南昌洪都大橋、英雄大橋鋼箱梁橋橋面澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)淺析

吳雪榮

摘要：對(duì)鋼箱梁橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)與材料研究，以適應(yīng)洪都大橋、英雄大橋的使用條件非常必要，能夠確保橋梁結(jié)構(gòu)安全性和橋面鋪裝使用耐久性。

Abstract： It is necessary to study the structure and material of the deck pavement of steel box girder bridge to meet the use conditions of the Hongdu Bridge and the Yingxiong Bridge and to ensure the safety of the bridge structure and the durability of the bridge deck pavement.

關(guān)鍵詞：洪都大橋；英雄大橋；鋼箱梁橋；瀝青混凝土；橋面鋪裝

Key words： Hongdu Bridge；Yingxiong Bridge；steel box girder bridge；asphalt concrete；bridge deck pavement

中圖分類號(hào)：TU528.42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）18-0149-02

1 鋼橋面鋪裝概述

隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展和橋梁建造技術(shù)的日趨成熟，使得以高速公路為代表的基礎(chǔ)設(shè)施和市政道路擴(kuò)建得到了迅猛的發(fā)展。作為公路建設(shè)的一部分，正交異性鋼橋面體系由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而成為鋼箱梁橋建設(shè)中常采用的橋面板體系，并且得到了越來越多的應(yīng)用。

南昌洪都大橋、英雄在橋是城市總體規(guī)劃“三環(huán)十一射”交通主框架的一部分，該橋的建設(shè)，將對(duì)促進(jìn)一江兩岸城市布局和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。洪都大橋（南主橋）主跨為85m+195m+85m雙塔單纜面自錨式懸索橋；英雄大橋（北主橋）主跨為188m+88m獨(dú)柱斜塔空間扭面北索斜拉橋。鋼箱梁橋作為一種大跨徑的主要結(jié)構(gòu)，目前在南昌，甚至江西省，應(yīng)用的比較少。因此，對(duì)于在江西這種亞熱帶濕潤氣候特色條件下，進(jìn)行鋼箱梁橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)與材料研究，以適應(yīng)該橋的使用條件非常必要，能夠確保橋梁結(jié)構(gòu)安全性和橋面鋪裝使用耐久性。

2 鋼橋面鋪裝病害調(diào)查及成因分析

與普通路面鋪裝相比，橋面鋪裝是一種較為特殊的鋪裝工程，該鋪裝在長期使用中受到自然因素、行車荷載等諸多影響，導(dǎo)致其破壞相比普通路面鋪裝更為特殊，不僅具備普通路面鋪裝常見的破壞類型，還同時(shí)具有自身特有的破壞類型。本文通過分析鋼橋面瀝青鋪裝層破壞類型，在研究其破壞機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出如何解決橋面鋪裝工程中存在的弊端及不足。

2.1 鋼橋面鋪裝病害調(diào)查

2.1.1 裂縫（縱向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)裂等）破壞 在當(dāng)前的橋面鋪裝中最常見的病害之一便是裂縫，裂縫的產(chǎn)生主要是由于橋面鋪裝層在長期受到行車荷載的反復(fù)作用下，導(dǎo)致鋪裝層開裂破壞，主要是由于其承受了過大的拉應(yīng)變而造成的破壞。通常該破壞發(fā)生在U型肋或橫隔板部位，因?yàn)檫@些部位負(fù)彎矩引起拉應(yīng)變較大或者橋面板變形較大。引起開裂破壞的主要原因有：汽車荷載，超載車輛使得鋪裝面層產(chǎn)生的拉應(yīng)力過大而開裂，重交通的反復(fù)作用使得瀝青鋪裝層產(chǎn)生疲勞開裂；橋梁系剛度不足，鋼橋面板厚度設(shè)計(jì)偏薄，U型肋寬度或間距過大等，導(dǎo)致橋面系整體剛度不足，鋪裝層難以有效地分散或承受局部輪載，整體協(xié)調(diào)變形，而出現(xiàn)開裂破壞。混凝土鋪裝層疲勞性能不足和鋪裝層剛度過大，在交通荷載的作用下，反復(fù)彎曲變形，在接近或達(dá)到其疲勞壽命后，即發(fā)生開裂破壞。對(duì)于環(huán)氧混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)，早期裂縫（龜裂、網(wǎng)裂、縱向開裂等）表現(xiàn)的更為明顯，這與鋪裝層混合料模量過高有關(guān)系，較高的不能在交通荷載的作用下與橋面板協(xié)同變形而出現(xiàn)的。

