浅谈高速公路桥面铺装层施工质量控制.doc

浅谈高速公路桥面铺装层施工质量控制摘 要：桥面铺装层是桥梁的“面子”工程，如何保证其施工质量是一个重要的课题。在昌泰高速公路桥面铺装层施工中，我们采取了一系列的质量控制措施。在工程实施中，取得了预期的效果。关键词：桥梁工程；高速公路；桥面铺装；施工质量；控制0 前言赣粤高速公路昌泰段是江西省重点工程项目，长147.73km，特大桥一座716.6延米，大桥五座1595.24延米，中、小桥37座1868.2延米。桥面设计为复合式桥面铺装：10cm40号防水水泥砼+5cm中粒式沥青砼+4cm沥青砼防滑层。由于桥面铺装层非桥梁的主体结构，过去在施工中重视程度不够，容易出现厚度不均、桥面与路面衔接不顺等问题。如何避免各种施工通病，本文结合昌泰高速公路桥面铺装层施工质量控制的实践，通过对铺装层的力学分析，介绍了改进铺装层施工质量的方法。1 影响铺装质量的因素桥面铺装层施工中的质量隐患是一个不容忽视的问题。通过实践及对相关资料的分析，其产生原因如下： 1.1铺装层及其原因的厚度不一部分桥梁在梁板安装完毕后，梁顶面实测标高与设计标高偏差较大，多数超过规范的允许偏差。若铺装层按原设计标高施工，厚度的离散性较大，难于保证铺装层最小厚度，影响桥面的使用寿命。施工中造成这种偏差的原因及其分布规律如下： 1.1.1支座垫石标高控制不严1.1.2在预应力砼梁板预制中，特别是T梁预制过程中，由于其横坡是由翼缘板调整，施工单位往往忽视梁顶面砼收浆等细节工序。梁板外形尺寸控制不严，梁板安装完毕后，桥面高低不平；1.1.3梁板预制厚度存在偏差；1.1.4预应力砼梁板上拱度影响，预制梁跨中高于梁端，造成铺装层中间薄两头厚。1.2工艺控制不严，存在质量隐患1.2.1铺装层钢筋网加工、安装不规范，未设置保护层，造成钢筋沉于底部，钢筋网未充分发挥其防裂功能；1.2.2梁顶未清理干净，未全面凿毛，造成铺装层与主梁结合欠佳；1.2.3铺装层钢筋网与T梁腹板顶部预埋钢筋未连接，影响与梁板的整体性；1.2.4高速公路的沥青面层都是采用摊铺机铺筑，施工单位忽视防水砼层的平整度；1.2.5梁板安装完后，后序工序较多，由于赶工期，存在交叉施工，未能有效的进行现场管理。2 铺装层力学分析桥面铺装直接承受行车荷载、梁体变形和外界环境因素的作用。既是桥面的保护层，又是桥面结构层的共同受力层。2.1梁体挠度在行车荷载的作用下，梁体会产生挠度。梁体的挠度、震动等形变的耦合作用，对铺装层的力学特性有影响。桥面容易发生应力集中现象，出现疲劳裂缝。2.2桥面铺装层破坏的外部因素引起桥面铺装层破坏的主要外部因素可归纳为三类：一是恒、活载引起的竖向力；二是汽车行驶、制动、起动引起的水平力；三是温差引起铺装层内的翘曲应力。2.2.1水泥砼的抗压强度较高，铺装层出现压碎的几率很小。竖向力引起桥面铺装层破坏的原因主要是在铺装层内产生的弯拉应力和在层间界面上产生的剪应力。温差对铺装层影响也是如此。相对于钢筋砼梁板，桥面铺装层的模量和抗弯刚度要小得多。铺装层挠曲、翘曲变形使层间界面存在相对位移趋势，也即层间界面会产生较大的剪应力，引起不确定破坏面的剪切变形，从力学计算的角度指出在正弯矩和正温差作用下1，破坏首先是从界面的剥离开始的；2.2.2水平力使铺装层产生水平方向的剪应力，最大剪应力沿铺装层厚度的分布规律如图1示。在铺装层内部，剪应力在路表处最大，位于轮载中心附近。随着深度的增加，剪应力随之减少，但到铺装层与梁板结合处又有所增大。力学分析表明，铺装层厚度对层间剪应力的影响最大2。因此，为了避免剪切破坏，铺装层应保证最小厚度。图1 最大剪应力在铺装层内分布规律图2.3桥面铺装层最有可能出现的破坏形式是：层间界面处剪切破坏引起的剥离、温度正梯度与正弯矩引起的屈曲破坏（拱起）、温度负梯度与负弯矩引起铺装层的拉裂以及三者的耦合。3 质量控制3.1厚度控制在施工中，厚度控制主要是根据实际的梁顶标高动态调整纵断面设计参数，通过调整水泥砼铺装层设计标高来保证铺装层的厚度。3.1.1调整原则：3.1.1.1保证水泥砼铺装层的最小厚度。铺装层厚度不宜过小，否则会产生较大的剪应力。在昌泰段，控制最小厚度为8cm；3.1.1.2铺装层厚度也不宜过大，否则会增加全桥的恒载和增大挠曲变形。