混凝土桥梁桥面铺装常见病害类型及成因分析

2016年第21期（7月 下）

桥梁与隧道工程

混凝土桥梁桥面铺装常见病害类型及

成因分析

高彦杰

（邯郸市交通运输局公路工程一处，河北 邯郸 056002）

摘要：针对桥面铺装早期病害现象严重的问题，在对桥面铺装受力特点进行分析的基础上，对铺装结构常见的早期病害类型进行总结，同时对其产生原因进行了深入、系统的分析，为桥面铺装的设计施工提供必要的技术依据。关键词：桥面铺装；混凝土调平层；沥青铺装层；防水黏结层；早期病害中图分类号：U445.71

文献标识码：B

纵向裂缝；在车辆荷载的冲击作用以及墩顶负弯矩的综合作用下，桥面铺装沥青铺装层易在缺少纵向钢筋支撑的伸缩缝处产生横向裂缝，同时外界温度的作用也同样不可忽视；网状裂缝的产生则与沥青铺装层偏薄、厚度不均匀、层间黏结不足以及铺装层强度偏低有关，出现这些状况与铺装层施工、养生不当有很大的关系。1.2 车辙

桥面铺装层车辙病害的产生除了与沥青混合料的高温稳定性有直接关系之外，还受到桥面铺装各结构层层间处治的直接影响，当桥面板表面未清扫赶紧，有杂物存在，或者桥面板表面的浮浆未处理时，易在沥青铺装层与混凝土调平层层间形成软弱夹层，从而使得桥面不能以一个整体承受车辆荷载的作用，铺装结构会在车辆荷载作用下受到剪切作用而产生车辙病害。1.3 泛油

当沥青铺装层所用沥青混合料的矿料级配设计不合理，细料偏多、粗料偏少，或者沥青混合料的油石比偏大时，在车辆荷载作用下，会导致沥青与细集料形成的沥青砂浆上浮，进而出现泛油病害。1.4 松散

松散病害多出现在桥面铺装的边缘区域，该区域存在施工机械无法到达而导致的压实度不足现象，因此，铺装结构边缘区域往往存在空隙率偏大的问题，在雨水的作用下该部分沥青混凝土常处于饱水状态，水在车辆荷载作

图1：桥面铺装早期病害主要影响因素

0 引言

桥面铺装结构特殊的空间位置[1]，使得其在受到车辆荷载和外界环境作用的同时，还承受梁体的振动作用[2][3]，因此桥面铺装结构的病害状况通常较普通路面结构更为严重，有的甚至严重影响到公路的通行能力和行车安全，其中以大型桥梁桥面铺装表现尤为突出[4][5]。为此，本文将在对常见桥型桥面铺装主要病害类型进行调查的基础上，对桥面铺装受力特点和病害成因进行分析，为桥面铺装的设计施工提供必要的技术依据。

1 桥面铺装常见病害类型

桥面铺装常见早期病害类型的主要影响因素如图1所示。

用会产生动水压力，动水压力会对沥青混凝土产生冲刷作用，最终导致松散的产生。1.5 脱层

雨水会通过沥青混凝土的孔隙渗入铺装结构，在桥面铺装正常工作期间，铺装结构在车辆荷载和温度的共同作用下，水分会逐渐下渗到防水黏结层和混凝土调平层之间并逐渐积累，当积累到一定程度，动水压力会冲破防水黏结层，从而导致脱层、鼓包现象的产生。

在以上各种因素的综合作用下，桥面铺装常见病害类型主要分为以下几种。1.1 裂缝

桥面铺装结构主要裂缝类型包括三种：沿桥面板（梁）的纵向裂缝、横向裂缝以及网状裂缝。桥梁的横向刚度远小于其纵向刚度，各桥面板间横向力的传递主要靠沥青铺装层和铰缝共同承受，易使沥青铺装层受到剪切作用，进而沿板缝产生

收稿日期：2016-03-09

作者简介：高彦杰（1981—），男，工程师，研究方向为公路工程。

782 桥面铺装病害成因分析

根据以上病害类型的介绍，总结归纳出以下几个导致铺装结构出现早期病害的主要原因。2.1 铺装结构设计理论不完善

在目前的桥面铺砖设计理论中，仅仅将其作为恒载考虑，从而忽视了其在承受荷载方面的作用。然而实际情况则是铺装结构直接承受车辆荷载的磨耗、冲击和剪切作用，同时随梁体结构共同振动并产生变形。同时，混凝土的自收缩作用也会导致主梁与铺装结构结合处的法向拉拔应力和剪切应力的不一致，当接近临界状态时甚至会使局部应力、应变出现超出规范允许值的情况，成为铺装结构产生早期病害的隐患。因此，铺装结构是一个受力及其复杂的结构体，受主梁形式、铺装结构材料、混凝土徐变收缩等因素的综合影响。

