鄂东大桥环氧沥青铺装层裂缝成因及其处理方案

来源 :南华大学学报·自然科学版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lxf_0077
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘 要】针对湖北鄂东长江公路大桥钢桥面环氧沥青混合料铺装层的裂缝病害情况。首先,进行了铺装层裂缝病害情况的调查.第二,通过了解鄂东长江公路大桥具体的交通、气候及施工情况分析了病害产生的原因。第三,提出具体的施工方案进行养护维修。本文在作者调查、分析病害原因并参加了具体的施工修复之后,给出了具体的施工工序,为以后同类钢桥面铺装层的养护维修提供施工参考依据。并探讨现有施工工艺的改进问题。
  【关键词】钢桥面铺装;环氧沥青混合料;裂缝病害;养护维修;施工工艺
  作为大跨径桥梁的主要结构形式——钢箱梁桥,在具有高强、自重轻、耐震以及便于制造和施工一系列优点的同时,其钢桥面铺装由于钢材的弹性模量、导热系数及热膨胀系数均与铺装层有较大差异 ,以及外界条件的影响,钢桥面在铺装通车后会出现一系列诸如车辙、裂缝、鼓包、推移等病害,从而影响交通通行。
  1 工程基本情况
  1.1 鄂东长江公路大桥概况
  湖北鄂东长江公路大桥主桥全长1476m,主桥主跨为926m组合梁斜拉桥,全线设计时速为100km/h。大桥钢桥面采用双层(25mm+30mm)环氧沥青混凝土铺装。
  1.2 大桥铺装层病害情况
  全桥裂缝问题非常突出、严重,主要集中于两侧的重车道,多数为贯穿缝,当缝边有压力时,水从缝中被挤压出来,且水中带有锈迹和泥土,说明板体下面多有积水,且钢板已生锈,已不能行车。而整个桥面表面微小裂缝分布广泛,且数量非常多。
  1.3 裂缝处开挖情况
  针对较大的贯穿缝,我们进行了开挖处理。开挖出来的环氧沥青混合料板体下面层与粘结层相连的底面层上出现许多裂缝,防水黏结层已经破坏,下面层与钢板间出现大量积水且钢板部分出现锈迹。而在板底却同时存在许多暂时还没有反射到路表面的裂纹,黏结层与钢板和环氧沥青混合料板体都已脱离互不相连。如下图所示。
  2 裂缝产生原因分析
  对于我们通常了解的裂缝产生的原因诸如:①铺装整体抗拉强度不足引起的斜向开裂;②桥梁结构刚度不足引起的沿横隔板顶或沿纵向肋顶的有一定规律的开裂;③铺装材料耐疲劳性能不足引起的开裂;④汽车荷载过重引起铺装层表面拉应变过大导致的开裂。
  对比我们通常了解的这些原因,对比鄂东长江大桥桥面裂缝出现的位置分布区域、形状及裂缝宽度等。其裂缝分布及形态等毫无规律可言,这些裂缝都属于非结构性受力裂缝。重载车或超重车引起铺装层表面拉应变过大是导致非结构性受力裂缝产生的主要原因。
  2.1 贯穿缝产生的原因
  桥面的最大病害为贯穿缝,这种由铺装层的下面层底部反射上来的裂缝是这次产生如此严重裂缝及水损害的主要起因。而产生这种底面裂缝反射上来的状况的主要原因我认为有两个方面:①施工不规范,施工时遇到雨水而并未进行及时的处理---将受雨水侵入的环氧沥青混合料刨掉,从而出现鼓包,且鼓包在施工后并未被发现并及时处理,导致出现早期的微隆起现象,在通车后经过重载行车荷载的循环反复作用将会出现贯穿的裂缝。②初建施工时某些地方碾压不达标,密实度不够,或者拌合时出现的个别拌合不匀的地方。在建成通车后在行车荷载的反复作用下,由于应力集中导致底面开始出现裂缝,从而反射上来。
