探討高速公路橋梁段罩面工程試驗段早期破壞原因

楊陽

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511450）

1 引言

在我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展期間，高速公路承載著連接不同區(qū)域、促進(jìn)經(jīng)貿(mào)往來的職能。如果高速公路出現(xiàn)病害，會直接影響高速公路的使用情況與壽命，對我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。瀝青路面在早期使用過程中會出現(xiàn)早期破壞情況，所以，需了解其早期破壞的原因，提出針對性方案，確保高速公路的安全性與可靠性。因此，探討高速公路橋梁段罩面工程試驗段早期破壞原因具有重要意義。

2 工程概述

某高速公路連接了南方某省會的兩個重要城市，但由于高速公路修建時間較為久遠(yuǎn)，路面出現(xiàn)麻面、坑槽等病害，因而造成對路面的修補較為頻繁。2017年，高速公路橋梁段罩面工程維修竣工僅1個月，在一場大雨過后，新鋪路面早期破壞現(xiàn)象嚴(yán)重，主要出現(xiàn)了松散、唧漿、坑槽等問題。經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，損壞總共有25處，早期損壞率達(dá)到0.07%。項目單位針對早期破壞問題及時展開調(diào)查，分析早期破壞的具體原因。

3 設(shè)計方案與施工情況

3.1 設(shè)計方案

某高速公路橋梁原有橋面瀝青面層結(jié)構(gòu)厚度為8 cm。正常橋面與橋面下面層損壞嚴(yán)重路段均為4.0 cm改性瀝青SAM-13結(jié)構(gòu)，為40%~50%的單一尺寸，碎石粒徑為16~19 mm。其中，原有瀝青橋面銑刨4.0 cm，橋面下面層損壞嚴(yán)重路段為SAM-13找平層。

3.2 施工情況

3.2.1 銑刨清掃施工

1）在銑刨過程中，要從設(shè)計要求出發(fā)，銑刨第一次的厚度為4.5~5 cm，刨掉原有瀝青層表面。若原表面由于厚度不均勻產(chǎn)生殘留薄層，需二次銑刨清理。使用的工具為山貓銑刨機(jī)，山貓銑刨機(jī)銑刨轂寬度為40.64 cm，將184個銑刨頭裝設(shè)在上面，同時作業(yè)時速度可以達(dá)到7.3~13.7 m/min。采取人工鑿除的方式，將界面上的松散泥漿全部刨掉[1]。

2）要對原瀝青下面層的損壞與老化嚴(yán)重部位進(jìn)行清理，需將滲水、麻面等徹底清理干凈。采取人工鑿除的方式將殘留在水泥鋪裝層表面的浮漿清理干凈[2]。

3）在完成清理工作之后，打掉原有鋼筋混凝土鋪裝層，對鋼筋混凝土鋪裝層進(jìn)行重新澆筑。

3.2.2 調(diào)平層黏結(jié)防水層施工

在完成銑刨工作后，需通過監(jiān)理驗收合格后才可進(jìn)行下一道工序。將1.2 kg/m2的SBS改性瀝青黏層和10~15 mm的單一碎石布置灑布在攤鋪調(diào)平層[3]。將乳化瀝青灑布在個別小面積小坑位置。改性瀝青的生產(chǎn)加工需得到合理控制，具體要求見表1。

表1 改性瀝青的生產(chǎn)加工控制

3.2.3 調(diào)平攤鋪

（1）在原油路面中由于厚度不一致，要對夾層進(jìn)行清理。對夾層進(jìn)行清理之后，會有一部分洼地（1~2 cm）出現(xiàn)，不能對其進(jìn)行調(diào)平處理。（2）原橋面在長期運行期間出現(xiàn)平整度高低不一的情況，且在長期使用過程中，橫坡出現(xiàn)變化，填挖高度存在較大差異，所以，在調(diào)平與攤鋪之后會發(fā)現(xiàn)厚度存在不均勻的情況。

