张万龙 ZHANG Wan-long
（中铁十七局集团第三工程有限公司，石家庄 050081）
（CR17BG No.3 Engineering Co.，Ltd.，Shijiazhuang 050081，China）
摘要：我国的水泥混凝土桥面铺装在使用过程中均出现了各种不同类型的早期病害，这些病害严重影响了水泥混凝土桥面的通行质量。本文通过对水泥混凝土桥面铺装的力学特性及病害原因分析，并结合谷竹高速工程的实施，提出了水泥混凝土桥面铺装的施工全过程的技术要求和工艺要点， 为提高水泥混凝土桥面耐久性和使用寿命提供参考。
Abstract： There are a variety of different types of early diseases in the use of cement concrete bridge deck in China. And these diseases seriously affect the passage quality of cement concrete bridge deck. In this paper， through the mechanical characteristics and causes analysis of the diseases of cement concrete bridge deck， combined with the implementation of Guzhu high-speed project， the technical requirements and technical points in the whole construction process of cement concrete bridge deck are proposed in order to improve the durability of cement concrete bridge surface and service life.
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关键词 ：水泥混凝土；桥面铺装；病害；预防
Key words： cement concrete；bridge deck；diseases；prevention
中图分类号：U448.33 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0125-02
作者简介：张万龙（1981-），男，满族，河北宽城人，研究方向为桥梁施工、隧道施工。
0 引言
目前我国在桥面铺装领域的研究比较广泛，像黄晓明提出了水泥混凝土桥面沥青铺装层技术研究；张仲帆提出基于环氧沥青的水泥混凝土桥面铺装技术研究等等，都已取得了一定成果，但是相关文献仅仅是做表面文章，鲜少涉及水泥混凝土桥面铺装病害的成因及预防措施的研究。现阶段，国内公路建设规模不断扩大，为了保证公路质量符合使用要求，必须对水泥混凝土桥面铺装层的病害及预防措施加强研究，不断优化设计混凝土桥面铺装工艺，延长桥面铺装的使用年限，确保公路桥梁发挥更大的功能。
1 水泥混凝土桥面铺装的力学特性
用以连接主梁结构的桥面铺装层应该有一定的强度，能够抵抗行车荷载对桥面造成的冲击，同时要抗裂、耐磨，能够分散桥面荷载，防止桥面在环境因素、梁体变形以及行车荷载的影响下遭到破坏。
沥青混合料铺装层与水泥混凝土桥梁结构所用的材料质地不同，受外部荷载的影响会产生不连续的应力变形。有的桥体结构刚度较大，就要求采用有一定抗剪强度及抗变形性能的柔性桥面铺装层。另一方面，桥梁挠度大，震动剧烈，温度应力较大，个别部位会产生负弯矩，使得混凝土桥面铺装层在实际应用中往往比普通路桥结构承受更严苛的考验。相较于水泥混凝土桥面铺装来说，沥青桥面铺装的损坏形式比较有特点：①铺装层内部产生较强的剪应力，直接导致不确定破坏面的剪切变形，或是由于铺装层和桥面板层之间粘结不结实，使得铺装层缺少足够的抗水平剪切力，在水平剪切力的作用下发生相对位移，导致桥面铺装层出现拥包、推移等质量问题；②温度变化使得桥面板和主梁结构产生较大的挠度，导致桥面铺装层出现裂纹，桥面积水顺着裂纹向下渗透，在行车荷载的作用下桥面结构极易松散或产生坑槽。
2 水泥混凝土桥面铺装病害原因分析
水泥混凝土桥面铺装结构的计算模型不同于复合路面或柔性路面弹性体系的计算模型。要研究水泥混凝土桥面混凝土铺装工艺，首先必须掌握铺装层的受力特点。本文采用简支水泥混凝土板桥作为分析模型，并配合现场调查，通过计算以达到对铺装病害原因的分析，总结出导致桥面铺装层病害的接几个要素：
2.1 桥面铺装层施工厚度不足 施作梁板结构时，由于关键工序质量控制不到位，使得梁板及湿接缝浇筑标高超出额定范围，或者造成梁板张拉预拱度估测值与实际值严重不符，桥面铺装局部厚度达不到相关指标，最终引起应力集中，桥面上出现结构裂缝。
2.2 混凝土运送方法 铺设桥面铺装层时，通常只施作半幅，用罐车从另外半幅运送混凝土，运输过程中会干扰前半幅铺装层初凝和成型，直接破坏水泥混凝土的整体性，最终导致已铺设桥面铺装层产生裂纹。
2.3 桥面铺装层钢筋网保护垫块密度不足 一般要求桥面铺装层的中上部铺设钢筋网。但在实际施工中，钢筋极易错位，所用垫块密度较小。在浇注混凝土时，由于钢筋网被人员或运输机具碾踏严重变形，其承载能力大大削弱，负弯矩较大的铺装层就极易产生裂缝。
