南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝的養(yǎng)護管理

薛 濤 于 力

(南京長江第二大橋有限責任公司，江蘇 南京 210038)

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南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝的養(yǎng)護管理

薛 濤 于 力

(南京長江第二大橋有限責任公司，江蘇 南京 210038)

以國內(nèi)首次采用鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的南京長江第二大橋為例，介紹了南京二橋鋼橋面鋪裝的現(xiàn)狀和養(yǎng)護管理的經(jīng)驗，并提出了一系列可行的養(yǎng)護和維修方案，對同類型長大橋鋼橋面鋪裝的養(yǎng)護管理具有一定的借鑒意義。

鋼橋面，鋪裝，環(huán)氧瀝青混凝土，養(yǎng)護管理

南京長江第二大橋為鋼箱梁雙塔雙索面斜拉橋，鋼橋面全長1 238 m，主跨628 m，索塔高195.41 m，橋面寬32 m(箱梁全寬38.2 m)，鋼箱梁頂板厚14 mm，鋼橋面鋪裝總面積為38 378 m2，在國內(nèi)首次采用了5 cm的薄型雙層環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結構。鋼橋面鋪裝于2000年10月鋪設完畢，2001年3月正式通車。

1 南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝的現(xiàn)狀

南京二橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層自竣工之日起已經(jīng)經(jīng)受了13次冬季低溫和夏季高溫的考驗，日交通量由2001年的0.98萬輛迅速增長到2014年的7.22萬輛，目前橋面使用情況基本良好，未進行過大修。

在2006年以前，南京二橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層基本未出現(xiàn)橋面病害，隨著通車年限的增加和交通量的迅猛增長，自2006年開始南京二橋鋪裝層也出現(xiàn)了一些橋面鋪裝病害現(xiàn)象，病害類型主要是裂縫、鼓包和外傷造成的坑洞，其中裂縫病害占總病害的96.7%。病害絕大多數(shù)出現(xiàn)在重車道輪跡帶附近，并以下游方向重車道居多，行車道及超車道病害較少。裂縫病害主要以寬度2 mm以下，長度小于200 mm的微細裂縫為主，裂縫出現(xiàn)的位置雜亂無章，裂縫的形狀也沒有規(guī)律可循。橋面病害在2007年以前發(fā)展較為緩慢，2008年后有加速發(fā)展的趨勢，并且多發(fā)于高溫多雨季節(jié)。

由于大跨徑鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層的養(yǎng)護維修在國內(nèi)沒有先例可循，二橋養(yǎng)護部門針對環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層出現(xiàn)的病害現(xiàn)象，本著從嚴從早、科學預防的宗旨，提高了病害的維修標準，對出現(xiàn)的病害及疑似病害區(qū)域進行全面的調(diào)查維修，有效遏制了病害的發(fā)展。

2 南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝的養(yǎng)護措施

為保證南京長江第二大橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的使用性能，避免出現(xiàn)其他同類型橋梁出現(xiàn)的早期病害，二橋養(yǎng)護單位借鑒國外先進經(jīng)驗，立足于自身的科研探索，摸索出了一套行之有效的養(yǎng)護管理措施。

2.1 鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的日常養(yǎng)護

環(huán)氧瀝青混凝土是一種高性能的鋪面材料，一般不需要太多的日常養(yǎng)護，主要是各項指標的監(jiān)測。平時對橋面下水通道要及時進行清掃，這樣可以防止水分在橋面上積累從而導致橋面抗滑性能下降。清掃工作還可以防止水分飛濺到鋼護欄。日常對路肩的清掃工作可以防止碎石堆積，這些碎石在緩慢行駛車輛的作用下會對橋面造成破壞。當金屬物體，巖石或集料以及其他一些會對橋面產(chǎn)生破壞的碎石落在橋面上，應在其對橋面或車輛產(chǎn)生破壞前立即予以清除。當油類，油漆及其他會對抗滑性能產(chǎn)生影響的化學物質(zhì)濺落在橋面上，應立即清除。

2.2 鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的溫度監(jiān)測

氣溫是對鋪裝影響最大的因素。南京二橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的設計范圍為-15 ℃～+70 ℃。在日常養(yǎng)護中，對環(huán)氧瀝青混凝土的高低溫期的溫度變化情況要實時監(jiān)測，并采用應急措施以避免環(huán)氧瀝青混凝土接近溫度設計的極限值。二橋鋼橋面鋪裝溫度的監(jiān)測主要為氣溫與鋪裝表面溫度以及箱梁內(nèi)部溫度。

雖然環(huán)氧瀝青混凝土具有極高的熱穩(wěn)性，但是降低溫度有利于提高材料的受力性能，因此在高溫季節(jié)時可采取灑水降溫的措施。溫度監(jiān)測顯示灑水后，溫度可以降低近10 ℃。同時為避免在高溫季節(jié)灑水降溫過程中，鋪裝層頻繁的溫度變化，要在極限高溫出現(xiàn)前就開始灑水，并且灑水的次數(shù)和頻率要加以保證。但是要注意的是，要確保鋪裝表面不存在裂紋或?qū)α鸭y進行避水處理后才可以進行灑水，不然灑水的效果可能造成相反的作用。

