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1、1.11.1我国公路概况我国公路概况 最近十几年，我国一直强调以公路建设为重点，有效地加快了放射与网络相结合的国道公路网的建设步伐，特别是高速公路通车里程逐年增长。上个世纪70年代，当欧美发达国家对高速公路已经司空见惯的时候，我国才开始研究规划修建高速公路，直到1985年10月31日，里程为18.5km的上海至嘉定高速公路建成通车，我国大陆才有了第一条高速公路。之后我国的高速公路通车里程以罕见的速度增长，2008年，总规模3.5万公里的“五纵七横”国道主干线系统全面建成，标志着我国高速公路网骨架的基本形成。整个“十一五”阶段，全社会高速公路建设累计投资达2万亿元。第1页/共56页 “到2010
2、年底,全国高速公路总里程将达到7.3万公里,排名列全球第二，仅次于美国。预计我国高速公路里程十二五期间将超过美国。”中国交通运输部部长李盛霖展望未来，充满信心地说。世界各国高速公路通车里程排名情况世界各国高速公路通车里程排名情况第2页/共56页 2004年12月17日，国家高速公路网规划经国务院审议通过。按照国家高速公路网规划的目标，到2020年，我国高速公路网将形成由7条首都放射线、9条南北纵线和18条东西横线组成的大通道，简称79187918网网，总规模要达到8.5 104km，其中主线6.8万公里，地区环线、联络线等其他路线约1.7万公里。见下表。此外，还有2段并行线和30余段联络线。我
3、国我国“79187918”高速公路网高速公路网第3页/共56页1.2.1西部地域特点西部地域特点1.2 1.2 西部地区公路概况西部地区公路概况 西部地区的面积较大，总体位于中国的内陆腹地，占全国总面积的71.7%，西部地区按照地理位置可划分为西北部和西南两个部分，西北地区六省(新疆维吾尔族自治区、甘肃省、青海省、陕西省、宁夏回族自治区、内蒙古自治区)的总面积占国土总面积43%。西北和西南部的地理位置、气候条件、水文地质条件、社会条件、经济条件、交通量、车辆类型等情况有明显的差异。西北地区地处中国内陆腹地，远离海岸，造就其气候、水文、地质、社会、经济、交通等条件具有不同于其他地区的特点如下:第
4、4页/共56页西北地区气候干燥、降水量少，年均降水量约200mm左右，蒸发量却较大;风沙大，尤其是近几年来，沙尘暴频繁发生，使能见度降低，严重影响交通安全和司乘人员的身心健康，使机车部件磨蚀，路面、路基、路肩及边坡风蚀严重;寒暑变化剧烈、冬季寒冷、夏季温热、春秋气温变化大、日照时间长，温差较大等，极端高温可达到40 C，极端低温有一25 C，属于典型的大陆性气候。123由于西北地区以山岭、丘陵、高原、沙漠等地形为主，地面水流少，不良地质情况一般为风化岩石及岩层软弱破碎带。西北地区各省都是少数民族聚居。由于地处内陆，思想文化相对封闭落后，信息闭塞，贯彻执行有关政策及法规相对滞后。第5页/共56页
5、经济落后。根据经济指标比较，西北地区的地区生产总值、工业增加值、固定资产投资、地方财政一般预算收支、对外贸易、社会消费品零售总额、城镇居民人均消费收支等指标偏低，而居民消费价格指数偏高。总之经济实力落后，严重地影响地区的各个方面的发展，尤其是对于已建成高速公路而言，建设起步较晚，通车里程较短，路幅较窄。456交通量小。由于西北地区特有的经济、社会、气候等各方面条件的存在，交通量相对于发达地区及东部沿海地区较少，但是随着经济的不断发展交通量呈现不断上升的趋势，尤其是货车的比重很大。资源丰富。有大量煤炭等天然资源，所以，运输的车型主要以中型载重货车为主，而且由于经济利益的驱使和公路收费标准偏高，超
6、载车辆的运行屡禁不鲜，据调查约有80%以上的车辆超载运输。第6页/共56页1.2.2公路发展概况公路发展概况 虽然西北地区经济相对落后，但是近几年来，随着西部大开发战略的实施，高速公路的建设作为国家基础设施建设的重点，投资力度在不断加大，通车里程逐年增加，为实现区域经济增长、全国高速公路网络化以及国际高速公路网络化而不断提高自身素质。在全国高速公路网规划的前提下，各省纷纷制定出各自的高速公路网络规划，例如内蒙古自治区的“三横九纵十二出口”，陕西省的“三纵四横五辐射”，甘肃省的“8421网”。西北地区部分已建和在建高速公路调查情况见下表。第7页/共56页第8页/共56页第9页/共56页1.2.2