2.1.2 車轍破壞 橋面在我國這種特殊的使用條件下，車轍對(duì)于變通瀝青混凝土鋪裝存在致命性破壞作用。車轍是高溫環(huán)境下，汽車荷載反復(fù)作用在瀝青路面，從而產(chǎn)生的豎直方向永久變形的積累。因此，在橋面鋪裝層設(shè)計(jì)時(shí)車轍是必要的考慮因素，尤其是高溫、重載條件下。車轍產(chǎn)生原因主要有：從內(nèi)部和外部兩方面分析車轍產(chǎn)生原因，內(nèi)部因素：鋪裝層自身結(jié)構(gòu)和材料熱穩(wěn)定性不佳，很難經(jīng)受住汽車長時(shí)間的反復(fù)荷載作用，極易出現(xiàn)永久變形；外部因素，自然條件因素，氣溫高、環(huán)境惡劣等，交通因素，交通量大，超載車輛多等。

2.1.3 推移、擁包破壞 行車荷載引起的垂直力和水平力，綜合作用在橋面鋪裝層產(chǎn)生的剪應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致推移、擁包破壞。若層間粘結(jié)強(qiáng)度不足，或者瀝青混合材料自身的抗剪強(qiáng)度不足，那么該破壞就可能存在。

2.1.4 鼓包破壞 鼓包是橋面鋪裝特有的一種破壞類型。該破壞的出現(xiàn)是由于在橋面板和鋪裝層之間存在油污、水分等，而油污、水分等高溫作用下會(huì)氣化，但無法將氣體排除，只能不斷膨脹體積，如此便形成了鼓包破壞。此外，該破壞也體現(xiàn)在北方地區(qū)橋面鋪裝中因水集結(jié)冰。鼓包破壞究其原因是施工控制不嚴(yán)，在每道工序施工前，未能對(duì)層間界面清理干凈，或未按規(guī)定的氣溫、濕度等要求施工而引起的。

2.1.5 坑槽等其它破壞 坑槽破壞的形式比較多，出現(xiàn)的部位也無規(guī)律，受影響的因素也比較多，如混合料離析、空隙率偏大，維修處治不當(dāng)?shù)鹊?，都?huì)引起坑槽破壞。

鋼橋面鋪裝的破壞形式不止上述幾種，還包括鋪裝表面局部松散、泛油、輪跡帶表面光滑；使用材料抗磨光功能或者行車磨耗作用不足，導(dǎo)致的鋪裝抗滑性能不足；在長期行車荷載作用下，伸縮縫與鋪裝結(jié)合部位形成錯(cuò)臺(tái)。

2.2 主要原因分析

2.2.1 重交通量、重交通荷載 對(duì)交通量的增長率預(yù)測(cè)不合理，實(shí)際的交通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了建設(shè)初期的預(yù)測(cè)交通量，路面一開通就處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)前，在運(yùn)營的車輛中，50%的運(yùn)輸車在超載運(yùn)營，部分重載車的實(shí)際載重超出了額定荷載100%，接地輪胎壓力超過1.2MPa的車輛頻頻出現(xiàn)。在火熱的夏天，少量這種超載車輛，就足以使瀝青混凝土鋪裝整體破壞。

2.2.2 氣候條件惡劣 大跨徑橋梁集中在長江中下游、沿海地區(qū)，主要施工城市是廣州、上海、南京、武漢、重慶等，這些地區(qū)的氣候特點(diǎn)是夏季長，且氣溫高，橋面瀝青混凝土鋪裝層長時(shí)間處于60℃左右，經(jīng)常會(huì)超過70℃，再加上重交通荷載的影響，極易導(dǎo)致病害和破壞出現(xiàn)。

