混凝土橋面鋪裝與設計和施工

1、混凝土橋面鋪裝質量問題與質量保證措施張鳳武漢漢交路橋有限責任公司 橋面鋪裝是公眾接觸與了解公路橋梁工程質量狀況及行車舒適程度最直接的分部工程，它直接決定了公眾對橋梁工程質量的評價。近年來我國公路橋梁的建設快速發(fā)展，橋梁結構不斷創(chuàng)新，橋跨也越來越大，但橋面鋪裝的設計與施工仍沿用傳統(tǒng)的習慣做法。隨著重載、大交通的到來，橋面鋪裝出現(xiàn)了一些較為普通的病害，如開裂、破碎等。因此，如何改進橋面鋪裝的設計與施工方法，確保橋面鋪裝耐久、平順，是我們必須認真對待的課題。1 設計與施工的習慣做法 橋梁的結構理論對橋面鋪裝本身的受力與計算甚少論述，普遍是橋面鋪裝層不參與梁體的結構受力，而在主梁內(nèi)力分析中只將其作為恒

2、載，在主梁頂面上采用8-10cm厚的砼或瀝青砼鋪裝作為磨耗層。 橋面鋪裝層在設計中只作為橋梁工程的附屬結構，設計者對它甚少花費精力，一般地在柔性結構路面的公路橋梁中考慮采用瀝青砼鋪裝層，在剛性路面的公路橋梁中采用水泥砼鋪裝層。湖北省較普遍地采用剛性路面，因此大部分橋面鋪裝均為水泥砼鋪裝。 混凝土鋪裝層在施工中作為最后一個施工工序，在規(guī)范中為保證行車舒適的要求，對橋面層平整度要求很高。近年在工藝方面一直在改進以滿足平整、舒適的行車要求。較普通的工藝是將鋪裝層縱向分幅施工，分幅寬3.5-5m，橫橋向施工完后鋸縫，人工攤鋪，施工工藝及技術重點放在確保達到或靠近規(guī)范規(guī)定的平整度控制值。普通采用的工藝流

3、程如下：測量梁頂面標高 調坡或局部鑿低 清理原梁頂面污物及浮漿 綁扎鋼筋 安裝側模 再次清除 灑水濕潤工用面 攤鋪砼和初步振平 行夯搗實二遍 表面成活 壓紋養(yǎng)護（強度達5-10MPa時鋸縫） 嵌縫。2 鋪裝層質量問題 砼橋面鋪裝層的病害之一是整度欠佳導致行車舒適度差。但近年來隨著施工工藝日趨完善，只要精心施工，克服平整度差的缺陷并不困難。隨著重載、大交通的到來，砼鋪裝層的另一病害鋪裝局部開裂、破碎等正越來越突出，該病害的典型表現(xiàn)為縱、橫縫角部約45°的斜裂，縱向施工縫的啃邊及縱裂等，且該病害一旦形成后修復極為困難。在高速公路的橋梁中該病害對行車安全危害很大，矛盾更為突出。養(yǎng)護部門往往

4、是壞了補，補了壞，沒完沒了。砼橋面鋪裝的病害在高速公路的橋面鋪裝中表現(xiàn)突出。橋面鋪裝的開裂大致經(jīng)過下述幾個階段：施工縫或角隅處滲水，即雨后較長時間才干燥或冒水；施工縫或角隅處垢出石灰水（膏）發(fā)黑或局部唧水，啃邊；施工縫左、右20-30cm出現(xiàn)縱向裂縫或角隅開裂；裂縫增大或增多，橫向間距15-30cm；開裂的鋪裝層局部碎裂。經(jīng)統(tǒng)計：鋪裝開裂有以下特點： 開裂的多少與車輛密度特別是重載車呈正相關關系；絕大多數(shù)的開裂集中于主車道縱向施工縫左右1-1.5m范圍內(nèi)，超車道基本完好；連續(xù)箱梁結構（30-125m）較其它結構開裂嚴重；空心板式結構較其他結構開裂嚴重；修復后沿縱向修補施工縫，原鋪裝又出現(xiàn)開裂或

5、局部角隅開裂；橋面橫向開裂極少且較少引起碎裂；從修復的情況看，開裂與鋪裝厚度無明顯的規(guī)律性，但開裂后，如鋪裝較薄則易碎裂。3 橋面鋪裝病害的處治措施 橋面開裂采取挖補的修復原則，其主要技術措施如下： （1）混凝土要求采用滿足施工技術規(guī)范要求的1-2cm級配石，優(yōu)質的含量少的砂及普通硅酸鹽水泥拌制干硬性砼，坍落度小于5cm。砼中加入JK-24砼路面修補劑及鋼纖維，提高砼的早期強度和品質，要求砼強度48H達到35MPa以上，以便開放交通。 （2）修復工作按照一次到位，徹底修復的原則進行，凡發(fā)現(xiàn)開裂的鋪裝均須重修。開鑿必須在原橋面上鋸縫后進行，最小的開鑿邊長不小于1.5m，且橋面上任一鋸縫與另一縫（

