通荷载和环境作用的关键结构层,其质量状况直接影响桥梁的行车安全性、舒适性以及使用寿命。近年来,随着城市化进程的加速和交通流量的激增,市政桥梁桥面铺装面临着愈发严峻的挑战,各类病害频繁出现,如裂缝、车辙、坑槽等,不仅降低了桥梁的服务水平,还可能引发一系列安全隐患,增加养护成本。
一、市政桥梁桥面铺装常见病害类型及特征
1.1 结构性病害
结构性病害直接影响桥面铺装的承载能力和结构稳定性,主要表现为裂缝、变形及层间分离。裂缝是最常见的结构性病害,横向裂缝多呈直线状分布,常贯穿整个桥面宽度,初期可能细微,随时间发展逐渐变宽加深;纵向裂缝沿桥梁轴线方向延伸,多出现于车道轮迹带附近,有时会伴随局部碎裂;网状裂缝则以交错的裂纹形成不规则网格,表明铺装层整体性已受破坏,可能进一步发展为松散剥落。变形类病害中,车辙表现为桥面沿行车方向出现的带状凹陷,在交通密集区域尤为明显,影响行车平顺性;壅包是局部路面向上隆起形成的鼓包,多因材料推移挤压所致,易导致车辆颠簸;沉降则呈现桥面局部或整体下沉,与基层或路基变形相关,可能引发桥面与桥头的衔接问题。
1.2 功能性病害
功能性病害以桥面使用功能的损失和行车安全性受损为主,以桥面磨损、桥面坑槽、排水问题为主。桥面磨损及露骨表现为桥面表层铺装材料被不断磨光、骨料外露,路面粗糙,桥面排水减小,在雨天行驶时抗滑能力降低,同时加速桥面的风化作用。桥面坑槽为局部桥面凹陷,边缘一般较不规整,初期坑槽较浅,随行车碾压逐渐扩大加深,坑槽深度变深以后会影响行驶的平稳性,严重时也会对行驶的车辆轮胎造成损害。桥面的积水与冻融破坏属于桥面功能性病害,桥面的积水会使车辆制动距离延长,而冬季桥面的积水冻融之后便会使桥面结冰打滑,冬季的冻融交替对铺装层材料由于冻胀收缩产生的内伤,加剧其余病害的病损发展。
二、桥面铺装病害成因分析
2.1 设计因素
设计缺陷是导致桥面铺装病害的首要原因。铺装结构设计中铺装层厚度太薄,不足以承受重载交通荷载反复作用而引起疲劳开裂;铺装结构与基层间的结合设计欠妥,未采取有效的粘结层、防水层,导致铺装结构与基层间的粘结力太小,引发层面分离推移。材料选材不合理同样会埋下桥梁病害的祸根。铺装层混合料级配设计不合理,铺装层的压实密度较差,造成桥梁的铺装层排水不畅,易渗水。对排水系统的设计不合理也会导致桥梁的病害产生,桥面排水坡度设计不合理,或者排水设施布置数量、位置不当,造成桥面雨水排水不畅,雨水长时间在桥面存留,并渗透至桥梁铺装层内,从而加剧铺装层的材料老化和结构损害。
2.2 施工因素
桥面铺装施工过程的控制不足也可能是引起桥面铺装病害的主要原因。在铺装材料拌合、铺装材料摊铺过程中,材料拌合不均匀,材料配比误差超出设计范围,引起铺装层强度与稳定性的降低;铺装材料摊铺离析时,局部摊铺的铺装材料组成不均匀,易形成薄弱区域,为以后的桥面铺装病害的产生创造了条件。铺装压实过程中工艺不合理导致的桥面铺装病害。压实度较低则铺装层的密度小,铺装层的空隙率大,水分容易侵入铺装层的空隙内,从而产生桥面铺装病害;铺装料摊铺温度过高或过低时,铺装料不易压实,影响铺装层的压实效果,铺装层强度不一致,也容易产生桥面铺装病害。
2.3 运营与环境因素