另外，铺装结构还直接承受外界环境的作用，而目前设计理论均没有考虑温度变化、水侵蚀、冻融作用等因素的影响。

2.2 铺装结构材料本身原因

沥青铺装层本身的原因主要包括以下几方面：沥青铺装层厚度不足、矿料级配设计不合理、沥青用量不当、原材料技术性能指标不能满足要求等。

对于铺装结构厚度不足的区域，结构强度不能满足要求，铺装结构在车辆荷载和外界环境的反复作用下，会在轮迹带处首先出现微裂纹，微裂纹的存在为水提供了可乘之机，水在荷载作用下产生动水压力使得微裂纹迅速扩展，严重时甚至直接穿透沥青铺装层而直接对下部结构层造成损害；

矿料级配设计不合理时，会使得沥青混凝土局部空隙率过大，进而使得局部首先出现水损害现象，通过现场勘查可知，沥青混凝土离析严重区域、压实度不足区域，均易产生水损害；

沥青混凝土的疲劳寿命会随着沥青混凝土中沥青用量的不同而存在一个最佳值，这一最佳值与通过马歇尔试验得出的最佳油石比是较为接近的，此时沥青与矿料间的黏附性最佳，从而表现出良好的抗疲劳性能，沥青混凝土的回弹模量和弯拉强度会随沥青用量的增加而呈减小趋势变化，在荷载的反复作用下，使用过少或过多沥青的沥青混合料应力应变会首先达到极限状态，进而导致疲劳裂缝等疲劳性病害的产生；

铺装结构的受力状态决定了其必须具有良好的耐磨性和强度，矿料级配、砂石料的技术性能、水灰比以及砂率等因素都是影响桥面铺装混凝土调平层的重要因素，因此，在进行原材料选择时要严格满足规范要求，碎石要严格清洗干净，砂不宜太细，水泥要有良好的安定性以及碎石集料的含泥量要符合要求。2.3 外界气候环境的影响

对于桥面铺装结构，车辙、裂缝、推移、坑槽、松散等常见病害类型均与气候环境有关，主要与夏季持续高温

交通世界TRANSPOWORLD时间过长有关，当有雨水存在时，雨水在车辆荷载作用下产生动水压力，对沥青铺装层产生冲刷作用，使得沥青与集料间的黏附性降低，进而导致集料剥落甚至坑槽病害的产生。

2.4 铺装结构层间黏结不足

铺装结构层间黏结不足时，沥青铺装层会由车辆荷载以及外界环境作用下产生的温度应力、弯拉应力的共同作用下产生剥离病害。防水黏结层材料软化点过高或过低都会导致层间黏结力的不足，当采用卷材型防水黏结层时，则对混凝土调平层表面的平整度要求较高，平整度不足时会出现防水卷材的鼓包现象，这些鼓包在外界高温作用下会预热膨胀、在车辆荷载作用下会产生移动，进而导致大面积的层间脱落现象。

另外，当混凝土调平层表面清扫不完全而有松散砂石存在，或者表面凿毛不足，都会大大削弱铺装结构沥青铺装层与水泥混凝土调平层间的黏结力。2.5 超限超载车辆的影响

超限超载车辆是导致桥面铺装早期病害的主要原因之一。与普通路面结构相比，超载车辆对桥面铺装结构的影响更为显著，因为在重型车辆的行驶过程中，梁体特别是大、中型桥梁的梁体结构会随着车辆产生很大的振动变形，而铺装结构由于黏结力的存在也会随着梁体产生振动变形，当变形足够大时，各结构层间会受到很大的拉拔、剪切作用，严重时甚至会使得各结构层间产生分离，加速铺装结构的破坏。桥面铺装早期病害多出现在行车道内也间接说明了超载车辆对铺装结构的巨大影响。2.6 施工过程控制

桥面铺装施工开始前，未按照要求严格对桥面板或混凝土调平层表面进行清扫，而有砂砾、泥土存在，或调平层表面未按照要求进行凿毛、铣刨、刻槽等层间处治措施处理，会导致在铺装结构件形成软弱夹层，使整个铺装结构不能形成一个连续的整体共同抵抗车辆荷载和外界环境的共同作用，为铺装结构带来隐患。

另外，铺装结构施工缝的处理同样不容忽视，桥面铺装混凝土调平层的施工缝与水泥混凝土路面施工缝类似，当施工缝处存在连接不合理、锚杆锚固长度不足或混凝土接洽处施工不合理等现象存在时，极易使桥面铺装沥青铺装层表面产生横向开裂，裂缝在大量反复交通荷载和外界环境的共同作用下，会很快向下扩展，从而造成更大的危害。