2.2.3 鋪裝層混合料性能欠佳 作為特殊道面鋪裝工程，復(fù)雜的受力條件和苛刻的使用環(huán)境，要求橋面鋪裝用混合料具有優(yōu)良的綜合性能，如高溫抗車轍性能、抗疲勞開裂性能等等，能夠滿足在重載、高溫條件下橋面鋪裝的使用要求?，F(xiàn)有的鋪裝結(jié)構(gòu)很難完全適應(yīng)這種使用條件。環(huán)氧瀝青混凝土解決了高溫穩(wěn)定性問題，但其開裂、坑槽、修補(bǔ)困難等問題逐漸都暴露出來了，給后期運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)管理帶來了很大麻煩。

2.2.4 橋面鋪裝防水結(jié)構(gòu)體系重要性認(rèn)識(shí)不足 設(shè)計(jì)橋面鋪裝時(shí)，若僅僅依靠單一的防水粘結(jié)層來設(shè)計(jì)橋面防水結(jié)構(gòu)體系，其隔水和防水效果必定無法差強(qiáng)人意，應(yīng)該考慮鋪裝層混合料同樣具有防水效果，與防水粘結(jié)層共同組成橋面鋪裝防水結(jié)構(gòu)體系。橋面鋪裝防水具有舉足輕重的作用，一旦防水效果不佳，水滲入進(jìn)來，不僅會(huì)加速其結(jié)構(gòu)破壞，更會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全造成極大威脅，后果不堪設(shè)想。因此，必須采取有效措施做好橋跨結(jié)構(gòu)的防水，忽視橋跨結(jié)果的防水，將在后期遭受到深重打擊。

2.2.5 鋼橋面板剛性不足 在早期建設(shè)的幾座經(jīng)常出現(xiàn)病害的大跨徑橋梁中，橋面板的剛性欠缺。在重交通作用下，橋面板產(chǎn)生了較大的變形，橋面鋪裝層隨著鋼橋面產(chǎn)生這種大幅度的反復(fù)彎曲變形，使得混凝土性能疲勞、衰退，當(dāng)反復(fù)彎曲變形逐漸超出了瀝青混凝土所能容許的豎向變形范圍時(shí)，沿U形肋部位，產(chǎn)生了縱向開裂。

2.2.6 施工工藝控制不到位 受我國施工機(jī)械與施工管理水平的影響，即使同樣的結(jié)構(gòu)，國內(nèi)的施工隊(duì)伍所形成的產(chǎn)品無法與國外工程相媲美。很多技術(shù)從國外引進(jìn)后，短時(shí)間內(nèi)很難在國內(nèi)得以成功應(yīng)用。這除了自身的原因外，還與施工管理人員對(duì)工程重要性認(rèn)識(shí)不足，工程質(zhì)量控制不到位，施工人員素質(zhì)低等都有關(guān)。

2.2.7 其它因素 建設(shè)單位在橋面鋪裝設(shè)計(jì)、施工、管理中，對(duì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一性及體系防水理念認(rèn)識(shí)不足往往只強(qiáng)求鋪裝的表面功能性作用，而忽視其結(jié)構(gòu)耐久性。橋面結(jié)構(gòu)雖然在短期內(nèi)未出現(xiàn)破壞，但實(shí)際在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性已經(jīng)遭受到威脅。

3 鋼橋面鋪裝施工實(shí)施

3.1 鋪裝施工前準(zhǔn)備 鋼橋面鋪裝施工前應(yīng)根據(jù)合同要求準(zhǔn)備好各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備、試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備、相關(guān)材料及全面的施工組織設(shè)計(jì)。檢查所有設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)；檢查所有計(jì)量設(shè)備是否精準(zhǔn)；檢查所有操作人員是否到位。

3.2 試驗(yàn)路鋪裝 在引道或其它道路選擇約500m2路段作為鋼橋面鋪裝試驗(yàn)路段。通過試驗(yàn)路鋪裝工程，確認(rèn)鋼橋面鋪裝施工工藝，檢驗(yàn)施工機(jī)具，完成對(duì)鋪裝混合料生產(chǎn)配合比的驗(yàn)證工作，建立施工、質(zhì)量控制制度，使技術(shù)人員及操作人員熟練掌握鋼橋面鋪裝施工工藝。試驗(yàn)路主要施工工藝按鋼橋面鋪裝施工工藝的規(guī)定進(jìn)行。

