辽西地区高速公路桥面铺装常见病害成因分析及养护对策

摘要:对辽宁西部地区高速公路桥梁桥面铺装病害，如水破坏、松散

推移类病害、单板受力病害和防水层破坏等产生的坑槽、松散、车辙、

拥包、裂缝、返白产生原因进行分析，并提出相应养护对策。

关键字：高速公路 桥面铺装 病害 对策

中图分类号：U412文献标识码： A

辽西地区高速公路桥梁桥面铺装结构层多采用沥青混凝土层（8cm）+防水层+防水混凝土层（8cm）的结构型式。几年来通过对辽西地区阜锦高速公路和京哈高速公路桥面铺装病害的调查总结出以下几类：铺装层水破坏、车辙推移类病害、单板受力病害和防水层破坏等。其主要表现为：坑槽、松散、车辙、拥包、波浪、裂缝、返白或唧浆等。

桥面铺装病害类型及具体表现

具体表现

病害分类 坑槽 松散 车辙 拥包 波浪 裂缝 返白或唧浆

水破坏 √ √ √ √

车辙推移 √ √ √ √ √

单板受力 √ √ √ √

防水层破坏 √ √ √ √ √

表1

阜锦高速公路K17+720土呼噜大桥桥面坑槽

阜锦高速公路K23+018伊玛图大桥桥面唧浆、返白

阜锦高速公路K32+902汤头河大桥桥面龟裂

阜锦高速公路K17+720土呼噜大桥桥面波浪、拥包

1病害原因分析

1.1铺装层水破坏

1.1.1铺装层设计不合理

（1)目前辽西地区高速公路使用中的桥梁排水主要是通过桥面横坡汇集到较低一侧经泄水管排除。对渗入到沥青结构层内和集聚在防水层表面的层间水虽部分可以通过防撞墙下的纵向排水盲沟排除，但仍有部分桥面水和桥面渗水不能迅速排除，这些滞留水或渗入到结构层内的自由水改变了铺装层结构层或混凝土本身的工作环境，在车辆荷载的反复碾压作用下造成铺装层破坏。

（2)调查的绝大部分桥梁均未设置防水粘结层，或仅设置了防水层，从目前对铺装结构的研究认为，防水粘结层能起到良好的防水和吸收应力的作用，提高沥青层和水泥混凝土的连接。

1.1.2施工和养护原因

水损害在冬季积雪寒冷的辽西地区，主要表现为水结冰体积膨胀及融解后水的进一步浸蚀。其对沥青混合料的损坏不只是引起沥青膜与石料的分离，水冻结成冰体积膨胀会直接引起沥青混合料力学性能的下降。在没有防水层的情况下，水分还将直接侵蚀水泥混凝土桥面，尤其是养护撒盐形成的盐水的侵蚀，导致水泥混凝土桥面破坏。桥梁虽设置了泄水口，往往施工中预留的泄水口高于桥面，或虽低于桥面但仍高出防水层，使得排水不畅，使排水功能丧失或部分丧失，造成排水不畅。沥青层的摊铺中发生混合料离析，局部孔隙率过大，桥面铺装沥青混合料的施工压实较难，压实度不足造成透水。

1.2车辙、推移破坏

车辙是铺装层在车辆轮载重复行驶下逐渐形成的永久性变形，表现为铺装层表面在行车道的轮迹带上出现纵向沉陷。

（1）桥面沥青混凝土铺装在受到较大的车轮水平荷载作用时，铺装表面经常会出现推移(或波浪)和拥包破坏。造成这种破坏的原因是车辆荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度，同时也与行驶车辆的冲击、振动等动力作用有关。剪切破坏有两种情况：一是桥面钢筋混凝土模量远大于沥青混凝土和防水层的模量，加之沥青混凝土层厚度较薄，沥青层内产生较大的剪应力而引起的无确定破坏面的剪切变形；二是防水层与沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而发生剪切破坏。桥面铺装层与桥面板间的粘结力丧失是桥面铺装损坏的一种主要表现，一旦出现脱层现象，桥面铺装层将很快发生破坏，桥面铺装层与桥面板之间脱层可以认为是桥面铺装的完全破坏。