2.3 鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的健康維護調(diào)查

健康維護調(diào)查是二橋養(yǎng)護單位根據(jù)自身實際及前期養(yǎng)護工作的經(jīng)驗總結出的一套病害調(diào)查辦法，也是二橋能夠科學性、預防性地實施鋪裝養(yǎng)護的一個標準。健康維護調(diào)查采用預警機制與人工調(diào)查相結合，根據(jù)使用環(huán)境(如天氣、交通狀況)、各車道自身狀況以及由各次健康維護調(diào)查報告建立預警模型，根據(jù)每月調(diào)查匯總結果，分析預警模型參數(shù)，確定下次調(diào)查深度與調(diào)查頻率。而后再進行現(xiàn)場人工巡回檢查，人工巡回調(diào)查采用單幅車道整體掃描式調(diào)查，即通過封閉需要調(diào)查的車道，委派調(diào)查人員從車道一端對該車道進行完整的巡回檢查，并對該車道具體使用狀況作詳細的記錄。

2.3.1 調(diào)查預警模型

鋼橋面鋪裝養(yǎng)護調(diào)查預警模型是為及時了解鋼橋面鋪裝病害發(fā)展趨勢而制定的鋼橋面鋪裝巡回調(diào)查與維護模型。鋼橋面鋪裝養(yǎng)護調(diào)查預警模型通常由兩參數(shù)組成，簡單表示為如下公式：

Wy=f(Ty，ly：y-1)。

其中，Wy為第y月預警；Ty為第y月新產(chǎn)生的裂縫總長，cm；ly：y-1為裂縫增長因子，第y月裂縫總長與第y-1月裂縫總長比值。

建立橋面鋪裝養(yǎng)護調(diào)查與維護預警模型后，根據(jù)上月新增裂縫總數(shù)以及裂縫增長率來判別下次鋪裝養(yǎng)護與維護頻率或調(diào)查深度。

根據(jù)大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及日常養(yǎng)護管理經(jīng)驗，對南京二橋環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝調(diào)查預警模型做如下說明：

1)當ly：y-1≥2.5，Ty≥2 000時，必須進行至少三次以上的仔細調(diào)查；2)當1.0≤ly：y-1≤2.5，Ty≥2 000時，必須進行至少兩次以上仔細調(diào)查；3)當1.0≤ly：y-1≤2.5，Ty≤2 000時，必須進行兩次以上適度調(diào)查；4)當0.9≤ly：y-1≤1.0時，必須進行至少一次以上的適度調(diào)查；5)當ly：y-1≤0.9時，必須進行至少一次以上的一般檢查。

2.3.2 調(diào)查方式

健康維護調(diào)查均安排在晴朗天氣時進行，以避免可能存在的水分對修復材料粘結強度的影響。同時，由于5月～9月為雨季，雨水可導致鋼橋面鋪裝層病害加劇發(fā)展，應適時加大健康維護的頻率，以使病害在早期得到很好地控制。根據(jù)不同的預警結果，可將調(diào)查深度劃分為以下四種：

1)一般檢查。派員對所調(diào)查車道進行較快速度的行走式調(diào)查，記錄病害情況與位置，總耗時約1 h/車道～2 h/車道。

2)適度檢查。派員對所需調(diào)查的車道進行中等速度行走式調(diào)查，記錄較為嚴重的病害情況并做適當處理，總耗時約2 h/車道～3 h/車道。

3)仔細檢查。派員對所調(diào)查的車道進行詳細、認真的地毯式檢查，記錄病害情況并及時處理，總耗時大于3 h/車道。

4)加強檢查。若預警結果超出正常范圍，必須根據(jù)預警參數(shù)值增加調(diào)查維護頻率。

3 南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝的病害維修

南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝的病害類型主要是裂縫和坑洞，其中裂縫是最為常見的病害，坑洞則由鼓包和外傷滲水破壞后形成。在養(yǎng)護工程中對所發(fā)現(xiàn)的病害要及時進行修補處理，以免病害的大范圍擴展。二橋養(yǎng)護部門吸取國內(nèi)外橋梁鋪裝層的修補經(jīng)驗，結合環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝修補的實驗室試驗，總結出了一套鋪裝病害的維修流程和技術方法。

3.1 界面預處理

為了確保修復效果，必須對修復病害以及修復范圍附近區(qū)域進行表面預處理，主要是要處理表面油污、水等妨礙粘結劑與鋪裝層結合的雜質(zhì)與異物。

影響大部分的快速固化修復材料性能的至關重要的因素就是水分。水分的存在不僅僅會加速材料固化，使得灌縫材料在沒有到達裂縫底部時即已經(jīng)由于反應劇烈而導致粘度過大無法下滲，水分還會大大影響粘結材料的力學性能，降低其粘結強度，導致固化后的粘結劑脆性大大增加。另外，油脂等雜物的存在也會影響粘結劑與基層環(huán)氧瀝青混凝土材料的粘結強度。

