白洋長江公路大橋主橋橋面鋪裝方案研究

涂洪濤，趙百磊

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056)

1 工程概況

白洋長江公路大橋位于長江中游宜昌至枝城河段，是宜昌至張家界高速公路重要控制性工程。該橋為雙塔單跨1 000 m的懸索橋，鋼混組合梁，橋面寬33.5 m。鑒于其變形大、跨徑長、受力形式復雜等特點，橋面鋪裝受力比較特殊，為此對其進行了特殊的橋面鋪裝設計。

2 國內(nèi)橋面鋪裝調(diào)研

在項目設計前期，對國內(nèi)已建類似橋梁的鋪裝使用情況進行調(diào)研，為選擇滿足本項目使用條件的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)提供實踐經(jīng)驗和技術(shù)支撐。

2.1 湖北四渡河長江大橋

四渡河長江大橋為主跨900 m的懸索橋，主橋采用縱向鋼工字梁與混凝土橋面板的組合形式，橋面寬24.5 m。主橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)為：1 cm橡膠瀝青應力吸收層+改性乳化瀝青+6 cm橡膠瀝青間斷級配混合料(AR-GAR13)。

2.2 湖南矮寨大橋

矮寨大橋位于渝長長沙高速公路吉首-茶洞段，是一座主跨1 176 m雙塔懸索橋，橋面行車道采用鋼縱梁與混凝土橋面板的結(jié)合方式。主橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)為：4.5 cm改性瀝青SMA+3.5 cm澆筑式瀝青混凝土+纖維增強溶劑型粘結(jié)劑。

2.3 武漢鸚鵡洲長江大橋

武漢鸚鵡洲長江大橋是我國首座三塔四跨地錨式懸索橋，主橋跨徑布置為(200+2×850+200)m，鋼混組合梁結(jié)構(gòu)。主橋采用高粘改性瀝青混凝土(SMA-16)5 cm+高粘應力吸收粘結(jié)層1 cm+DPS(滲透結(jié)晶型防水涂料)防水層鋪裝方案。

2.4 湖北忠建河大橋

忠建河大橋為恩來高速公路的控制性工程，主跨400 m的雙塔雙索面鋼桁加勁梁斜拉橋。主橋采用4 cm改性瀝青SMA-13+6 cm中粒式SBS改性瀝青混凝土(AC-20C)+防水粘結(jié)層的鋪裝方案。

以上橋梁建成通車至今，運營情況良好，橋面病害較少。通過調(diào)研，當前大跨徑組合橋面系橋面的鋪裝材料主要有澆筑式瀝青混凝土、改性SMA以及改性AC等，其中，大多數(shù)橋梁上面層采用改性SMA，下面層澆筑式瀝青混凝土、改性SMA以及改性AC均有采用。

3 主橋橋面鋪裝設計

3.1 設計要求

根據(jù)本項目的交通與環(huán)境條件，橋面瀝青鋪裝對以下幾方面有較高的要求。

(1)抗車轍性能；(2)面層與橋面板抗?jié)B性和粘結(jié)性；(3)抗滑性能；(4)其他：如適應橋面不平整的能力、與橋面良好的接觸狀態(tài)、負彎矩區(qū)較好的變形隨從能力等。

3.2 方案比選

根據(jù)上述調(diào)研結(jié)果，并結(jié)合白洋長江大橋受設計荷載限制，路面結(jié)構(gòu)總厚不宜超過8 cm的要求，本項目提出以下三種鋪裝方案進行對比分析。

表1 三種典型橋面鋪裝方案對比分析

3.3 設計方案

綜合考慮使用壽命、施工條件、施工工藝以及造價等因素，推薦白洋長江公路大橋主橋采用雙層高粘高彈改性SMA鋪裝方案。具體如下。

(1)鋪裝上層：高粘高彈改性SMA-13 40 mm。

(2)粘層：PCR改性乳化瀝青，灑布量0.3～0.6 kg/m2。

(3)鋪裝下層：高粘高彈改性SMA-13 40 mm。

(4)防水粘結(jié)層：熱噴高粘高彈改性瀝青同步碎石封層(瀝青灑布量1.2～1.4 kg/m2，4.75～9.5 mm玄武巖碎石覆蓋面積60%～70%)。

(5)混凝土粗糙化處理：拋丸除漿，要求構(gòu)造深度≥0.4 mm。

該方案具有如下優(yōu)點：

(1)高粘高彈改性瀝青是特種改性瀝青，具有高延度、高粘度、高彈性恢復以及良好的低溫抗疲勞開裂和高溫抗變形能力。

(2)高粘高彈瀝青防水粘結(jié)層是用于橋面板與瀝青混凝土鋪裝層之間的界面功能層，起粘結(jié)、防水、防止反射裂縫等作用。在混凝土表面噴丸打毛后，采用熱撒1.2～1.4 kg/m2高粘高彈瀝青同步碎(4.75～9.5 mm玄武巖碎石，覆蓋率60%～70%)作為防水粘結(jié)層時，混凝土與瀝青混凝土層間抗剪強度大于1.2 MPa，粘結(jié)強度達到0.7 MPa，且在0.7 MPa水壓力下1 h不透水，并能夠有效阻止混凝土板的裂縫反射和水滲入混凝土梁內(nèi)。

(3)SMA-13高粘高彈改性瀝青混合料是利用高粘高彈改性瀝青制備的瀝青馬蹄脂碎石混合料，具有良好的低溫抗疲勞開裂、抗車轍和抗水損害等性能。

4 原材料

(1)高粘高彈改性瀝青：其技術(shù)要求應符合表2的規(guī)定。

表2 瀝青技術(shù)要求

(2)粗集料：采用玄武巖或輝綠巖，具體技術(shù)指標應滿足表3要求。

(3)細集料：細集料采用粒徑15 mm以上碎石現(xiàn)場生產(chǎn)的機制砂，具體技術(shù)要求見表4、表5。

(4)礦粉：礦粉采用與瀝青粘附性達到5級的石灰石磨制而成，石料中的泥土雜質(zhì)應清除干凈。并控制礦粉0.075 mm篩孔通過率宜在80%～95%之間。

表3 SMA-13粗集料技術(shù)要求

表4 細集料質(zhì)量技術(shù)要求

表5 機制砂規(guī)格技術(shù)要求

(5)纖維：根據(jù)SMA瀝青混合料的瀝青用量大的特性，并為了進一步改善瀝青膠漿的粘彈性力學性能，提高其路用性能及耐久性能，摻加纖維穩(wěn)定劑，摻量為0.25%～0.3%。

5 結(jié) 語

高粘高彈改性SMA具有良好的變形協(xié)調(diào)性、低溫抗裂性、耐疲勞性、高溫穩(wěn)定性，能很好滿足大跨徑鋼混組合梁對橋面鋪裝的技術(shù)要求，而且施工工藝簡單，工程造價較澆筑瀝青(GA)低。同時，本文針對白洋長江公路大橋的交通、氣候、結(jié)構(gòu)條件，通過試驗提出原材料的技術(shù)要求，對今后類似工程設計和施工具有一定的參考意義。