3.2.4 面層黏結(jié)防水層

在對裂縫進(jìn)行處理時，可以采用SBR改性乳化瀝青。這種瀝青中丁苯膠乳、橡膠粉的占比分別為1%、5%，穩(wěn)定性與滲透性較高。在面層黏結(jié)防水層前，需使用4~6 MPa的壓縮空氣對著裂縫吹，將縫隙中的雜物清理干凈。將SBR改性乳化瀝青放入水壺中，灌入裂縫，澆灌2遍讓裂縫材料與路面齊平。

3.2.5 罩面層攤鋪

將夾層軟弱位置清理干凈后，結(jié)合實際情況進(jìn)行攤鋪。但由于罩面有局部太薄的問題難以使用統(tǒng)一松鋪系數(shù)攤鋪。攤鋪過程中要了解天氣情況，在晴天進(jìn)行施工。攤鋪需嚴(yán)格按照文件要求進(jìn)行操作。

4 早期破壞原因

高速公路橋梁段罩面工程試驗段早期破壞原因如圖1所示。

4.1 水損害破壞

1）水損害破壞是高速公路橋梁段罩面工程試驗段早期損壞的主要原因，在該項目的現(xiàn)場試驗期間，發(fā)現(xiàn)水損害造成唧漿、坑槽等損害，數(shù)量達(dá)到15處。在路面結(jié)構(gòu)中水分會以各種方式進(jìn)入，同時會在交通荷載與溫度脹縮等影響下，瀝青與集料出現(xiàn)剝離，繼而發(fā)生病害。其中水的來源為路面滲水。

2）原橋面橫坡下側(cè)邊緣設(shè)置泄水孔，但泄水孔的位置相對較高，排水時只能將表面的自由水排出，而在橋梁表面的水匯集在混凝土鋪裝層后，水只能淤積在局部低洼處。在最底層的低洼積水就算太陽暴曬也難以徹底蒸發(fā)掉。

3）原有橋面不平整，且在夾層清理期間會形成厚度小于2 cm的小臺階，雖然設(shè)置了排水盲溝，但舊瀝青混凝土中積存的水分依然難以完全排掉。

4.2 舊橋面瀝青混凝土下底層問題

（1）材料老化。在完成銑刨之后，通過觀察外觀并沒有發(fā)現(xiàn)問題，但取樣試驗后發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土老化嚴(yán)重。在試驗后發(fā)現(xiàn)原路面回收瀝青的延度為3 cm。雖然原路面設(shè)計可以使用15年，但在長期超荷載運營下，使用10年后已經(jīng)達(dá)到設(shè)計年限的強(qiáng)度。（2）通過分析與觀察發(fā)現(xiàn)，原橋面瀝青混凝土底層有很大孔隙，比較松散。（3）通過測量得到原橋面結(jié)構(gòu)層厚度出現(xiàn)偏差，且偏差較大，而且一部分厚度難以滿足實際要求。設(shè)計中瀝青混凝土為兩層，厚度為8 cm，但實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，原橋面瀝青鋪裝層總厚度最大值、最小值分別為21.6 cm、4.4 cm；上面層厚度最大值、最小值分別為8.6 cm、3.3 cm；下面層最大厚度、最小厚度分別為14 cm、2.8 cm。

5 高速公路橋梁段罩面早期破壞的預(yù)防

5.1 預(yù)防早期破壞的施工技術(shù)

1）高速公路橋梁罩面早期破壞的預(yù)防，需做好橋面清漿工作，合理選擇防水材料，有效提升橋面混凝土與瀝青混凝土鋪裝的黏結(jié)力，以及混凝土的抗剪疲勞強(qiáng)度。對橋梁排水設(shè)施予以完善，減少水在橋面上的停留時長。同時也要對原材料、施工工藝予以控制，確保橋面鋪裝質(zhì)量。進(jìn)行黏結(jié)力分析時，必須做好斷裂延伸率ε的計算：