（2）养护维修开槽过程中也发现部分拥包是由于水分渗入至沥青混凝土与防水混凝土之间，冬季发生冻胀，致使桥面沥青混凝土鼓包。

（3）目前桥面铺装中没有设置粘结层，或铺装层厚度不足，加之车辆的超载严重，这都是造成桥面铺装车辙、推移病害的主要原因。

1.3小桥涵单板受力破坏

单板受力病害在阜锦高速公路虽没有明显表现，但在京哈高速公路锦州段几座小跨径通道桥的发生已经引起重视，其主要发生于单跨10米及以下装配式小桥涵中。病害主要特征表现为铰缝混凝土被剪坏，并逐步松散而脱落。在桥面铺装沿铰缝方向产生不规则纵向裂缝，严重时形成一条破碎带（见图1.3-1）。雨雪水通过破碎后的铰缝渗入板底，留下明显的渗水痕迹。当重型车辆通过“单板受力”的板时产生明显的弹性下挠，使其与两侧板上下错动，形成台阶。待重车过后，这种错动消除，又恢复原状。

图1.3-1京哈高速公路K463+368小桥桥面纵裂

1.3.1构造原因

钢筋混凝土空（实）心板梁由于受建筑高度的限制，它在强度与刚度方面，与箱型梁、T型梁等梁式结构比较，相对偏小。用铰缝来保证整个上部构造的整体作用也比较薄弱。同时，现浇铰缝与预制梁存在新老混凝土结合不良等问题，一定程度上降低了混凝土抗拉、抗剪强度,是造成“单板受力”的结构原因。

装配式板梁一般梁端各有两个支座，很难保证各支座受力的均匀性，加之重载车的冲击作用，从而造成个别铰缝应力集中而破坏。

1.3.2施工原因

板梁结构是公路中小桥涵的常用形式，作为确保整体受力的关键部位，铰缝混凝土的施工质量严重不足，成为整座桥梁的薄弱环节。

1.3.3外界环境原因

桥梁长期经常性受到超过设计标准的重型车辆作用。超重车辆荷载的长期冲击、疲劳作用是形成“单板受力”病害的重要原因。同时大部分铰缝混凝土总是先有渗水，然后出现脱落。

1.4桥面水泥混凝土铺装层破坏

防水混凝土桥面破坏主要表现为存在不同程度的网裂、坑槽、返白或唧浆、纵向裂缝等病害，且病害主要集中在行车道上。

1.4.1铺装层结构原因

部分桥面板刚度不足。对于部分桥梁为了减轻恒载，以增加钢筋用量或采用高强度钢筋来减薄桥面板的厚度时造成桥面板刚度不足，使桥面板及铺装层出现开裂，且发展迅速。

铺装层与梁表面粘结强度较低，在桥面进行铺装前没有将桥面板表面清洗干净，凿毛的密度和深度不够，导致铺装层与梁面之间的粘结能力不足，在荷载作用下铺装层与主要承重构件不能以一个整体来承受外荷载，破坏了混凝土的整体性，在行车的剧烈冲击和荷载作用下容易使桥面出现脱皮、裂缝、剥落等现象。

桥面防水层的影响。由于防水层的强度与主板和铺装层的强度有差异，中间柔性夹层会增大桥面板中部的板底拉应力，处于防水层上的铺装层一经开裂，在车轮的动力荷载以及雨雪水的侵蚀作用下，彼此间的缝隙会越来越大，直到松散脱落。