7、养护的主要意义养护的主要意义 我们大家也能看到，在高速公路的运营过程中，西部地区同样出现了严重的早期破坏，不仅对经济相对落后的西部地区是雪上加霜，而且对我国西部大开发战略的实施有严重的不良影响，严重制约着国家高速公路网络化的形成。及时发现并有效修复这些损坏，有利于保持高速公路良好的使用状态和服务水平，有利于向使用者提供安全、快捷、舒适、经济、优美的行车环境，有利于树立高速公路的对外形象，最终提高高速公路的经济效益和社会效益。近几年来，交通部提出了“公路建设是发展，公路养护也是发展，而且是重要发展”的观点，把公路的养护提到一个认识的新高度。养护好一条高速公路与建设好一条高速公路同样重要，甚至更加
8、重要。尤其是再过几年国家高速公路网建成后，高速公路的养护维修工作就显得更重要了。因此及时维修病害，采取先进的养护维修技术，寻求合理的养护管理措施，是当前西北地区高速公路发展函待解决的重要课题。第10页/共56页第11页/共56页2.12.1高速公路沥青路面常见损坏类型高速公路沥青路面常见损坏类型 从外观表现形式上看，半刚性基层沥青路面的损坏形式可分为四大类:裂缝类、松散类、变形类和其他类。再进一步划分，裂缝类常见的有龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝;松散类常见的有坑槽、松散;变形类常见的有沉陷、车辙、波浪拥包;其他类常见的有泛油、修补损坏。其外观特征、分级情况如下表所示：第12页/共56页
9、高速公路路面破损数据调查采集宜采用快速采集的法，以提高检测速度，保证野外调查的安全性，但是由于成高，操作技术困难，一般情况下大多采用人工调查的方法进行采集。经过实地调查发现，西北地区高速公路并没有出现所有的路面损坏类型。对已建成的高速公路破损情况进行调查得出，西北地区高速公路出现的病害有开裂、松散、车辙、拥包、坑槽、修补损坏、桥头跳车等，其中最典型的病害可归纳为裂缝、坑槽、车辙三类。第13页/共56页2.22.2病害类型分析与防治病害类型分析与防治2.2.1裂缝裂缝沥青路面上的裂缝有多种，其形成的原因也是多样，有时是多种原因共同作用造成的，裂缝有横向、纵向、网裂和龟裂。裂缝的危害在于从裂缝处渗
10、入的水分使基层甚至路基软化，导致路面承载能力下降，引发相关病害，加速路面破坏。影响裂影响裂缝轻重程度的主要因素有：沥青和沥青混合料的性质、基层材缝轻重程度的主要因素有：沥青和沥青混合料的性质、基层材料的性质、气候条件、交通量和施工因素料的性质、气候条件、交通量和施工因素。横向裂缝可分为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类:荷载性荷载性裂缝裂缝主要是由于基底弯拉破坏引起的路面反射裂缝;非荷载性裂非荷载性裂缝缝主要是由于温缩或干缩引起的。1）病因分析：）病因分析：第14页/共56页 纵向裂缝可分为两种情况:一种情况一种情况是由于路基压实度不均匀，产生不均匀沉降或冻涨作用所造成的。另一种情况另一种情况是沥
11、青面层分幅摊铺时，摊铺时间过长，或接缝处理不当，接缝处压实度未达到要求，在行车载荷作用下形成的。有时，车辙边缘也会有纵裂缝。当路面结构强度不均匀，局部范围的路基路面整体强度不足或基层失稳以及沥青面层老化，就会形成荷载型裂缝。这种裂缝一般表现为网裂，并在行车作用下发展为块状龟裂。因路面强度和稳定性引起的网裂和龟裂，通常还伴随有路面沉陷变形。裂缝的产生破坏了沥青路面的整体性和连续性，水分通过裂缝渗入基层，侵蚀路基，导致路面承载力降低，还为冻融提供了条件，裂缝成为目前无法避免和根治的一种路面破坏模式。大部分高速公路路面病害的防治是从延缓沥青路面开裂的时间、裂缝产生的条数、开裂可能造成的进水等方面进行