交通荷载作用于桥面铺装过程具有长期性和直接性。车辆超载会造成铺装层受力较正常设计值显著增大,铺装层材料会受到较大的疲劳作用;车重突然变大产生冲击荷载时容易引起铺装层局部损坏,特别是由于渠化交通引起的桥梁部分区域处于桥面集中荷载作用下,轮迹带附近铺装层易产生病害。长期受自然环境影响会使铺装层材料自身不断发生破坏。温度变化造成材料热胀冷缩反复会使铺装层材料发生破坏,即产生裂缝;受雨、雪的侵蚀,水进入铺装层内部,由于冻结而体积膨胀会产生对结构的破坏作用,当冰雪融化时水分将再次侵入,造成恶性循环。养护管理不到位将加剧病害的发展进程。由于养护管理不到位,当出现微小裂缝、坑槽时得不到及时维修,会使病害在荷载及环境的作用下迅速扩大。
二、桥面铺装病害处治方案
3.1 预防性养护处治方案
预防性养护是在病害早期或者没有破坏到严重程度时,采取措施延缓病害过程的养护工作,针对裂缝可以采用灌缝法或封缝法,先将裂缝中的杂物灰尘清理干净,后填入专用的密缝料料,使裂缝得到封闭,避免水分渗透,裂缝扩大;对于细而多裂缝可以利用表面的封闭工艺,将桥面进行涂刷一层黏附性强的表面封闭剂,提高铺装层表面的总体性。预防性养护的要素之一是恢复表面功能,稀浆封层是将乳化沥青、集料、填料、水按一定配比混合后摊铺于桥面成层,形成薄而均匀的表层防护层,恢复桥面的抗滑功能,弥合细小的坑槽;微表处适用于路面略有磨耗的区域,恢复桥面的平整性、抗滑性,可以起到防水的功效。
3.2 局部病害处治方案
局部病害处治针对已经发生的局部病害,进行针对性处理。对坑槽采用切割的方或矩形进行坑槽处治,沿其边界向内切割,切割深度至稳定基层,然后清除切割范围内破碎材料和杂物,并涂洒粘结层、分层摊铺坑槽修补材料,并压实,坑槽修补应做到新旧路面结合紧密、平整。车辙处治根据严重程度采取不同方法,对较浅的车辙可以采用铣刨表层后进行再生重铺的方式,将车辙区域表层材料铣刨除后,重新进行混合料摊铺碾压;较深的车辙应检查基层是否破坏,如基层完好,可以进行热再生修补的方法,将铣刨下来的材料通过加热再生的方式,将热再生的再生料再进行碾压摊铺。层间分离处治可以采取注浆加固方法,采用专用设备将粘结性浆液灌入层间空隙,使层间分离结构层恢复为整体。
3.3 大面积病害处治方案
大面积病害处治是指铺装层普遍存在较严重的病害,采取局部修补已经无法恢复其功能的情况。对桥面铺装大面积病害采取全厚度铣刨重铺是更为彻底的处治方式,即整个铺装层进行铣刨,对基层表面进行清理,对基层进行必要的检查看是否需要进行修复后,按设计要求重新设置防水层、粘结层及铺装层,恢复桥面的整体结构功能。桥面铺装结构加固指通过加铺薄层的方式完成大面积病害处治,即将原铺装层表面清理后铺设高性能薄层材料一层,一来可以增加铺装层厚度、提升载力,二来可使桥面结构平整度更好、防滑性更好;增设防水层对于防水层功能失效的铺装结构来说,重新铺设一个性能好的防水层,起到拦水、避免水分进入基面和结构的防护作用。对于大面积病害处治,也可通过新型材料实现处治,如采用性能较为优良的沥青材料进行处治,新型沥青混合料即高性能沥青混合料有更好的抗变形能力以及耐久性能,可广泛应用于交通荷载较大的地区。
结语
市政桥梁桥面铺装病害发生的成因是设计、施工和运营及环境等多方面因素综合作用而生成,各种类型病害具有自身特殊性和发展规律。结构型病害影响铺装层结构安全,功能型病害影响行车舒适性与安全性,两者关联存在相辅相成的加重损坏可能性。
参考文献
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[2] 刘维 . 綦江大桥混凝土桥面铺装病害分析及处治方案研究 [D]. 重庆交通大学 ,2014.