  在裂缝产生并贯穿后,雨水进入铺装层内部,在车辆大荷载和高速作用下形成非常高的动水压力,在高压水的作用下,环氧混合料和防水黏结层产生脱层,进而黏结层与钢板也会出现脱层,从而使环氧混合料与钢板之间形成脱空。而脱空将增加铺装层的表面拉应力,从而导致其它地方也出现表面开裂,加快了铺装的破坏速度。同样由于雨水的渗入,使得钢板开始生锈,而钢板生锈将产生膨胀作用,而膨胀将产生比较大的膨胀应力,将会加速黏结层与钢板的脱层,同样会加快铺装的破坏速度。
  2.2 小裂缝产生的原因
  在施工工序与过程严格按照规定进行且施工时气候天气环境符合要求的情况下,钢桥铺装层表面的开裂一般都是由面层顶面开始的,即重载和超载车是小裂缝产生的主要原因。这类裂缝都分布于轮迹带上,数量比较多,但裂缝都较短较细。
  3 处治方案及施工工艺
  全桥桥面病害主要就是裂缝,而根据形态和病害程度主要就是表面微小裂缝和贯穿缝。针对这两种由不同原因所引起的裂缝,提出两种不同的处治方案及施工工艺。
  3.1 小裂缝的处治及施工工艺
  由于小裂缝产生时间一般较短,裂缝长度较短,宽度较窄,深度较浅,且都为表面的开裂,水暂时还没有进入铺装体系内部。这类裂缝具体的处治办法为:灌缝处治。其施工工艺为:
  3.1.1 清缝
  用毛刷扫出缝内杂物,再用高强风机出风口紧贴裂缝清理缝内的杂物和残留的水分,直至缝隙洁静、干燥,在缝隙干燥的情况下用砂轮机将裂缝处路面打磨干净,宽度是沿裂缝方向两边各2cm,深度约1mm以内,再用风机将粉尘清理干净。这一过程的作业将使裂缝间及裂缝表面路面干燥洁净,有利于结构层与修补材料的结合。
  3.1.2 灌缝
  将冷补料A、B组分在器皿里充分混和搅拌,灌缝料一次拌制量不宜过多,视情况要在10min内用完。用毛刷将拌合好的环氧树脂灌缝料涂于裂缝处。灌至环氧灌缝料不再下陷为止,最后在其上撒布细集料。
  3.1.3 养生
  灌缝料的养生时间在常温下一般为12h即可达到强度要求,材料固化完全后即可开放交通。
  3.2 贯穿缝的处治及施工工艺
  对于贯穿裂缝,无论是从板体底面反射上来的贯穿缝,还是由表面裂缝发展形成的贯穿缝。这类裂缝板体下面的防水黏结层已经破坏,雨水已渗入板体结构内部,钢板已生锈,环氧混合料板体与防水黏結层及钢板已经脱层。这些地方已不能承受行车荷载作用,所以应该将这些板体结构切开凿除,再重新回填。回填可以采用冷料修补和热料修补两种处治方法。   (1)冷料修补:环氧沥青混合料冷料为将环氧树脂与固化剂混合后直接与集料在常温下拌合而成的环氧沥青混合料。冷补料适用于需要紧急处理,破坏区域零星分散、工程量小的桥面铺装层维修工程。
  (2)热料修补:热料修补采用与原铺装层新建时相同的混合料,在规定的温度下进行拌合并在一定温度下进行摊铺,施工工艺也与新建时一样。热料修补适合于地点集中,工程量较大的桥面铺装层维修工程。
  无论是采用冷补还是热补其施工工艺流程是一样的,区别只是环氧沥青混合料的拌合不同。它们的施工工艺流程为:
  标出需要处理的位置和大概范围→切割并破除损毁部分→清理废料并清扫干净坑槽,并用鼓风机吹干→用球磨机打磨干净→洒布环氧沥青防水粘结层→回填环氧沥青混合料→用夯板碾压密实→层间粘结层→回填环氧沥青混合料→用夯板碾压密实→养生→开放交通
  ①标记:用重物敲击,根据敲击声音(清脆为结合良好,浑浊为出现脱层)判断脱层积水的走向和范围,尽量减少施工范围,然后标记需要处理的范围,按照“圆形方补”的原则标注。