6、包括原有鋸縫，分縫）的間距必須保證在1.5m發(fā)上（即啊小邊長大于1.5m）?？鐧M縫的橋面修復完成后應及時恢復鋸縫。 （3）修復的橋面鋪裝中設置8鋼筋網(wǎng)格為10cm×10cm或6鋼筋網(wǎng)格為7cm×178cm的鋼筋網(wǎng)。確保對原有橋面清鑿干凈，要求所有修復中在原梁頂面上加間距50cm×50cm帶彎鉤的錨筋，與橋面鋼筋網(wǎng)連接在一起。4 砼橋面鋪裝病害分析 造成砼橋面鋪裝開裂的原因很復雜，包括設計、施工、用料及工程監(jiān)督管理等方面。4.1 結構理論與設計 橋梁的結構理論中對橋面鋪裝層的計算分析論述幾近于零，現(xiàn)行規(guī)范中推薦采用8cm厚的砼鋪裝層，工程界一直在各等級的公路中運用了

7、幾十年。隨著交能量的增大，現(xiàn)行鋪裝與重型、超重型汽車的增多和車速增快已不相適應。橋面鋪裝層直接承受四輪荷載的沖擊，橋面鋪裝部分或全部地參與了主梁結構的變形，因此橋面鋪裝地一個極其復雜的多向受力結構，各種結構型式的主梁及鋪裝本身的構造均影響其應力的分布。如箱梁結構的翹曲變形，預應力徐變及超靜定結構的次應力均會引起鋪裝內(nèi)砼應力的重分布。 對厚8cm鋪裝與主梁結合一起（20m空心板及T梁）的分析表明，單純考慮鋪裝施工后由于鋪裝與主梁砼收縮的不一致，造成成鋪裝與梁的結合面內(nèi)剪應力及法向上拔應力接近臨界狀態(tài)，局部已超出規(guī)范容許值，造成了鋪裝的病害隱患，應力大的部位在橋寬1/3處，而縱橫鋸縫的交角處產(chǎn)生嚴

8、重應力集中。 在砼內(nèi)布置鋼筋的作用是，當砼內(nèi)應力較低時，使其應力布均勻；當砼應力較高時；承擔局部應力，使砼中應力重分布，以改善應力集中現(xiàn)象。但該配筋應有一個最小值，較小的配筋量又不足以抵抗砼本身收縮所產(chǎn)生的應力，防止砼結構表面因溫度變化引起開裂的構造鋼筋間距應小于14d（d為鋼筋直徑）。由于構造鋼筋太少而引起表面的收縮開裂在跨徑為16m的普通鋼筋砼T梁的腹板中較為常見。 高速公路采用金屬擴張網(wǎng)時，一般含筋量是8鋼筋網(wǎng)格為20cm×20cm鋼筋網(wǎng)的1/2.51/3,中上面所述合理配筋量的1/5。顯然改用金屬擴張網(wǎng)對含筋率降低太多，對橫向收縮的約束幾近于零。砼收縮完成后留下開裂的隱患，為

9、運營特別是重車的沖擊提供了破壞的誘因。 縱向橋面鋪裝的施工分縫隙處是否有鋼筋穿過是引致橋面病害的重要因素。橋面收縮在施工分縫縫隙間產(chǎn)生較大的拉應力，若鋼筋穿過縱縫，則鋼筋附近砼應力值可大為降低。若縫間無鋼筋穿過，縫隙顯然要拉開。重車輪作用于縱向施工縫邊緣，當縫拉開后若鋪裝層底結合欠佳，則鋪裝層內(nèi)最大拉應力產(chǎn)生于離縫邊約18-22cm處，使橋面開裂碎。 當砼橋面分二幅施工、縫間無鋼筋穿過時，砼收縮完成后縱縫隙必然斷開，再經(jīng)雨水侵蝕后，削弱了層間結合，而高速公路車道的劃分，正好使縱縫位于主車道運營車輛的左輪附近，增加了沖擊頻率，使離縱縫20-30cm處較早地產(chǎn)生了縱裂乃至破壞。 隨著材料工業(yè)的發(fā)展

10、，橋梁承重結構的改進，使橋梁主梁能以較柔的結構達到受力的要求，橋梁的橫向亦越來越寬。特別在設計計算中側重于主梁縱向的計算分析，較少進行橫向分析計算，對橋梁橫向結構剛度重視不足，橫向構造措施不力。使部分橋梁橫向剛度過小，使砼橋梁鋪裝分擔了過多的次應力。 高速公路為便于交通組織管理，劃分了超車道，主車道及路肩，人為強制地為橋梁荷載橫向分布劃定了某一比例，并使橋梁結構運營始終處于偏載狀態(tài)，使主車道的鋪裝承擔了比超車道大得多（量值可達3-4倍）的運營應力水平，因此加快了主車道砼的疲勞。特別是隨著私營運輸業(yè)的發(fā)展，貨運業(yè)主為追求短期經(jīng)濟效益，通過改變車箱結構如加長、加高車箱等使汽車的載重成倍地增加，部分