3 结语

本文在对桥面铺装受力特点进行分析的基础上，对铺装结构常见的早期病害类型进行总结，同时对其产生原因进行了渗入、系统的分析，为桥面铺装的设计施工提供必要的技术依据。

（下转第83页）

79交通世界TRANSPOWORLD性有很大关系。控制桥梁的稳定性与控制桥梁刚度同样重要，不仅要注意结构变形与内力的控制，还要控制结构构件整体或局部的稳定性，保障施工质量。最近几年，我国的桥梁安全事故较多，其中一个非常重要的问题就是桥梁失稳，然而目前针对施工过程中容易出现的稳定性问题，我国并未提出有效的解决方法。如今大跨径桥梁得到了广泛应用，兴起了大量桥梁工程，但其反应机制较慢，特别是因为荷载导致的突发情况或桥梁失稳问题并没有相应的反应机制，导致桥梁的发展受到阻碍。2.3 控制施工安全

安全性对于任何工程的施工而言都是非常重要的，所以在桥梁施工中必须将安全控制贯穿始终，从而有序开展其他工序。然而控制桥梁的施工安全有一定的基础条件，必须先控制好施工的稳定性、结构应力与结构线形，从而顺利实施安全控制。

度两项工作都比较复杂，只有把握好其中的细节，才能确保施工质量。在大体积混凝土的锚锭施工中，需要控制好温度，并通过添加外加剂、通水冷却等手段进行施工，避免有内力产生于混凝土内部，导致桥梁开裂。3.3 斜拉桥

建设斜拉桥时需要注意方向的把握，其施工的重点环节包括大跨径主梁、合龙梁段、索塔和混凝土主梁的施工，所以要对这些工作加以重视。由于挂篮悬浇是目前混凝土主梁施工采用的主要技术，所以要提前测验挂篮的性能，比如定期检测和试验挂篮等。另外，在斜拉桥施工中，还要控制好结构的支承以及施工温度。塔索的施工方法主要是劲性骨架挂模提升法，施工人员应当结合塔索的结构与材料确定施工方法与要使用的设备，使桥梁建设要求得到满足。与此同时，在长拉索施工中，还要考虑抗振与抗风的影响，采取相关措施实施振动试验获得参数。

3 大跨径连续桥梁施工技术在各类型桥梁中的应用

3.1 拱桥

自古以来，拱桥就是我国的一种常见建筑，具有较高的地位。然而，目前随着许多新兴施工技术的出现和推广，修建拱桥的传统技术已逐渐被淘汰，在拱桥施工中应用大跨径连续桥梁施工技术则能起到良好的施工效果。拱桥的分类有下承式、中承式与上承式三种。如果将具体结构作为分类标准，可以将拱桥分为混凝土拱桥和石拱桥等。拱桥是指根据主要荷载的作用力设计的拱式桥梁，可承担结构的拱肋压力。拱桥的支座除了要承受竖直方向的荷载，还要承载水平方向的荷载，因此相比于普通桥梁，要更加严格地选择地基。3.2 悬索桥

悬索桥施工过程中最为主要、最需要注意的问题就是锚锭大体积混凝土、吊装和调整索力。吊装时要充分考虑工程的实际情况，在符合设计要求的基础上加以安装，并且要有序开展施工。预留节段时间的间隙与修正合龙段长

4 结语

为满足我国的交通需求，各地区兴建了许多桥梁工程，山地较多、地面不平的地区大多建设大跨径桥梁，其结构形式比较复杂，为保证施工质量，施工人员要熟练掌握相关的施工技术，在工期内顺利展开与完成施工。大跨径连续桥梁作为目前桥梁工程中常用的施工技术，具有多种优势，通过有效运用该技术，能够大大增加企业的经济效益。

参考文献：

[1] 姚敏红，马保林，崔平如.大跨径预应力连续刚构桥梁

竖向变形施工监控[J].公路工程，2010（4）：132-136.[2] 李万成.大跨径连续刚构桥梁挂篮悬臂浇筑施工中的内

力、线形控制措施[J].四川建材，2011（2）：155-157.[3] 贾有福，沈靖锟.简析大跨径预应力混凝土连续桥梁工

程的施工控制技术[J].技术与市场，2014（7）：146，148.

（编辑：姬瓅瓅）

（上接第79页）

参考文献：

[1] 银力，李丽民.桥面铺装早期病害类型与原因分析[J].重

庆科技学院学报：自然科学版，2008，10（5）：53-54.[2] 李云青，徐建铭.桥面铺装病害主要类型、原因及防治

措施[J].浙江交通职业技术学院学报，2008，9（1）：16-17.

[3] 董玲云，何兆益，余涛.连续刚构桥沥青砼桥面铺装病

害调查与分析[J].桥隧工程，2011（11）：38-42.

[4] 聂长虎，黄桂国.预制箱梁调平层裂缝产生的原因及防

治措施[J].公路交通科技应用技术板，2012（8）：66-68.

[5] 臧继成，潘正华，罗君，等.超载及调平层厚度对连续

刚构桥桥面铺装层受力的影响[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2013，32（6）：1137-1140.

（编辑：姬瓅瓅）

83