12、预防及修补。第15页/共56页(l)选择抗冲刷能力好、干缩系数小、温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层;(2)选用优质沥青做沥青面层材料;(3)面层沥青选用改性沥青;(4)严格控制施工含水量(5)养生结束后，应立即喷洒透层油，并尽快铺筑沥青面层;(6)裂缝出现后用热沥青混合料或乳化沥青混合料灌注。总之，减轻裂缝的措施通常是从设计和施工方面入手来防止水侵入，但是裂缝并没有有效地被控制。所以，裂缝尤其是横向裂缝仍然是高速公路路面的普遍病害。在出现裂缝后即使及时采取灌注沥青的方法进行修补，效果并不理想。尤其是受到西北地区冬季低温的影响，经历一个冬天又有新的横向裂缝产生，这也是公路界一个令人头疼的
13、问题。2）通常的防治措施）通常的防治措施:第16页/共56页东青路自2002年初出现裂缝后，主要采用了美国进口设备CRAFCO公司生产的supershotmeler设备及其附属的开槽机、灌缝机等新设备，通过几年来的实践证明，新设备、新技术在路面沥青灌缝的应用中取得了明显的养护效果。利用进口橡胶改性沥青材料与灌缝设备进行沥青路面灌缝施工方法:(1)用专用路面开槽机，延裂缝轨迹刻出曲线槽，槽宽12.5mm，槽深20mm的缝;(2)用吹风机将碎料及杂物清理干净;(3)将灌缝用的改性沥青材料用灌缝机的加热设备加热至1902000C;(4)用灌缝机的沥青输出管将改性沥青材料灌入裂缝内，每边宽出10mm，
14、高出原路3mm，撒少量石屑后开放交通;(5)要求施工地面温度不小于40C;(6)要求缝内干燥。在灌缝过程中，施工地面温度应选在40C100C间为好，一般选在3月末至4月中旬。要求刻槽宽度均匀，深度保持一致。缝内与周围杂物清理干净，在切出缝后用喷灯喷烤一遍，灌缝材料加热温度适宜，灌入材料略高于缝口3mm为好，确保灌缝料与原路面的粘结质量，撒砂或石粉以不粘轮为准，待稍冷却后开放交通。3）山东东（营）青（州）公路实例：）山东东（营）青（州）公路实例：第17页/共56页2.2.2坑槽坑槽经过分析，总结产生坑槽的主要原因有:（1）是表面层沥青混凝土施工空隙率过大，级配控制不严，沥青混合料拌和不均匀，碾压
15、不够密实，局部压实不足，增大了表面孔隙，当雨水通过沥青面层空隙侵入到路面结构内部不能及时排出，滞留在沥青混凝土的孔隙中时，水分润湿沥青和集料，使沥青剥落而导致坑槽。（2）是在行车荷载作用下，进入结构层的水会成为动力水，冲刷材料，使各结构层变形增加，强度降低，沥青面层材料产生卿浆现象，出现剥落、松散等病害，最后形成坑槽。（3）沥青材料与骨料的粘结力不足，在行车荷载作用下将导致细集料剥落，增大了路表面的孔隙，引起沥青混合料的抗水损坏的能力降低，形成坑槽。（4）由于我国沥青混凝土路面设计中未对路面结构层内排水系统进行综合考虑和设置，面层下多采用半刚性基层，其透水性较差，路面面层渗水滞留于基层表面，造
16、成面层和基层结合部含水量过大，使面层底部沥青混合料稳定性减弱，造成坑槽。（5）由于沥青面层和基层之间封层施工质量差，未能有效阻止雨水的继续下渗，而渗入水无法排出，长期浸泡基层，在冬季冻胀春季融化和车辆荷载的作用下，致使基层强度丧失，路面基层和面层产生卿浆、坑槽。1）病因分析：）病因分析：第18页/共56页（6）是施工时混合料加热过高，使沥青老化，过早失去粘结力而使骨料散失形成坑槽。（7）是由于面层低温施工、压实不足、造成路面不密实，透水性较大，骨料与沥青失去粘结，逐渐形成坑槽。（8）是骨料采用了憎油性骨料如酸性石料、骨料没有被沥青完全裹覆、骨料与沥青粘结较差而形成坑槽。（9）是大量超载车辆行驶
17、造成路面坑槽破坏。（10）被油污染、千斤顶等外力损伤后未及时养护而逐渐形成的。由于沥青混凝土的不均匀性，坑槽总是首先在局部混凝土孔隙率较大处产生，因此，它是随机分布的一个个孤立的坑洞。沥青混凝土路面出现坑槽破损不仅严重影响路面的平整度和行车的舒适性，而且若不及时对坑槽进行修补，在交通荷载的作用下其破损面会逐渐扩大、加深并连成一片，造成维修费用的急剧增多并危及驾乘车人员的安全。据公路调研得知，西北地区的坑槽主要随机分布在行车道上，深度一般不超过路面厚度。第19页/共56页1）通常的防治措施：）通常的防治措施：坑槽的修补通常有两个修补时期，三种修补方法。两个修补时期:一是春、夏、秋季(4月初10月