3.3 橋面鋪裝施工實(shí)施

3.3.1 噴砂除銹及防腐層 噴砂前應(yīng)檢查鋼橋面板的外觀，確保表面無焊瘤、飛濺物、針孔、飛邊和毛刺等，否則必須通過打磨加以清除，鋒利的邊角必須處理到半徑2mm以上的圓角。用清潔劑或溶劑清洗鋼橋面板表面的油、油脂、鹽分及其它臟物。用高壓清水清潔，直至無油污、塵垢為止。

3.3.2 防水粘結(jié)層 檢驗(yàn)合格后，在3h內(nèi)實(shí)施防腐涂層，當(dāng)采用噴砂施工時(shí)，可用重量比為25%的二甲苯稀釋。噴涂過程中宜人工用干燥滾筒補(bǔ)刷任何流淌。底涂層用量100～200g/m2，干膜厚度約為50um。

3.3.3 澆筑式瀝青混合料的施工 因?yàn)闈仓绞亲粤鞒尚蜔o須碾壓的瀝青涂料，因此，鋪裝下層的攤鋪使用澆筑式專用攤鋪機(jī)。運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的澆筑式瀝青涂料應(yīng)進(jìn)行流埃爾試驗(yàn)，符合設(shè)計(jì)要求后，方可攤鋪：

邊側(cè)限制。澆筑式瀝青混凝土在220～250℃攤鋪時(shí)具有流動(dòng)性，需設(shè)置邊側(cè)限制，防止混合料側(cè)向流動(dòng)。邊側(cè)限制采用約35mm厚、300mm寬的鋼制或木制擋板，設(shè)在車道連接處的邊緣。根據(jù)鋼板表面平整度的情況，用不同厚度的鐵片或木片調(diào)節(jié)，以達(dá)到保證鋪裝表面平整的目的。

厚度控制。在攤鋪之前，根據(jù)鋼板表面情況進(jìn)行測(cè)量放樣，確定一定間隔某一點(diǎn)的攤鋪厚度，然后調(diào)整導(dǎo)軌的高度及邊側(cè)限制板，從而確定攤鋪厚度。攤鋪機(jī)整平板有自動(dòng)的水平設(shè)備控制，按照側(cè)限板高度攤鋪規(guī)定厚度的路面。

3.3.4 改性乳化瀝青粘層 在鋪裝下層鋪筑完畢之后，設(shè)置改性乳化瀝青粘層。改性乳化瀝青粘層的施工應(yīng)對(duì)改性乳化瀝青生產(chǎn)及滿布均具備實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì)伍施工。粘層用性性乳化瀝青采用重交AH-70#瀝青加入2%以上改性劑制作而成，乳化制備成性能穩(wěn)定的改性乳化瀝青。改性乳化瀝青粘層用量為300～500g/m2。改性乳化瀝青粘層在鋪裝面層混合料攤鋪前一天施工（必須在面層混合料攤鋪8h前完工），要求灑布均勻并基本滿布。

4 小結(jié)

就江西南昌洪都大橋、英雄大橋在施工過程中所遇到的一些施工問題，相關(guān)單位互相協(xié)作，提出了一些有效的預(yù)防處治措施，采用復(fù)合改性瀝青，作為橋面鋪裝澆筑式瀝青混凝土用瀝青結(jié)合料，使得混合料的綜合性能有一定的改善的同時(shí)，降低材料的成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳小周，陳先華，王曉，王建偉.澆注式瀝青混凝土在鋼橋面中央分隔帶鋪裝中的應(yīng)用[J].交通科技，2007（03）.

[2]陳小兵，徐利彬，羅瑞林，劉晗.縱坡對(duì)鋼橋面鋪裝層力學(xué)響應(yīng)的影響（英文）[J].Journal of Southeast University（English Edition），2018（01）.

[3]路凱冀，周成昀，曾蔚，王旭東.膠粉復(fù)合改性瀝青混凝土在鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用研究[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2007（02）.