2.4 养生不及时 桥面铺装层开裂原因有三：①在大风或温度较高的条件下铺设桥面铺装层；②铺装后人员任意踩踏导致钢筋网外露； ③养生不及时。铺装层裂缝通常会向下延伸3~5mm，会严重破坏整个路面工程的施工质量。桥面铺装完毕后由于养生不及时导致铺装层缺水干缩发生早期破坏，最终不得不返工重修。
2.5 施工缝处理不当 浇注混凝土时，如果中途停顿时间超过1小时，并且未布置施工缝，就会严重破坏混凝土铺装层的整体性和连续性。
2.6 过早开放交通 混凝土铺装层的强度未达到设计要求就直接通车，使得桥面混凝土在行车荷载的作用下松散、开裂，出现坑槽。
2.7 表面处理不当 由于混凝土铺装层未二次抹面，拉毛时深浅或时间长短把控不严，甚至拉毛方向不对，直接破坏了混凝土铺装层的防水效果，从而缩短了桥面的使用年限。
3 谷竹高速公路水泥混凝土桥面铺装实例
3.1 工程概况 谷竹高速公路土建31标共有9座大桥、1座中桥，设计时速80km/h，设计荷载公路Ⅰ级，桥面混凝土铺装层总长4130m，桥面净宽11m（半幅），桥面混凝土铺装层厚8cm。
3.2 施工工艺流程 按半幅每联整体进行混凝土桥面铺装施工，采用罐车装运混凝土，用起重机吊装、人工配合铺料，然后使用高频率、低振幅平板振动器振捣，三辊轴整平机整平。工艺流程如图1。
3.3 桥面清理、调平 施作桥面铺装层前，先将预制梁板上的杂物清理干净，提前沿桥向两端测量桥面铺装高程并放样检测，如果局部过厚，可按铺装层厚度将高出的部分凿除。用3m直尺检测桥面纵向平整度，要求最大间隙不超过10mm，横向台阶最大高差不超过10mm。若横坡较大使得横向台阶高差大于额定值，可设聚合物改性水泥混凝土整平层。清理、调平后，用高压水枪和吹风机彻底吹洗整个桥面上的物料、浮浆、积尘等杂物，保证桥面铺装层和梁体紧密连结。
3.4 安装钢筋网片 人工绑扎钢筋时，难以精确控制钢筋网网距，谷竹高速公路桥面铺装层全部采用工厂预制钢筋网片。为了达到预期效果，不再用砂浆垫块固定钢筋网，而是直接在梁板预埋钢筋上采用点焊的方式固定钢筋网，以增强钢筋网的抗剪强度和抗变形能力，从而避免其受人为踩踏或机械碾踏后严重变形。
3.5 导轨安装 将方钢导轨敷设在桥面防撞护栏内侧作为三辊轴整平机的行走轨道。浇筑完混凝土后，可以在防撞护栏内侧的作业面上进行饰面和养生。以桥面的半幅净空宽度12m计算，半幅桥面的两侧作业面的宽度可以分别设置成0.8m。在混凝土饰面和养生后再对防撞栏底座和预留作业面进行二次浇筑。首次浇筑宽度为10.4m，所以三辊轴的长度应该做成10.8m，以便在轨道上搭设饰面作业平台。对三辊轴整平机的行走轨道进行放养测量，根据测量结果严格控制其标高，并用M10砂浆填充方钢导轨下部。施工中常用3吨重的三辊轴整平机整平，因而要求方钢导轨必须能承重。可以用钢筋与桥面板剪力筋焊接固定方钢外侧，二次浇筑两侧预留的作业面和防撞护栏底座时，记得将方钢导轨及其下部填充的砂浆一起拆除，并妥善保存方钢材料以备重复使用。
3.6 三辊轴整平机摊铺施工要点 ①由于振动轴的偏心振动，会在拌合物表面形成有规律的“波浪”。为提高铺装层平整度，消除表面“波浪”，三辊轴整平机在一个作业单元长度内，应采用前进振动、后退静滚的作业方式，且宜分别滚压2-3遍，最佳滚压遍数应经过试铺确定。②三辊轴整平机振动时，应调整好振动轴的高度，使之与导轨顶面留2mm间隙，有利于振动轴打击削平拌合料表面，避免与导轨刚性接触。注意随时刮去导轨顶上留下的余浆，以保证2根整平轴始终接触导轨顶面，刮去的浆体不得再用于铺装施工。③在三辊轴整平机作业时，需要指派专人踩在人行工作架上监控轴前料位的高低情况。如果积料过高，可人工铲除多余的料；如果轴下出现间隙，可采用同一作业单元内的混凝土拌合料人工找补。④由于三辊轴整平机较大的振动作用可能使导轨松动，因此应随时注意观察导轨情况，如有松动变形，应随时校正加固。⑤振压完毕后提升振动滚，先使用甩浆辊抛浆初平1遍，再用整平轴前、后静滚整平4~8遍，以增加表面砂浆的厚度，同时提高砂浆水灰比的均匀度，直到铺装层表面砂浆水灰比均匀并且砂浆层厚度小于4mm为止。
3.7 养护 混凝土终凝后，测试其强度符合设计要求时应及时覆盖土工布进行养护。养护期间适当洒水保湿。夏季气温较高时，混凝土初凝期间易失水干缩，应适当喷雾保湿，防止早期病害，养护时间不少于7天。冬季气温较低，可以覆盖复合型土工布和防雨油布养护，夜间温度较低时可在复合型土工布上铺设电热毯保温，严防早期冻害，养护时间不少于14天。过了养护期就可以清理拉毛时的残留物，使铺装层保持整洁。
4 结论
本文通过对水泥混凝土桥面铺装的力学特性及病害原因分析，提出了水泥混凝土桥面铺装的施工全过程的技术要求和工艺要点，有效避免了水泥混凝土桥面铺装各种不同类型的早期病害，保证了水泥混凝土桥面的通行质量，并提高水泥混凝土桥面耐久性和使用寿命。
①在混凝土桥面铺装工程中，引起铺装层破损的因素涉及设计、施工、材料、气候、交通条件等诸多方面。其中，桥面铺装层开裂比较常见，会直接影响整个桥面的使用年限；②谷竹高速公路各标段均采用上述工艺完成了桥面铺装工程。铺装层摊铺厚度、混凝土表面平整度高、浮浆层厚度都在可控范围，混凝土强度与刚度都符合设计要求，无早期裂缝，并且施工周期短，施工效果良好。
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