18、末)为常规修补期，二是冬季(1月3月末，11月初12月末)和雨天为应急修补期。三种修补方法:热料热补法热料热补法、冷料冷补法冷料冷补法、热料冷补法热料冷补法。后二种方法主要为冬季等特殊天气应急方案。第20页/共56页第五章：季冻区长寿命沥青路面结构层厚度研究第五章：季冻区长寿命沥青路面结构层厚度研究(1)热料热补方法热料热补方法用直尺测定破坏部分的范围和深度，按“圆坑方补”的原则，用三角尺划出纵横线，应与中心线平行或垂直坑槽修补轮廓线，挖出的坑槽要规整，应是长方形或正方形。要用熟练机工，沿坑槽轮廓线进行切割。切割时应严格按照技术人员现场规定的深度进行。用吹风机把切割出来的泥浆全部吹出来，以便于
19、清边。破碎时应由内向外，人工清理废料应及时装车运走。对于路面基层有破坏的还应按照实际破坏的大小进行破碎，然后用水泥稳定碎石进行填补夯实。要用钢丝刷和刮刀清理边缘的泥土，然后用吹风机吹净槽内的杂物。如有渗水的坑槽，要用破碎机将稳定砂基层打一小坑，将渗水用干布或海绵吸干净并吹干。在干净的槽底、槽壁上薄刷一层粘结沥青，随即将拌和好的沥青混合料填入槽内，松铺系数约为1.161.2，用耙子、铁锨将其摊铺均匀，坑槽边缘填入细料。符合填料标准后，将坑槽边缘周围的废料清除干净并回收，用压路机静压，先压接缝处1-2遍，后压中心，最后用振动碾压3-5遍;先压横向，再压纵向，需保证修补后的密实度及平整度。在碾压的同
20、时需注意边缘处是否多料或缺料，多料应及时清除，缺料应及时增加。第21页/共56页（2）冷料冷补法）冷料冷补法此类工艺主要用于应急性修补，通常先要开槽成型，将待补坑槽松散物、灰尘或淤泥清除，倒入冷补料。松铺系数为1.2-1.5，摊铺均匀，保证坑槽周边材料充足。但不要漫散至坑槽边沿外的路面。后用夯锤或振动式路碾机压实。通常使修补后坑槽地表面略高于周围路面约510mm，运行一段时间修补处即会与路面持平。每桶25kg装的冷补材料可修补面积约为50cm50cm、深4.5cm左右的坑槽。使用冷补材料只需要大约10min即可开放交通。第22页/共56页（3）热料冷补法）热料冷补法热料冷补适合于雨天抢救性修复
21、。通常路面在通车几年后，由于雨水会造成路面出现坑槽积水，加深路面的破坏。为了确保行车安全，可以利用热修补设备的加热仓保温热料，沿线填补坑槽。此时不用对原始坑槽进行处理，填满后直接压实，待好天后用加热墙对原修补坑槽接缝处进行加热处理。这样既达到了道路安全防范的应急处理，同时也不影响路面的修补质量，因此这种修补工艺越来越多的被人们采用。第23页/共56页2.2.3车辙车辙1）病因分析：）病因分析：车辙是沥青路面的一种主要损坏形式，多半是发生在实行渠化交通的高等级公路上。经过分析，总结车辙形成有几方面原因:（1）由于自由水侵入沥青面层，使沥青与碎石的粘结力减弱，在行车荷载的作用下，滞留在面层下部的水
22、使矿料，特别是粗碎石表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，使沥青混凝土的强度逐渐减小，直至完全松散，在轮迹下向两侧、(特别是向外侧)挤出，使轮迹带下陷，同时使其两侧鼓起，形成车辙;（2）由于路面基层、路基强度不足，在车辆荷载反复作用下，使面层和基层发生永久性的结构变形;（3）由于高温季节车辆反复碾压沥青面层形成的塑性流动变形和永久性变形，主要是高温时的车辆荷载应力超过沥青面层混合料自身的稳定应力的极限原因。西北地区高速公路的车辙一般在行车道中部，深度约26cm，少数发生在超车道上，一般是在夏季高温时产生。第24页/共56页车辙车辙第25页/共56页2）通常的防治措施有）通常的防治措施有:在夏季高温环境中，
