引言
桥面铺装层直接受路面上各种车辆的载荷, 梁的变形和环境因素的影响。它的主要功能是防止车道板面被车轮或履带磨损, 避免桥梁的主体结构受冲击和雨水渗入的作用, 并分散轮胎的集中载荷, 因此桥梁路面必须具有足够的强度和足够的抗裂性, 耐冲击性和耐磨性等特点。在桥梁施工过程中, 桥梁混凝土路面是整体工程的最后一环也是非常重要的一环。裂缝是桥面施工中最常见的病害之一, 裂缝会降低混凝土强度并导致水渗入到桥梁结构中, 从而降低混凝土的耐久性甚至破坏混凝土结构。
1 工程概况
爱罗河大桥桥梁K120+230为中心桩号, K120+076.8为该桥梁的起点桩号, 而桩号为K120+383.2是终点桩号, 该桥梁的总共长为306.4m。桥梁分为三组, 跨度由3×30+4×30+3×30组成, 上部结构为预制预应力混凝土连续箱梁, 在下部结构中的桥墩主要采用桩柱式桥墩, 桥台采用肋式台、座板式台, 全桥基桩均采用钻 (挖) 孔灌注桩来进行建设。在桥的顶部, 使用标准跨径, 即径向布梁, 路线设计线处跨径, 通过调整预制梁的长度来适应行进曲线, 安装就位的主梁现浇连续段长度是不变的, 梁长的变化要根据预制箱梁中段来调整。桥面铺装采用10公分厚度的沥青混凝土, 箱梁采用混凝土浇筑, 其混凝土强度等级为C50。桥面的防水范围必须在桥梁整个桥面的范围内, 防水材料的指标必须符合剪切强度、粘结强度、抗渗性及耐热性等要求。
2 桥面铺装层产生裂缝的原因分析
2.1、设计理论影响
设计对桥面铺装的影响。在国家现行标准和规范中, 对于桥面铺装的理论分析比较少, 只是给出了相关的推荐值, 而没有给出具体的相关计算, 所以在实际工程建设过程中, 一般不会对铺装层的设计进行详细的计算和分析, 仅从磨耗层和保护层的角度考虑其厚度值, 并从国家规范中选取。而在实际的使用过程中, 铺装层受到的荷载是比较复杂的, 铺装层的材料的受力变化不能完全适应桥面铺装层的受力变化, 由于程度不同的受力变化会导致铺装层产生裂缝, 进而发展成其他各种病害。
2.2、设计厚度的影响
铺装的厚度与实际需要不符。桥梁建设过程中, 桥面铺装层的厚度都是根据国家设计标准的推荐值来进行设计。为了减轻桥面板自重, 大多数桥面在施工过程中, 铺装层的厚度都控制在8厘米以下。随着我国交通事业的不断发展, 超载、车流量增加、车辆自身改装以及加重轴载等问题日益凸显, 国家规定的车辆设计荷载已不能满足道路运营过程中的实际要求, 因厚度导致的刚度及承载力问题会引发桥面铺装层出现各种各样的病害。
2.3、材料的影响
首先原材料质量的差异性较大, 原材料的来源不同会导致材料性能指标之间差别很大, 同时由于材料在料场的分类存储管理不善, 混料后导致实际级配与设计级配偏离, 进而引发级配离析现象, 铺装层摊铺后就会出现裂缝问题;其次, 拌和过程管控不严, 如没有及时调控输送带运料, 没有按级配要求配置热料筛网, 生产级配与设计级配差异性大, 前后出厂混合料级配偏离较多, 进而使沥青混合料在摊铺过程中出现粗细集料离析, 在集料集中的部位会有开裂的风险, 但是在施工过程中很难发现这类问题, 给桥面铺装层在使用过程中带来了很大的安全隐患。
2.4、防水层的影响
目前在桥面铺装中广泛使用防水层, 由于柔性防水层的强度与桥面板和铺装层的强度有差异, 桥面防水层的存在使上部结构受力体系发生变化, 处于防水层上的沥青铺装层一经开裂, 在车轮的动力荷载作用下, 彼此间的缝隙越来越大, 直到松散脱落。另外随着交通量的增加, 出现了一些新问题, 如面层的早期破损、开裂、坑槽、防水层与面层和桥面粘结强度不足而产生推移等病害。
2.5、层间粘结度的影响
桥面板与防水粘结层的层间粘结度直接受桥面板质量的影响, 其粗糙程度不同则层间粘结强度不同。在桥面板混凝土浇筑过程中, 振捣不到位会导致混凝土产生离析现象, 即粗集料下沉的同时表面形成一层水泥含量较多的浮浆层, 浮浆层不仅影响桥面板的施工强度, 还会产生较大的收缩性, 进而导致桥面板出现裂缝, 最终影响桥梁工程的整体质量。
2.6、铺装层厚度不均匀的影响