  ②切割:根据所标注的范围,用切割机沿线切割,先用垂直切割机切割,深度为50mm,以免切割到钢板,然后调整切割角度在45度左右,切出锲型的边框根据经验,可以根据实际情况将标记范围内的板体切割成小块以利于清理。
  ③凿除:将切割好的环氧沥青表层,用大小电镐仔细凿除掉,注意凿除时不得凿到钢板。
  ④清理和打磨:将凿除的废料装入编织袋中,运至制定地方,并将槽内的表层料清理干净,特别是边角处,并用鼓风机将槽中浮尘和碎渣清理干净。用球磨机仔细打磨钢板,清除锈迹。
  ⑤涂刷粘结料:由试验人员严格按照设计比例1:2.45进行A、B组分分别的称重并分别加热,A加热到87±3℃、B加热到128±3℃。将组分B倒入组分A中,经电动搅拌器充分拌合1min后,方可将其用于粘结层刷涂。涂布量为防水粘结层0.68±0.05L/m2,层间粘结层0.45±0.05L/m2,涂布应均匀、连续,用量准确,所有接触面都应涂刷。
  ⑥拌制混合料:根据需要拌制的数量,按油石比为6.8%,进行环氧沥青和石料的称量,同时由试验人员严格按照设计比例1:2.95进行A、B组分分别的称重并分别加热,A加热到87±3℃、B加热到128±3℃。。将组分B倒入组分A中,经电动搅拌器充分拌合1min后,同时用另一套加热装置将按级配混合好的石料进行加热到115-120℃之间,将搅拌好的的环氧沥青倒入到石料中,用人工尽快翻拌,搅拌3-4min,混合料应均匀,无花白料为准。
  ⑦回填:首先用竹耙进行找平,用振动小型夯板进行反复夯实。并将环氧沥青混合料与切面的接缝处处理好。铺装后的外观应平整、密实效果好。
  ⑧碾压密实:用小型振动压实机具对回填混合料进行整平压实处理,保证密实度及空隙率。
  ⑨清理:施工结束后应对设备、工具及现场及时进行清理,否则将严重影响下次施工的进行。
  ⑩养生:根据修补材料的不同养生时间也不同,必须养生规定的时间后方可开放交通,否则达不到强度无法承受行车荷载。
  4 对现行养护施工工艺改进的探讨
  对于贯穿裂缝和由表面开始开裂的小裂缝,采用上述处治方案和施工工艺是可行且有效的。
  相反的对于由鼓包引起的,以及由表面裂缝发展引起的刚刚贯穿的裂缝。在很多时候由于其结构强度还存在以及区域面积很小,我们不想将其挖除,而想通过灌缝技术进行处理,使其达到承受行车荷载及阻止病害进一步发展的要求。
  此次在鄂东长江公路大桥的养护工程中,我们针对一些刚刚贯穿的小裂缝思考并具体采取了一些新的措施和工艺。现将其工艺程序简述如下:
  ⑴将裂缝周围清理干净。⑵确定裂缝位置高低,分别在裂缝的最高位置和最低位置,用冲击钻各打一个小孔(必要时增加孔的数量),钻孔位置尽量分布于缝两边。⑶用空压机将孔及缝内灰尘清理干净,用空压机将缝内部的渗水吹出并用热吹风设备将内部吹干。⑷拌制环氧树脂。将环氧树脂、固化剂、稀释劑按照1:1:1的比例混合,充分搅拌。⑸将搅拌均匀的环氧树脂装入黄油枪中,通过压力将树脂灌入位置最低的一个小孔,直至树脂从位置最高的一个小孔内流出(如果多于两个孔,则将其它的孔堵住)。
  但是这种工艺同样也存在一些不足之处,从理论的角度我提出几个针对这种工艺的问题思考:
  ⑴钻孔的地方是否一定是内部积水区域的边界,我们根据经验判断的孔位是否准确,如果不在边界上,是否能将里面的水和污质清理干净。如果钻孔过多那这种工艺是否还有意义。