23、极易产生车辙破坏现象。所以增强沥青混合料的高温稳定性是通常的防治方法。(l)使用温度稳定性好的沥青材料;(2)使用改性沥青;(3)使用SMA沥青玛蹄脂碎石;(4)合理选择矿料级配;(5)车辙发生后，采用铣刨，重新摊铺沥青混合料。然而沥青混合料的高温稳定性和低温稳定性是两个截然相反的现象，当沥青混合料能满足高温稳定性要求时，其低温稳定性的要求就不满足了，在冬季温度较低时，路面就会产生温缩裂缝。所以完全从材料入手来解决车辙问题，效果并不理想。采用铣刨后重铺沥青混合料的方法可以根除车辙破坏，但是造价高、保持时间短、同时也影响交通。第26页/共56页第27页/共56页3.1 3.1 技术状况等级分类技
24、术状况等级分类依据公路工程技术标准(JTGB0l-2003)中对桥梁的分类如下表所示。也可根据受力构件的拉、压和弯三种基本受力方式，将桥梁划分为梁式桥、拱式桥、悬吊式桥三种基本结构形式以及它们之间的各种组合。西部高速公路的桥梁大多是混凝土梁桥或板桥。桥梁技术状况评定等级，按照公路桥涵养护技木规范分为一类、二类、三类、四类、五类。采用考虑各部件权重的综合评定方法。同时参照重要部件最差的缺损状况进行综合评定。对于多孔桥，以缺损最严重一孔的重要构件的评分作为全桥总体状况的评定。具体评定方法见下表所示。第28页/共56页第29页/共56页3.2 3.2 桥梁病害情况桥梁病害情况在混凝土桥梁所发生的各种
25、缺陷中，根据其结构类型、构造形式、使用条件、缺陷发生部位和形式的不同，一般可分为表层缺陷和内部缺陷两类。表层缺陷主要有:蜂窝、麻面、露筋、孔洞、层隙、磨损、表面腐蚀、老化、剥落、表面裂缝、掉角、模板走样、接缝不平、构件变形等。内部隐蔽缺陷主要有:混凝土的强度标号、抗渗标号、抗冻标号不足，内部空洞和蜂窝，钢筋的型号、数量、位置不对，焊接质量不良，混凝土保护层不足，钢筋的锈蚀等。第30页/共56页3.2.1桥梁结构裂缝桥梁结构裂缝混凝土梁桥结构出现裂缝的形式很多，根据裂缝产生的原因，一般可分为由自身应力形成的裂缝与荷载作用下产生的裂缝两大类。1)自身应力形成的裂缝自身应力形成的裂缝收缩裂缝:混凝土
26、凝固时，一些水分与水泥颗粒结合使体积减小，形成凝缩;另一些水分蒸发使体积减小，形成干缩。凝缩和干缩合称为收缩。混凝土的凝固干燥过程是从表面向内部逐步发展的，致使表面混凝土先于内部收缩，混凝土构件表面形成拉应力，从而导致表面开裂，产生收缩裂缝。温度裂缝:混凝土受水泥水化放热、阳光照射、大气及周围温度、电弧接等因素影响而出现冷热变化时，将发生收缩和膨胀，产生温度应力，从而致混凝土开裂，产生温度裂缝。第31页/共56页2)荷载作用产生的裂缝荷载作用产生的裂缝弯曲裂缝:混凝土梁受到弯矩作用时在梁底的受拉区域会产生弯曲裂缝，称垂直裂缝。在跨中，弯曲裂缝自下而上发展，在支座附近，弯曲裂缝则是自上而下发展，
27、并且随着荷载的增加，裂缝不断增宽、延伸，裂缝区域逐渐向侧发展。剪切裂缝:往往发生在支座附近，由下部开始，沿与轴向成一定角度开，有时也叫斜裂缝。随着荷载的增加，裂缝区域会向跨中方向扩大。应当注意的是斜裂缝己经发现应当及时处理，以免其延伸到跨中受拉工作区。局部应力引起的裂缝:主要表现在:墩台支座处受较大局部压力;构件突然收到冲击荷载;构件角隅处、预应力梁端锚固端受到较大局部应力而引起裂缝。此外，由于事故、地质灾害等意外因素引起的突发荷载可能会使混凝土构产生断开裂缝及扭曲裂缝。第32页/共56页裂缝在混凝土桥梁上是很常见的病害，对干裂缝不及时处理将会导致钢筋锈蚀、混凝土保护层剥落等其他较为严重的病害
28、，致使构件失效甚至是桥梁毁坏。第33页/共56页3.2.2桥面构造病害桥面构造病害1）桥面铺装）桥面铺装桥面铺装也称行车道铺装，是保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎(或履带)的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并能使车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用。如果桥面铺装层是沥青混凝土，则其可能会出现沥青类路面常见的一些道路病害，例如裂缝、坑槽、车辙等，同时还可能出现铺装层整体推移现象。若桥面铺装层采用水泥混凝土，则应注意其标号不应低于桥面板混凝土的标号。第34页/共56页2）伸缩缝伸缩缝为了保证桥跨结构在气温变化、荷载作用、混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由的变形，就需要是桥面在两梁端与