11、5T東風車載重達12T，12T自卸車載重達30T，30T平板運輸車輛重達70T等等，使車輛的軸重及輪壓成倍地增加。這些車輛對砼鋪裝具有嚴重的毀壞作用并使橋梁結構局部超載。這些車輛在經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)比較常見，嚴重加劇了主車道砼鋪裝的病害發(fā)展速度。 就上述所提及的剪應力及層間法向上拔力水平，澆注薄層橋面鋪裝時，只采用清理與清洗來達到結合完好的可靠度很低，應采取一些構造措施如錨筋、剪力鍵等。4.2 施工工藝 鋪裝層砼澆筑厚度偏小。由于橋梁上部結構在施工中支架的沉降及預應力反拱無法十分準確地預測，或由于施工工藝控制欠掛，施工中主梁頂面標高與設計值相符是比較困難的，一般在測量主梁頂面標高后對橋梁進行調

12、坡以保證橋面的厚度，但仍有少數(shù)鋪裝厚度僅為4-5cm。 梁頂面清理一干凈，未全面鑿毛。主梁頂面由于施工組織中利用作為堆料場或臨時通車造成嚴重污染，施工中僅采用高壓水沖洗無法保證清理徹底，應采取措施對梁頂面進行鑿毛，以確保鋪裝層與主梁的良好結合。但施工規(guī)范未明確要求應鑿毛，故存在著清鑿方面執(zhí)行不力的情況。 砼配合比中水灰比偏大，造成砼干縮性大，少數(shù)砼質量控制不嚴。橋面鋪裝的施工常采用小型拌和機現(xiàn)場拌制，施工變異性大，難于保證均勻的質量。個別施工單位為圖成型方便，片面加大砼的坍落度。 擴張網(wǎng)定位不正確，無法保證設計圖示的位置。砼鋪裝中采用8鋼筋，網(wǎng)格為20cm×20cm的鋼筋網(wǎng)柔度大，定

13、位較難。施工人員或小型機具的作用均可引起位置的變化。 砼良好的運營服務性能來自良好的養(yǎng)生期，它需要優(yōu)良的施工組織與計劃來實現(xiàn)，而砼橋面鋪裝作為最后一個分部工程，其實際的施工計劃常被某一目標工期所改變，造成砼本身的早期損傷：該損傷可能源自養(yǎng)生不當，工藝欠佳，早期通車等等，也為病害的發(fā)展留下另一誘因。5 橋面鋪裝質量保證措施 橋面鋪裝是一個極復雜的受力結構，應采取一切有效的措施，確保其耐久、可靠。精心設計，精心施工，不圖節(jié)約。5.1 柔性鋪裝 柔性鋪裝由于與主梁的變形分離使之受力明確，簡單，設計相對容易，且較易達到運營中平整舒適的要求，隨著瀝青材料性能的改進，應予推廣采用。柔性鋪裝結構最小瀝青鋪裝

14、厚度不應小于5cm，且瀝青應采用改性瀝青，骨料使用玄武巖。5.2 砼鋪裝 砼橋面鋪裝層受力極為復雜，應依主梁的結構型式分別采取不同的設計，設計須考慮一定的超載及安全儲備。 空心板式結構，設計中應將整體層與鋪裝層一超考慮，即18cm厚一次施工，內(nèi)設兩面網(wǎng)格為10cm×10cm的10鋼筋，頂層鋼筋離頂面3cm，鋼筋層間距12cm。 T型梁式結構，將其中的三角墊層取消，直接設置12cm厚的鋪裝層，將每根主梁肋板的箍筋加長伸入鋪裝中與鋼筋連接，內(nèi)設網(wǎng)格為10cm×10cm的10鋼筋網(wǎng)，離頂面3cm。連續(xù)箱梁（50m以下）, 鋪裝層厚度應為12cm，支座前后L/3范圍內(nèi)設兩層10cm

15、×10cm的10鋼筋網(wǎng)，層間間距6cm，其余部分設一層10cm×10cm的10鋼筋網(wǎng)，離頂面3cm，箱梁腹板箍筋伸入鋪裝內(nèi)與鋪裝的10鋼筋網(wǎng)相連，同時在箱梁頂板上設置間距為300cm梅花型布置，大小為30cm×30cm的混凝土剪力鍵或鋼筋群剪力座，混凝土鍵深8cm。鋼筋座用12鋼筋，間距6cm×6cm。獨柱多跨連續(xù)箱式結構穩(wěn)定性差，使用要慎重，應采取一切必要的措施保證較小的橫向翹曲變形。（4）大跨徑箱梁由于變形大、次應力高，除采用了上述措施外，鋪裝中應加入適量的鋼釬維以改善混凝土的受力性能，合理用量為40-60kg/m3。（5）橋面鋪裝應采用干硬性混凝土，坍落度應小于5cm，其標號應等于或大于主梁標號一個等