  ⑵注入的环氧树脂是否一定能起到黏结作用,特别是采用这种工艺处理过一次的裂缝,若多次采用这种工艺,多层环氧树脂可能会出现相互交错现象,而当对于注入的环氧树脂处于一种这样的结构状态,它是否还能承受荷载的作用,是否能够起到黏结作用不出现脱层,这些问题都值得我们进一步深入的去考虑。
  ⑶注入环氧树脂后,在钢板表面原油的三层复合板体系就变为了四层的复合板体系,它抵抗脱层的能力将进一步减弱,在修复后更容易出现脱层现象。
  这些都是我们应该思考和改进的地方,在以后的实际养护维修时应该不断改进养护工艺,这将有助于桥面铺装体系的使用寿命,也能够提高社会经济效益。
  5 小结
  在钢桥建设日益发展的今天,环氧沥青钢桥面的铺装层病害及养护问题日益突出,而各个钢桥面铺装层的施工情况,各钢桥交通量,气候情况等都不尽相同。所以各桥的病害情况及产生的原因也就不尽相同。所以针对不同病害成因我们应该采取不同的施工方案,但施工工艺一般都大致相同。本文以作者实践经验为基础,阐述了钢桥面环氧沥青铺装层病害的施工工艺,为今后环氧沥青钢桥面铺装层的养护维修提供参考。也为以后施工工艺的改进提出了设想,及理论基础。
  因此不断了解各种病害形态,总结病害成因,不断积累施工工艺,对今后养护维修钢桥面环氧沥青铺装层具有重大意义。
  参考文献
  [1]黄卫.大跨径桥梁钢桥面铺装设计理论与方法[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
  [2]李昶,顾兴宇.大跨径钢桥桥面铺装力学分析与结构设计[M].南京:东南大学出版社,2007.
  [3]李洪涛,黄卫.润扬大桥钢桥面铺装实桥实验研究[J].公路交通科技,2005(4):76-78.
  [4]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2003.
  [5]黄卫,钱振东,程刚等.大跨径钢桥面环氧沥青混凝土铺装研究[J].科学通报,2002(24).
其他文献
摘要:杨解君教授的《中国行政法的变革之道——契约理念的确立及其展开》一书,解释和回应了契约手段嵌入公法领域所引发的实践和理论问题。针对传统行政权傲慢、低效与腐化的病症,该书作者开出的药方是权力与契约的融通之道。“契约理念”演绎出来的平等、自由意志、诚信、义务与责任、和解等行政法新理念,对现代国家的合作行政和公私法融合现象均具有相当的解释力,这势必为行政法学研究提供崭新的议题,也是催生新行政法的思想
期刊
摘要:“命令-服从”机制是现代组织的核心运作机制,这在韦伯的官僚制范型中已经得到了精妙的描述。但在这样的机制下,行政人员常常需要面对一种两难情境,这种情境需要个人去判断那些与个人责任相悖的组织义务的对与错、好与坏以及公正还是不公正。行政服从的困境实质上是行政人员的主观责任和客观责任之间的冲突,公共组织设计面临的基本问题是个人自主与集体理性之间的持续张力。从这两项约束条件出发,20世纪40年代开始,
期刊
【摘 要】我国城市大气污染日趋严峻,其中由机动车尾气排放造成的污染所占的比重越来越重要,目前,《能源与环境》课程教材正在不断完善中,且相关内容介绍不完善。本论文以中国为案例,通过多年研究资料的积累,详细地分析了尾气排放污染及控制、清洁燃料利用、存在问题及解决方法等,以深化《能源与环境》课程的教学内容、进一步强化学生对机动车尾气排放污染及控制的认识。  【关键词】能源与环境课程;机动车尾气;污染;防
