國內(nèi)典型鋼橋橋面鋪裝使用現(xiàn)狀調(diào)查與分析

王 亮，慕海瑞，趙國云

（1.深圳市國晨造價咨詢有限公司重慶分公司，重慶 400050；2.重慶鵬方路面工程技術(shù)研究院有限公司，重慶 400054）

0 引言

目前國內(nèi)鋼橋面主要采用澆注式瀝青混凝土（GA）和環(huán)氧瀝青混凝土（EA）兩種鋪裝體系，雙層SMA在早期的鋼橋面鋪裝中應(yīng)用較多，但因為易產(chǎn)生車轍、裂縫和坑槽等早期破壞，近年來在大跨徑鋼橋面鋪裝中較少應(yīng)用。還有一種ERS鋪裝體系，在宜昌長江公路大橋等部分鋼橋面鋪裝中使用。相對于世界其他各國的鋼橋面鋪裝，國內(nèi)鋼橋面具有氣候早晚差異大、冬夏差異大和南北差異大，及公路交通量繁重和重載超載車輛多的特征，加之鋼箱梁具有較強的熱傳導(dǎo)性和儲熱效應(yīng)，以及鋪裝層復(fù)雜的受力狀態(tài)，使得國內(nèi)鋼橋面鋪裝耐久性頗受考驗，諸如江陰長江大橋、山東勝利黃河大橋以及虎門大橋等鋼橋面鋪裝都出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的早期破壞。

隨著國內(nèi)近些年對鋼橋面鋪裝研究的深入，新技術(shù)、新材料、新工藝和新結(jié)構(gòu)得以不斷應(yīng)用和完善，鋼橋面鋪裝層的各項路用性能得到了有效的改善和提高，同時各建設(shè)方的質(zhì)量意識也有明顯提高，尤其是對鋼橋面防水粘結(jié)層功能性作用的認知水平，使得國內(nèi)鋼橋面鋪裝朝著健康的方向發(fā)展。本文擬通過對近年來國內(nèi)鋼橋面鋪裝所采用的澆筑式瀝青混凝土、環(huán)氧瀝青混凝土和ERS三種典型鋪裝體系相對系統(tǒng)的調(diào)研，對不同鋪裝結(jié)構(gòu)的使用情況進行分析比較，以綜合評價不同鋪筑體系的耐久性問題。

1 鋼橋基本情況

為了解國內(nèi)鋼橋橋面鋪裝現(xiàn)狀，筆者對國內(nèi)典型鋼橋的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)和使用狀況進行了調(diào)研，不同鋼橋的結(jié)構(gòu)、氣候環(huán)境、橋面鋼板厚度、交通荷載狀況以及鋪裝結(jié)構(gòu)等條件如表1所示。本次所調(diào)研的鋼橋具有以下幾個特點：

a）大部分鋼橋處于長江沿線及以南，絕大部分鋼橋的最高氣溫在36℃以上，部分達到44.5℃；最低氣溫出現(xiàn)在山東勝利黃河大橋上，最低達-23.3℃；

b）采用澆筑式瀝青混凝土鋪裝的橋梁使用時間較短，而環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的橋梁使用時間相對較長；

c）除青馬大橋（鋼桁梁）、重慶朝天門長江大橋（鋼桁梁）和重慶石板坡長江大橋（T型鋼構(gòu)）外，均為鋼箱梁橋。

表1 國內(nèi)典型鋼橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)及使用現(xiàn)狀一覽表

2 防水粘結(jié)層使用狀況分析

由于所調(diào)查的橋面均為鋼橋面鋪裝，防水粘結(jié)層的使用現(xiàn)狀調(diào)查相對困難，僅有少數(shù)橋面曾采用病害開挖的方式，因此本文防水粘結(jié)層使用狀況分析大多通過橋面鋪裝病害原因而獲得，具有較強的客觀依據(jù)，分析總結(jié)如下：

a）對于澆筑式瀝青混凝土鋪裝體系，使用Eliminator防水粘結(jié)層的鋪裝使用情況普遍比較良好，而采用其他防水粘結(jié)層類型的鋪裝部分出現(xiàn)了防水粘結(jié)層失效問題；

b）在所有環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝中，無論是采用美國進口環(huán)氧粘結(jié)劑還是采用國產(chǎn)環(huán)氧粘結(jié)劑的鋪裝，多數(shù)鋪裝均出現(xiàn)了問題，主要是裂縫與坑槽。

c）采用EBCL防水粘結(jié)層的鋼橋面鋪裝都出現(xiàn)了問題，主要是裂縫、車轍和坑槽。

3 鋪裝層混凝土使用狀況分析

對已調(diào)查鋼橋橋面鋪裝層的分析可知，其鋪筑層混凝土具有下述特征：

a）澆筑式瀝青混凝土鋪裝使用情況普遍比較良好，但使用時間均較短，山東黃河勝利大橋和江陰大橋（首次MA鋪裝）鋪裝出現(xiàn)了較多的縱向裂縫（如圖1所示），其主要病害類型是裂縫、車轍和鼓包（如圖2所示），但該情況僅發(fā)生在幾座鋼橋的橋面鋪裝中；