29、桥台背墙之间设置横向伸缩缝(亦称变形逢)。伸缩缝的构造有简有繁，视桥梁变形量的大小和荷载轮重而异，其作用是不但要保证梁能自由变形，而且要使车辆在设缝处能平顺地通过和防止雨水、垃圾泥土等渗入阻塞。桥梁的伸缩缝形式大致为毛勒伸缩缝、TST伸缩缝、各式橡胶缝。对应的病害主要表现为缝内充满杂物、橡胶条破损、漏水;TST伸缩缝病害主要表现为TST填料的开裂、破损以及缺失。第35页/共56页3）排水系统的病害）排水系统的病害钢筋混凝土结构不易经受时而湿润时而干晒的交替作用。湿润后的水分如接着因严寒而结冰，则损害更重，因为渗入混凝土微细裂纹和大孔隙内的水分，在结冰时会导致混凝土发生破坏，而且水分侵袭钢筋也会
30、使它锈蚀。因此，为防止雨水滞积于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性，除在桥面铺装内设置防水层外，应设置合理有效的排水系统使桥上的雨水迅速引导排出桥外。排水系统的病害主要有以下几点:1）导水管缺失，致使流水侵蚀梁体；2）泄水管的外伸长度不足，致使泄水口处桥跨结构有水侵蚀现象;泄水管(孔)堵塞。3）泄水管缺失，有些桥梁长期存在泄水管缺失现象。第36页/共56页4）钢筋锈蚀）钢筋锈蚀在钢筋混凝土结构中，钢筋处于水泥水化时生成的碱介质中，在这种环境下，钢筋表面会形成钝化膜，可以抑制钢筋的锈蚀过程，加之混凝土层的保护，一般情况下不会产生锈蚀。但是也会由于一些意外破坏等不利因素的影响，使钢筋外露从而产生锈蚀
31、。钢筋锈蚀的早期现象一般是在混凝上表面产生沿钢筋方向的裂缝。严重的可以看到钢筋周围混凝土保护层剥落，钢筋表面生成黑褐色颗粒状锈蚀层，此时应及时地对其进行处理，否则将很快会危及桥梁的正常使用。第37页/共56页5）桥头跳车）桥头跳车桥头跳车也是一种普遍存在的病害现象。桥头跳车对桥台和结构产生过大的冲击力，诱发或加重桥梁的病害;影响桥头伸缩缝的工作性能，加速其破坏过程，降低其使用寿命，使伸缩缝维修、更换频率提高。此外，桥头跳车产生的冲击力对支座也会产生一定程度的危害。下图为桥头跳车引发的路面开裂，乃至产生坑槽，一般经过反复修补仍然不能阻止裂缝的延伸发展。第38页/共56页3.33.3桥梁病害病因分
32、析桥梁病害病因分析3.3.1设计方面的原因设计方面的原因在桥梁设计方案的选择过程中，一般由桥梁地质条件、施工方法、经济指标、使用要求等多方面的因素来决定所选用的结构形式。在实际工作当中，设计人员为了减少一定量的工作量，对于小桥涵没有高度的重视，通常进行模板式的设计，这样会造成一些与实际情况不相符的设计方案，从而导致个别小桥涵在建成后很快出现了病害。在构件的一些特殊部位，如角隅处、预应力钢筋锚固处等，往往会出现异常的部位，对于这些部位的设计缺乏可靠性的计算，经常是靠一些经验性的数据进行设计。设计施工图不够完善。在设计图纸中，钢筋和预应力钢筋的布置往往是存在一定问题的，如钢筋接头部位、锚固处有一些
33、构造钢筋的布置等构造细节，在施工图纸上有时没有标细，因此，在施工过程中会出现错误的处置方法。第39页/共56页3.3.2施工建设期间的不足施工建设期间的不足由于施工中施工单位取用地下水，混凝土拌合用水中硫酸盐含量偏高，致使钢筋发生锈蚀。混凝土在浇筑时可能钢筋比较靠近模板，导致混凝土保护层厚度不足，或者是浇筑完成后保护层处的混凝土漏振或振捣不实，导致桥梁建成后试用期间钢筋发生锈蚀。梁板冬季预制，采用暖棚法加热养护混凝土，由于条件简陋，很难达到规花中规定的升温不超15C/h，降温不超过10C/h的规定，致使混凝土板产生开裂。由于受暖棚面积限制，混凝土板养生时间较短，后移出棚外，由于室外温度低无法洒