在桥面施工过程中, 在铺装层处常常会出现铺设不均匀的情况, 主要原因在于无法准确预测上部结构施工中支架沉降和预应力的反拱作用, 也可能是在施工过程中无法严格按照设计要求和标准进行施工, 导致主梁顶面的标高在施工后与设计值存在一定的差异, 如果对此问题没有正确的处治, 就会出现铺装层铺设不均匀的情况。桥面在使用过程中, 当上部荷载受力不均匀时, 同时处于温度较高的环境中, 在桥面铺装层的薄弱部分就会出现不同程度的裂缝, 从而导致桥面出现坑槽, 不平整等现象。
3 沥青混凝土桥面铺装层裂缝的防治措施
桥梁路面在使用的过程中, 沥青混凝土铺装层出现裂缝的根源是施工过程中技术不成熟, 同时在建设过程和细节处理上存在问题。因此要想避免桥面出现裂缝, 就必须对工程设计, 材料, 施工等方面进行考虑, 这也是防治沥青混凝土铺装层出现裂缝的主要环节。
3.1、设计合理铺装层厚度
在桥梁建设过程中, 考虑到在实际使用中桥梁使用受力情况比较复杂, 另外施工过程对施工工艺要求比较高, 因此要从桥梁全生命周期进行分析和研究, 才可能有效防止路面层出现裂缝。特别是在桥梁设计阶段, 应注意桥面铺装层的设计, 并根据桥面的实际受力情况选择适当的铺装层厚度, 同时在桥面施工过程中, 既要确保铺装层的刚性和承载能力, 还要保证铺装层的厚度符合实际受力要求。
3.2、加强材料管控
应该严格选择原材料, 并且在配比设计的过程中, 每种材料都必须经过严格的验证, 以确保材料合格后才能使用在工程建设中。要想保证沥青桥面的质量, 首先保证沥青材料的质量符合相关的标准。当沥青混凝土在拌和时, 混合料的比例必须符合试验标准, 并且应保证混合料的均匀性。生产过程必须由专业人员进行检查和监督, 专业人员应及时对混合料进行取样检测, 如果在检测过程中发现问题需要及时处理, 同时保证取样具有代表性。
3.3、防水层施工控制
防水层除防水功能外, 还具有增加沥青层与水泥混凝土之间粘结的功能, 防水层的种类很多, 所以在施工中要根据使用的实际情况选择合适的防水层材料。一般来说, 在公路桥梁受荷载比较大的交通路段上, 防水层最好采用改性沥青聚合物。防水层在施工的过程中应防止车辆的碾压, 防水层施工与沥青混凝土铺装层摊铺之间的时间间隔应不超过15天。
3.4、提高层间粘结
在桥面沥青混凝土施工技术的应用过程中需要重点控制粘结度, 保证沥青混凝土的粘合质量符合设计要求, 并达到延长沥青混凝土桥梁使用寿命的目标, 防止沥青混凝土桥面出现裂缝问题。在施工过程中必须按照设计标准做好关键要素的控制, 包括材料技术性能、结构部件施工方法和施工方式, 保证沥青铺装层与其他结构部件的粘结强度, 从整体上提高桥面稳定性和疲劳强度。通过对温度, 压力和时间等因素进行控制, 提高沥青混凝土桥面层与层之间的粘结平衡状态, 防止层与层之间的滑动和变形, 从而阻止沥青混凝土桥面裂缝的形成。
3.5、铺装层厚度均匀性控制
本工程桥梁建设使用的是多向变位伸缩缝装置, 必须严格控制安装精度, 同时做好与桥面铺装层连接部位的平整度。在铺设路面之前, 梁的表面必须充分凿毛并且要清理干净, 彻底清除影响桥面粘结力的杂质。在铺装的过程中必须保证厚度的均匀性, 并保证每个部分与沥青混凝土都充分贴合。观察摊铺机的运行状况和性能, 如果发现冷热不合适时, 需要继续进行调试, 确保混凝土在摊铺过程中处于正常状态, 没有发生离析状况再进行沥青混凝土摊铺工作。
3.6、沥青混凝土的碾压质量控制
沥青混凝土在碾压的过程中, 要保证温度在合适的要求和标准下进行, 并且要保证碾压机的类型和碾压的次数符合相关的标准和要求。在沥青混凝土桥梁路面施工过程中, 如果对横向接缝的部位处理不当, 可能会出现裂缝或跳车的问题。因此, 在横向接缝的施工中应采取横向碾压的方式, 直到横向碾压符合要求, 然后再进行纵向碾压, 以避免由于碾压问题而造成桥面裂缝的出现。桥面的沥青混凝土碾压完成, 温度降至与周围地表温度一致时, 方可进行使用。
摘要：本文主要结合工程实际案例, 分析了桥梁施工过程中桥面铺装层产生裂缝的原因, 并对施工过程中产生裂缝的原因提出了针对性的预防措施, 希望对我国的道路桥梁建设发展有所帮助。
关键词：桥面铺装层,裂缝,原因,措施
参考文献
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