1.4.2养护原因

北方冰冻期由于除雪对桥面撒盐，当盐水渗透到桥面铺装层，由盐离子的侵蚀作用腐蚀混凝土和钢筋，直至损坏梁的顶板，彻底损坏了桥面铺装层的横向分布能力。

1.4.3施工原因

施工精度控制不准确造成铺装层厚度偏小，削弱了桥面铺装的刚度和承载能力。铺装层内钢筋网错位，容易因此出现桥面裂缝等损坏现象。浇注铺装混凝土前对行车道板顶面凿毛及清理做得不好，使铺装层与梁板之间难以紧密结合成整体，形成“两张皮”。混凝土养生不足，特别是冬季施工，养生不当，提前通车，造成桥面混凝土损伤。混凝土的施工质量直接影响桥面铺装层的使用寿命。

1.5外界环境原因

过早通车，容易造成桥面铺装的早期损坏。对于目前增长较快的重载交通及超载，加重了桥面铺装层的负荷，造成桥面铺装层特殊位置或局部先期破坏，并促使破坏向其他部位扩展恶化。

2养护对策

2.1 水损害的养护对策

（1）病害轻微时的常规养护和预防性养护

可以采用灌缝、局部挖补、喷洒雾封层、稀浆封层等微表处理。

（2）病害比较严重时的中修养护

中修罩面适用于桥面损害较严重的情况。但这种方法改变了原桥面层的结构设计，在桥面上不允许多次使用。

（3）严重时进行桥面铺装凿除后重新修建处理。

2.2车辙、推移等病害的养护对策

该类病害的面积较小或较轻微时，一般采用微表处填补车辙和局部挖补，当发生面积较大时需要采取重建沥青层及防水粘结层，当防水混凝土层也大面积发生破坏时应对梁板以上的全部结构层进行重建。重建方案仍然采用沥青混凝土+防水粘结层+防水水泥混凝土的组合结构。

通过对防水粘结层的影响性分析，防水粘结层建议采用SBS改性沥青或环氧树脂等材料，使粘结防水层与桥面板以及沥青面层完全粘结。

优化完善排水系统。桥面内部排水设计采用防、排结合的原则，一方面在桥面铺装层下设置防水层，以减少下渗水对主梁的破坏。另一方面可通过设置内部排水设施，以迅速排除被围的自由水。

重建沥青层时，我们推荐：①在伸缩缝上游方向设置特制的条形透水性沥青混凝土，一般为20-40cm宽，厚3-4cm；②在防撞墙根部设置纵向渗水盲沟。

2.3 小桥涵单板受力的养护对策

中小跨径桥梁单板受力现象也非常普遍。单板受力导致桥梁横向联结破坏，桥面铺装层铰缝顶端剪裂，而且桥梁竖向挠度增大，对桥面铺装的受力性能也造成不利影响。中小跨径桥梁一旦出现单板受力及应进行处理。对该类桥梁的养护则建议方案如下：

（1）更换桥面铺装。

（2）凿除桥面铺装层铰缝混凝土重新浇筑。对于跨径不小于8米的桥涵构造物，在铰缝中增设铰缝钢筋以及铰缝顶面增加铰缝连接钢板，加强梁板的横向联系；在凿除的桥面铺设双层钢筋网，由水泥混凝土取代原来的沥青混凝土层，使桥面白色化，提高桥面的横向分布能力，而对跨径小于8米的桥涵构造物，在铰缝顶面增设铰缝联结钢板，加强梁板的横向联系。

（3）板底粘贴碳纤维布。在行车道板底粘贴一层200g/m2或300g/m2碳纤维布用以提高单板的承载能力，提高桥梁的安全度。

（4）加强施工控制。

2.4水泥混凝土破坏的养护对策

对病害发生面积较小的进行挖补即可，但当大面积发生时应对整个桥面铺筑结构层进行凿除并重新施工。

参考资料：1.《公路养护技术规范》（JTG H10―2009）

2.《公路桥涵养护规范》(JTG H11―2004)

作者简介：郭春雷、男，籍贯：朝阳，出生日期：1978年10月

学历：本科，职称：工程师