期刊
【摘 要】当代城市文化建筑中文化与商业复合存在着现实需要和共赢前景。本文选择两个以文艺表演+商业模式主导却各有异同的文化建筑为例,从意象地域性、功能互补性、流线联动性等方面初步探讨文化与商业的复合联动。  【关键词】文化建筑;文商模式;复合联动;效益共赢  1 文化与商业复合联动趋势  随着我国积极发展的不断深入,作为城市发展重要组成部分的城市建筑功能发展研究成为一种新趋势,城市建筑功能复合化成为
期刊
【摘 要】造价管理工作能够降低工程造价,提高经济效益。它是指工程建造中所消耗的人工、材料、机械费用以及利润的总和。工程造价的高低直接反映着投资效益的好坏,因此,造价与质量之间不仅存在着极为密切的关系,但同时也存在着相互的矛盾,那么如何处理好这一矛盾是工程项目管理工作的关键所在,也是我们现在需要研究的一个问题。  【关键词】工程造价;工程管理;工程质量  1 工程造价与质量关系的研究背景  目前,随
期刊
摘要:中国特色社会主义法律体系形成后,我国进入了“后立法时代”。“后立法时代”的地方立法站在了一个新的历史起点上,面临许多新形势、新要求。在立法任务上,既需要更加注重保障法律的有效实施,更加注重社会领域和其他领域立法的均衡发展,更加注重法规的修改完善、和谐统一。在立法质量上,需要彰显“以人为本”,畅通民意表达,突出社会效用,力求单一精细,还需要在更深层次上健全立法机制,适时修改《中华人民共和国立法
期刊
【摘 要】城市给排水建设是城市基础建设的核心部分,也是城市净水、排水、供水的的重要保障。但是由于城市地下水资源的萎缩和供水规模的不断扩大,再加上水资源供给质量不高,使得城市给排水建设面临着许多的问题。本文首先分析了当前我国城市给水排水体系面临的问题,其次,就如何加强城市给排水建设展开了深入的探讨,具有一定的参考价值。  【关键词】城市;给排水建设;污水再生;面临问题;解决措施  随着改革开放进程的
期刊
摘要:我国环境治理行动一般是自上而下由政策驱动,需要通过拓宽社会力量自主参与的途径和方式来提升个体责任的水平。环境公民理论解决了环境治理与个体责任之间的关系问题。在海洋环境治理领域,环境治理的个体责任问题主要与海洋公民这一概念相关联。海洋公民的概念既根植于当前海洋开发、保护和治理的实践活动,也直接脱胎于环境公民的理论研究。海洋公民与环境公民概念的关系,主要体现在实在论基础上和论证逻辑上的同一性。当
期刊
摘要:在福岛核泄漏事件中,各种各样的社会行动者纷纷建构自身以应对核风险,这些建构自身的活动产生了行动主体间的交互影响。福岛核泄漏事件产生的风险互动成为重塑国际社会的重要力量,激发了富裕社会以及自反性现代化对安全的强烈需求。福岛核泄漏事件表明,风险事件既是人类安全需求的对立物,也是安全建构的重要机遇,风险事件的反思和治理会使未来社会更加安全。  关键词:福岛;核泄漏事件;风险社会  [中图分类号]C
期刊
【摘 要】高速公路是我国交通运输系统的重要组成部分,对国民经济的发展和人们生活水平的提高有着重要影响,加强对高速公路隧道工程施工技术分析具有重要意义。  【关键词】高速公路;隧道施工;技术分析  在进行高速公路施工过程中,隧道工程是其中一个重要组成部分,由于其施工具有复杂性,因此,加强对施工技术的控制具有一定的现实性和迫切性。  1 高速公路隧道施工要点分析  1.1 洞口工程  (1)进洞前应当
期刊