34、水，没有得到充分养生。钢筋加工制作在室外进行，由于冬季雪、霜、雾较多，钢筋在露天容易产生锈蚀。施工时不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装。第40页/共56页3.3.3交通量增长和车辆超载现象交通量增长和车辆超载现象随着国民经济的快速发展，高速路上的交通量也在迅速增加，尤其运输建筑材料、煤炭的大型超载车辆不断增多。大型车辆本身行驶速度较慢，其经过桥梁的时候自身的振动频率可能与混凝土梁的固有频率较为相近，因此引起的振动较普通车辆要大。加之超载现象较为严重，大部分运输砂石料车辆的载重量一般在80120t，通过路政部门了解，在查处的超载车辆中运砂车辆总重最大
35、的达168t，单轴重量超过50t，在桥梁的受力计算中，货车超载倍数与对桥梁的实际作用次数就相当于标准轴载的倍数的5次方，这些车辆的载重量远远大于设计荷载，导致桥梁长期处于超负荷的工作状态，加速了病害的发生发展。第41页/共56页3.3.4未设桥面系统防水未设桥面系统防水个别桥梁的桥面构造只做了泄水孔等横向排水系统，并未做专门的桥面铺装防水层。在泄水孔排水不畅时，积水长时间存在于桥面上，像沥青混凝土桥面就会出现坑洞和裂缝，水继续向下渗漏，从而进一步侵蚀到桥面板。第42页/共56页3.3.5清洁工作方面的疏忽清洁工作方面的疏忽高速公路由于其本身条形带状分布特点，大部分工程段远离城镇村庄，且严格控制
36、出入，给清洁工作带来一定的难度，使其不像城市道路那样清洁频繁、方便。一些垃圾易堆积在桥梁伸缩缝和泄水孔当中，由于车辆的反复作用，堆积在伸缩缝中的垃圾不断的被压实，导致伸缩缝不能正常工作。由于高速公路交通量大，不便长时间封闭交通进行清扫，在车辆畅通情况下，保洁人员可能草草完成清扫作业而忽略了对伸缩缝及泄水孔的清理。堆积在泄水孔中的杂物垃圾也会随着水的下渗力的作用下逐渐密实。第43页/共56页3.3.6大气等环境的影响大气等环境的影响为保证道路安全畅通，冬季桥涵构造物除雪应急会采用施撒食盐(NaCI)的方法，撒盐可快速除冰雪，但由于NaCI极易融于水并快速发生反应形成原电池，加速铁的水解，使钢筋腐
37、蚀生成Fe(OH)3，然后失水变成氧化铁即铁锈，从而降低了钢筋与混凝土的附着力，铁锈体积膨胀还会使混凝土沿钢筋方向碎裂，导致桥板破碎。由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2倍4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。此外，生物风化对桥梁构件病害发展的促进作用也不能忽视，如墩台遍布青苔、桥台护坡长满荒草等。第44页/共56页3.43.
38、4桥梁病害防治桥梁病害防治3.4.1板间混凝土铰缝渗水、脱落板间混凝土铰缝渗水、脱落将旧铰缝混凝土彻底凿除，清洁表面，设置交叉钢筋，重新搭接水平钢筋，浇注新的铰缝混凝土，捣实，使主梁形成整体，改善铰接板梁的荷载横向分布，从而提高桥梁的承载能力;加强桥面防水，对桥面铺装有损坏的，凿除损坏部位重新浇筑，并剔除浮浆、凿毛，可以做一层M-1500防水层和一层SBS改性沥青防水;将TST假缝破损处用沥青砂灌注，并捣实防止向下渗水。第45页/共56页3.4.2桥梁墩桩桥梁墩桩对于地下水位高、盐碱度超标等原因，墩桩锈蚀、涨裂较多的桥梁起早加固。加固方法有：(l)对墩立柱桩头外露、混凝土脱落及钢筋锈蚀等问题，
39、采用钢护筒包裹的方法进行加固处理，方法及步骤为:对立柱桩头进行围堰;清除围堰内污水及淤泥;在凿除桩头的无效混凝土后，对钢筋进行除锈，为防止钢筋进一步锈蚀恶化，对其表面涂刷环氧浆液进行防锈封闭;采用内径适中、厚度合理（一般8mm）的钢护筒进行围堰;在钢护筒围堰内浇筑水泥混凝土，并振捣密实。(2)对立柱整体性胀裂问题，采用10cm厚度的聚丙烯纤维混凝土外包的方法进行加固，其方法及步骤为:对立柱钢筋锈蚀、混凝土胀裂脱落等缺损进行处理;用环氧胶液对钢筋及混凝土表面进行涂抹;采用10cm厚度的聚丙烯纤维钢筋混凝土外包的方法进行加固处理。第46页/共56页3.4.3钢筋防锈蚀钢筋防锈蚀对于钢筋锈蚀问题，在