圖1 山東勝利黃河大橋面層縱向裂縫圖

圖2 汕頭礐石大橋?qū)娱g滑移和輕微車轍

b）環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝有較長無損使用壽命的案例，如南京長江二橋，但也伴隨裂縫、坑槽和鼓包病害（如圖3和圖4所示），初期裂縫經(jīng)過灌縫等及時處治后，病害一般都能夠得到抑制；

圖3 湛江海灣大橋面層不規(guī)則裂縫

圖4 潤揚大橋坑槽病害

c）ERS鋪裝和雙層SMA鋪裝類似，出現(xiàn)了比較多的早期病害（上海盧浦大橋因進行嚴(yán)格的交通管制，雙層SMA鋪裝至今使用情況良好，壽命近10年），主要病害類型為車轍、裂縫和坑槽等（見圖5和圖6）。

圖5 宜昌長江大橋裂縫、坑槽和推移病害

圖6 宜昌長江大橋車轍病害

4 鋼橋面鋪裝典型結(jié)構(gòu)使用情況分析

4.1 環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝

室內(nèi)試驗表明環(huán)氧瀝青混凝土具有良好的路用性能，但實際使用效果并不理想，經(jīng)分析認為主要有以下幾個方面原因：a）環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)沒有真正意義上的防水層，鋪裝層一旦開裂，很快發(fā)展到防腐層，使環(huán)氧富鋅漆被氧化，形成粉末狀的氧化鋅或鋅鹽，導(dǎo)致鋪裝脫層（如圖7所示），國外一些使用環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的典型鋼橋如澳大利亞West Gate橋和加拿大的Lion Gate橋都因出現(xiàn)了嚴(yán)重的脫空病害而不得不進行大修；b）環(huán)氧瀝青混凝土的施工控制難度很大，具有天然的微裂縫缺陷，這可能與其模量過高和固化過程有關(guān)；c）室內(nèi)試驗手段和評價方法暫不能有效反映環(huán)氧瀝青混凝土的路用性能，其方法有待進一步研究完善。

圖7 環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)病害發(fā)展示意圖

4.2 澆筑式瀝青混凝土鋪裝

Eliminator具備較好的防水粘結(jié)性能，同時澆筑式瀝青混凝土本身就具備不透水性，組合鋪裝后的結(jié)構(gòu)防水和粘結(jié)性能較好，因此較少出現(xiàn)脫空和坑槽等病害。然而，澆筑式瀝青混合料中細集料、礦粉及膠結(jié)料用量均偏大，其抗車轍性能一直是業(yè)界比較擔(dān)心的問題，但江陰長江大橋雙層澆筑式瀝青混凝土試驗段卻并未出現(xiàn)嚴(yán)重的車轍問題，反而在局部出現(xiàn)了一些較短的裂縫（20cm左右），說明澆筑式瀝青混凝土鋪裝的抗裂性能仍需深入研究。

4.3 ERS鋪裝

從調(diào)研情況可以看出，采用ERS鋪裝的橋面基本均出現(xiàn)了少量的病害，其主要原因是環(huán)氧撒砂的防水層易被砂穿透，防水效果失效，另外樹脂瀝青混凝土（RA05）為冷拌制作，石料容易攜帶吸附水而導(dǎo)致鼓包問題，同時常溫下固化的環(huán)氧樹脂亦不耐高溫，其相關(guān)鋪裝技術(shù)和控制工藝有待進一步完善。

5 結(jié)語

通過對國內(nèi)大跨徑鋼橋橋面鋪裝的調(diào)查和分析，以及對防水粘結(jié)層、鋪裝混凝土和鋪裝結(jié)構(gòu)的使用情況的對比分析，結(jié)果表明：防水粘結(jié)層對鋪裝結(jié)構(gòu)耐久性具有較大影響，性能優(yōu)異的防水粘結(jié)層能夠有效增加鋪裝結(jié)構(gòu)的使用壽命，即整個鋪裝層良好的耐久性必須以良好的防水粘結(jié)層為基礎(chǔ)；重載和超載是影響鋪裝使用壽命的主要因素之一，無論何種鋪裝結(jié)構(gòu)，實行嚴(yán)格的交通管制后基本都能夠取得較好的使用效果；無論環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝還是澆筑式瀝青混凝土鋪裝都具有較長無損使用壽命的案例，說明兩種鋪裝結(jié)構(gòu)在特定環(huán)境條件下均具備較好的使用性能，但就鋪裝層實施條件而言，環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工藝相對復(fù)雜，其施工要求亦相對苛刻，而澆筑式瀝青混凝土工藝更為成熟，施工較為便捷。

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