式中，ε為斷裂延伸率；L1為試件斷裂時的標(biāo)距；L為試件初始標(biāo)距。

2）在施工期間要求能提升橋面的平整度，保證平整度保證率符合要求?；炷翗蛎娴钠秸鹊目刂埔c：（1）要求將厚度、平整度、橫坡控制在5~10 mm、5 mm、±0.15%。測量平整度時，可以使用3 m直尺，測量橫坡時可以使用水準(zhǔn)儀。（2）使用泵車運輸攤鋪布料，混凝土振搗需分層進(jìn)行，每層厚度、振搗棒直徑需分別控制在30 cm以內(nèi)、50~100 mm。為保證橋面鋪裝質(zhì)量，需清理干凈結(jié)合面的表面，保證鑿毛密度與深度符合要求，使鋪裝層與梁面之間的黏結(jié)力符合要求。

3）內(nèi)模上浮是現(xiàn)澆連續(xù)梁較常出現(xiàn)的問題，為避免這類問題的發(fā)生，可以采取在支架上固定內(nèi)模得措施。另外，采取分層、分段的方式澆筑，也能對內(nèi)模上浮問題予以控制。

4）強(qiáng)化橋面收面工藝。完成現(xiàn)澆梁混凝土澆筑后，收面需人工進(jìn)行兩次以上。頂板振搗結(jié)束后進(jìn)行第一次收面，并及時攤平不平整的地方，頂板初凝后需進(jìn)行第二次收面，橋面提漿與抹平使用木搓板進(jìn)行，及時處理好混凝土初凝時產(chǎn)生的裂縫。

5.2 防水層施工技術(shù)與工藝

（1）結(jié)合實際情況，可以選擇柔性防水材料。柔性防水材料在阻擋水的通路時效果顯著，在施工過程中需進(jìn)行橋面鑿毛與清理，在噴涂防水層作業(yè)前后，要求噴涂濕潤且濕潤程度需保持均勻。（2）可以將SBS改性瀝青噴灑在橋面上，使用智能型瀝青灑布車噴灑，行駛期間需勻速，且要均勻噴灑，尤其是要注意搭接部位的噴灑。通過SBS改性瀝青的噴灑可以形成完整的瀝青防水膜層。（3）噴灑完瀝青后，要將等粒徑的液體瀝青預(yù)拌的玄武巖碎石撒布在橋面上，要求撒布面積大約占到橋面面積的83%。在撒布過程中要保持均勻，且做到不重疊，要求在改性瀝青高溫時全部完成集料的撒布。（4）完成集料的撒布后要做好碾壓工作，碾壓需使用輕型輪胎壓路機(jī)，碾壓次數(shù)為3遍，碾壓需重疊1/3輪寬，西安從橋面邊沿開始碾壓，然后再到中分帶碾壓。（5）在完成改性瀝青橋面防水層施工后，需盡快開始瀝青混凝土的鋪裝，且要封閉交通。

5.3 交通管制

（1）橋面鋪裝層強(qiáng)度及其他要求符合標(biāo)準(zhǔn)后，才能投入使用。由于鋪裝層在穩(wěn)定前需要一定時間，所以，需做好在這個時間段的通行管理。（2）控制超載車輛。車輛超載會嚴(yán)重危害橋面鋪裝層，如果長期有超載車輛通過，會危害橋梁結(jié)構(gòu)，所以，必須對超載車輛進(jìn)行控制。（3）在橋梁正常使用期間，需使橋面車道均勻分布，確保車輛荷載保持均勻，避免發(fā)生偏載情況，對橋面鋪裝層進(jìn)行合理保護(hù)。

6 結(jié)語

高速公路橋梁一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題會對其實際功能的發(fā)揮產(chǎn)生極大的影響，公路橋梁罩面早期破壞會影響公路橋梁的安全性、穩(wěn)定性與使用壽命，所以，需及時了解發(fā)生早期破壞的原因，并提前做好預(yù)防工作，避免發(fā)生早期破壞，保證公路橋梁的質(zhì)量。在預(yù)防時可以采取預(yù)防早期破壞的施工技術(shù)與防水層施工技術(shù)與工藝，并結(jié)合交通管制，避免發(fā)生早期損害，共同提升工程施工質(zhì)量，確保我國公路事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。