40、出现锈蚀的区域，修复时，首先要清除所有锈蚀区域的混凝土，然后对钢筋采用喷砂法和超高压水枪进行喷射除锈处理，如果钢筋严重锈蚀，应根据验算结果确定修复部位并增加钢筋数量，以确保钢筋含筋率，然后浇筑高强混凝土。当混凝土层较薄无法立模施工时，可采用喷射混凝土浇筑。同时，还可以采用物理方法防锈:如钢筋表面增加环氧树脂涂层，在发达国家带有环氧树脂涂层的方法被广泛应用于桥梁等工程建设中。良好的涂层能有效防止钢筋锈蚀，大大延长结构使用寿命。另外，在经常接触水的表面增加环氧树脂或其他高分子材料作为防水层，改善表面防水，也可以达到防锈蚀的效果。阴极防护是钢筋防锈蚀的电化学方法，是根据电化学原理避免钢筋锈蚀。第47
41、页/共56页3.4.4钢筋防锈蚀钢筋防锈蚀裂缝是桥梁中较为普遍的一种病害。对裂缝处理不及时往往会诱导其他的桥梁病害发生，如钢筋锈蚀、混凝土剥落等，使桥梁的使用寿命严重缩短。应加强对梁板裂缝的观察，定期检查裂缝的宽度、分布及数量。对于梁板裂缝，采用如下方式处理裂缝:首先将钢筋粗锈层和混凝土疏松层去除，用草酸类清洗剂进行表面处理，随后用热水将酸液洗去，待干燥后涂刷偶联剂(目的是提高金属表面、硅表面与防腐胶粘剂的结合)，然后根据损坏破损面的程度，选取干净的不同规格粒径石英砂和补强剂(氢氧化铝粉)配制成不同稠度的防腐胶粘剂进行灌注或涂刷，防腐胶粘剂固化后形成一层膜。第48页/共56页防腐胶粘剂属于低分
42、子性质，渗透力强、极性好、键合力大，固化生成的膜能够隔绝各种腐蚀介质侵入腐蚀，具有防酸碱介质腐蚀和汽车尾气腐蚀的作用，而且耐水、耐汽车高频振动率的破坏和太阳紫外线粉化。防腐胶粘剂的最大特点是能够带锈处理，它能与钢筋表面的锈层产生化学反应，络合成一层高强度防腐蚀层。胶粘型防腐膜耐试剂腐蚀指标如下表所示。第49页/共56页3.4.5桥面铺装桥面铺装1）灌缝）灌缝当前，受设计水平、铺装材料和经济性的制约，桥面铺装开裂具有一定的不可避免性，在桥面铺装开裂后，分析裂缝产生的原因、选择合适的修补方法和处理的最佳时机显得尤为重要。对由于温缩应力或支座顶面负弯矩所造成的横向开裂，一般选择在冬季气温降低后进行灌
43、缝。对纵向裂缝，应作详细的原因分析，对由于单板受力所造成的纵向开裂，一般宜采用桥面铺装改造(凿除原铺装层，全部采用钢筋混凝土重新铺筑铺装层)的方法进行处理，从根本上改善桥梁的整体受力性能。第50页/共56页2）局部挖补）局部挖补面层沥青混凝土损坏时，将损坏部位切成规则的矩形，喷洒足量的粘层沥青确保粘接良好，用路面养护车进行加热，铺筑沥青混合料与原桥面标高保持一致碾压成型。此类处理法适用于桥面局部拥包、坑槽等病害，病害程度较轻微。第51页/共56页3）桥面铺装改造）桥面铺装改造处治方案，具体如下:(l)凿除桥面铺装层重新铺筑凿除桥面铺装层重新铺筑改变桥面铺装结构，将防水混凝土的厚度增加，用以增大
44、桥面板的计算厚度和实际的横向联系作用。出于美观和功能性的考虑，在防水混凝土铺装层上还加铺一层0.5或1cm厚的稀浆封层或改性沥青防水层等。加粗、加密钢筋网，即加大钢筋的直径和减小钢筋之间的距离;当防水混凝土足够厚时(13.5cm左右)，通常设置上下两层钢筋网来增强桥面铺装的横纵向整体性;提高防水混凝土标号，并在其中适量掺加聚丙烯纤维，改善混凝土的抗裂、抗渗性能;在梁板顶面植筋，锚固筋顶部与上层铺装钢筋网焊接，加强桥面铺装与梁板的共同作用。第52页/共56页(2)凿除铰缝混凝土重新浇筑凿除铰缝混凝土重新浇筑提高铰缝混凝土的标号为40号;对于跨径不小于8米的桥涵构造物，在铰缝中增设铰缝钢筋以及铰缝
45、顶面增加铰缝连接钢板，加强梁板的横向联系;而对跨径小于8米的桥涵构造物，在铰缝顶面增设铰缝联结钢板，加强梁板的横向联系。(3)板底粘贴碳纤维布或钢板板底粘贴碳纤维布或钢板单板受力的桥梁如果得不到及时加固处理，其单板的承载能力势必下降，为提高桥梁单板的承载能力，在行车道板底粘贴一层碳纤维布或钢板用以提高单板的承载能力，提高桥梁的安全度。第53页/共56页总结总结用了这么长的时间和大家简单探讨了养护方面的路桥病害和防治的一些问题。我个人认为，我们养护管理人员的工作压力很大，担子很重，因为高速公路养护管理是高速公路运营管理中不可缺少的一个重要内容，养护管理好一条高速公路与建设好一条高速公路同样重要，它是公路事业健康持续发展的重要保障。第54页/共56页谢 谢第55页/共56页感谢您的观看！第56页/共56页