控制平均厚度不宜大于11.5cm； 3.1.1.3为保证路面的平顺，尽可能采用与原设计接近的纵断面设计参数，并维持各断面设计横坡度不变。3.1.2调整方法对实际梁顶标高的测量：跨度20m（包括20m）以下的空心板每跨至少测量支点、跨中三个断面，跨度30m及30m以上的T梁每10m测一断面。单幅每个断面至少测量左、中、右3点（双幅6点）的标高，要准确标明断面位置及点位。采用调整纵断面设计参数和碎坡调整两种方法。调整纵断面设计参数时，若桥不位于竖曲线段，可调整前一个变坡点的位置来达到调整标高的目的。当在竖曲线段时，可通过调整竖曲线的半径来达到目的。采用碎坡调整时，不考虑原设计纵断面参数，根据实测梁顶标高与设计梁顶标高的偏差沿桥梁纵、横向的分布规律，采用碎坡调整。中小桥由于桥长较短，调坡不分段一坡调完；特大桥、大桥要以分段单坡调整，坡长不小于100m，能长则长，保证相邻调坡段之间和整桥桥面与桥头两端路基纵坡的平顺；调坡坡率不大于1。根据摊铺机工作原理，采取碎坡调整法，在保证最小坡长的前提下，一般不会影响平整度，并能逐一解决厚度不一的问题，保证平整度。当梁顶实测标高与设计值相差较大时，应该采用第一种方法。当梁顶实测标高与设计值偏差的离散性较大时，特别是当大桥各跨偏差不等、厚薄不均时，应采用第二种方法。3.2工艺控制在桥面铺装施工中，除了按设计和规范的要求控制好铺装层的本身质量外，尤其要注意以下几方面：3.2.1严格实施水泥砼铺装层的调坡方案。测量放样要采取5m格网法。按调整后的设计标高，要核算桥面每一区域的铺装层厚度，对小范围确实不能保证最小厚度的区域，应采取凿除、打磨的方法并加密钢筋网进行补强。为了避免沥青混合料铺装层的再次调坡，必须严格控制桥面砼铺装层的标高、路拱和平整度，其中标高偏差值必须控制在5mm之内；3.2.2要注意层间结合面的施工，为加强砼铺装层与梁板间粘结力，在预制梁板时，必须对梁顶面进行拉毛来增强界面的接触面积和磨擦阻力。在厚度允许时，宜采用预制钢筋网和添加联结筋的方法；3.2.3铺装层钢筋网摆放应规范，应采取措施保证其位置正确和保护层厚度。浇筑砼时，尽量避免人员及机具踩踏在钢筋网上；3.2.4施工中要注意控制好水泥砼水灰比，分次收浆，消除泌水，避免铺装层砼收缩裂缝的发生。3.3改进建议对于普通钢筋砼梁，在预制台座上设置预拱度，避免自重下挠产生的不利影响。对于先张法预应力钢筋砼梁，一般因长线台的施工工艺难以在台座上设置反拱，因此，在墩台帽施工时，有意识适当降低支座垫石标高，以直接消除预拱度的影响。对后张法预应力钢筋砼梁，在预制台座设置向下凹的反拱度，来抵消张拉预应束所产生的上拱度。施工中，应严格控制墩台帽标高和梁板预制高度。为提高铺装材料的抗疲劳性，砼宜选用抗裂性和耐磨性较好的碎石砼，不宜使用卵石砼。为保证砼质量，应采用强制式搅拌机集中拌和砼。沥青砼须采用强度高、粘附性好的粗集料，最好加入适当比例的抗剥落剂来增加集料与沥青的粘附。3.4效果通过上述方法在昌泰高速公路的实施，保证了桥面铺装层的厚度和平整度。有效地消除了各种质量隐患，起到了良好的效果。在竣工验收时，被评为优良工程。4 结语4.1铺装层施工质量直接影响高速公路行车性能及桥梁的使用功能。控制好桥面铺装施工质量，对延长桥梁使用寿命，充分发挥高速公路迅速、舒适的性能，具有十分重要的意义。4.2由于目前我国有关的设计规范对桥面铺装结构的设计主要从所用材料、厚度等方面作了指导性的说明，在设计理论与方法方面还是空白，比如：连续梁桥由于荷载作用而产生负弯矩或拉力，使桥面铺装层受到拉力作用而产生裂缝。具体的设计方法仍沿用传统的习惯作法。因此，对于桥面铺装层的结构破坏机理及设计理论方面的研究有待加强。4.3桥面铺装层只作为桥梁工程的附属结构，但其受力极其复杂。在营运中，桥面铺装容易出现开裂、剥落、推移、坑槽等破坏现象，发展下去会影响主体结构的安全。理应在设计、施工、监理等各方引起高度的重视。参考文献1罗立峰等 水泥砼桥面铺装设计方法的研究J 华南理工大学学报，2002，3：61-652张占军等 水泥砼桥面铺沥青铺装层厚度的研究J 西安公路交通大学学报，2000，2：16-19