首先，臨近病害范圍的表面區(qū)域內(nèi)應該確保無灰塵、污物、油脂、風化皮、油漆或其他異質(zhì)材料，并且確保該區(qū)域范圍內(nèi)無水分。這些材料的存在對密封材料形成粘結強度有至關重要的影響。對于油脂的檢測，可以通過目測來初步斷定裂縫內(nèi)是否有油污存在。應該對存在油污的裂縫進行某些特殊處理，或先用肥皂水進行刷洗，待日后烈日暴曬干燥后再進行灌縫處理。

其次，對于裂紋內(nèi)部水分的處理方式，應該根據(jù)裂縫口邊情況而定，如是新生裂紋，裂紋端口呈現(xiàn)新破損斷面，內(nèi)部泛白色，且周邊無明顯冒漿情況，則可以直接進行密封處理。如果裂紋內(nèi)部泛暗黑色，但周邊無冒漿現(xiàn)象，則可先對病害內(nèi)部進行水分干燥處理后再進行裂縫密封。如裂縫周邊產(chǎn)生明顯的冒漿現(xiàn)象，則需要先用切縫機對裂縫進行拓寬，處理好內(nèi)部破碎顆粒及水分后，再按照大裂縫處理方式進行處理。

3.2 裂縫維修

裂縫是鋼橋面鋪裝層所表現(xiàn)出的最主要的一種病害，環(huán)氧瀝青混凝土與國內(nèi)其他類型橋面鋪裝材料(如澆筑式瀝青混凝土鋪裝)出現(xiàn)開裂病害的機理完全不相同，環(huán)氧瀝青混凝土橋面鋪裝層出現(xiàn)開裂病害一般均為非結構性、非功能性的，因而裂縫的位置與外形尺寸等均無規(guī)則可循。

裂縫病害對鋼橋面鋪裝的影響是不能忽略的，低溫季節(jié)凍脹、雨水下滲與行車荷載高壓作用會造成裂縫的急劇發(fā)展，因此，必須對鋪裝層所出現(xiàn)的裂縫病害及時進行修復處理，以杜絕病害加劇發(fā)展。裂縫處理可參照一般路面裂縫處理形式進行灌縫處理，可以選擇在鋪裝層經(jīng)連續(xù)烈日暴曬后進行，但需要注意應避免高溫時分進行灌注操作，以避免鋪裝層裂縫由于溫度較高而導致裂縫寬度變小(混合料高溫變軟)，力求達到最佳的灌縫密實效果。

3.3 坑洞維修

環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層坑洞病害需要根據(jù)成因不同而采取不同的處理材料和修復方式。

小型外傷坑洞一般只需簡單的對坑洞進行填補即可，可以采用強度高、粘結度低的修復材料，便于進行冷拌施工，集料粒徑不大于坑洞深度的2/3為宜。大型坑洞為避免出現(xiàn)采用手工冷拌混合料導致的混合料拌和不均勻等現(xiàn)象，可考慮采用容量為500 kg～800 kg，加熱范圍250 ℃的小型滾筒拌合機進行機械拌和混合料，在高溫下拌和鋪筑，需要同時匹配小型手扶式壓路機，對修復鋪裝部分進行壓實處理。

4 南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝養(yǎng)護管理的發(fā)展方向

環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝在我國是首次應用，二橋養(yǎng)護管理部門對環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝養(yǎng)護管理也需要一個不斷深入、不斷學習的過程，隨著鋼橋面鋪裝使用年限的不斷增加，其服務水平必然會不斷降低，如何延長其服務水平，建立長期、有效的養(yǎng)護管理體系顯得至關重要。針對二橋的具體情況，二橋的養(yǎng)護管理還要做到以下幾點：

1)進一步加強和完善南汊橋環(huán)氧瀝青鋪裝健康檢測和維護工作，做到重點養(yǎng)護和搶救恢復性養(yǎng)護相結合，根據(jù)預警模型，合理安排巡查和維修頻率，對病害做到即查即修。對特殊情況(大雪、高溫、暴雨等)要加強實時觀測，進一步完善應急預案，有針對性地開展預防性養(yǎng)護，尤其是建立完善的惡劣氣候條件下的搶救性養(yǎng)護機制。

2)積極開展不中斷交通情況下，較大面積鋪裝層修復技術的研究。在條件成熟時，可以選擇適當病害區(qū)域進行試驗性修復，但原則上還是要強調(diào)以補強為主，盡可能保持原鋪裝的完好性。

3)及時總結養(yǎng)護調(diào)查資料，摸索養(yǎng)護技術中規(guī)律性的部分并加以歸納提煉，盡早形成環(huán)氧瀝青鋪裝養(yǎng)護的指導手冊，從而做到科學評價橋面鋪裝的使用狀況，處理好使用功能與效益最大化的關系。

4)和國內(nèi)同類型橋梁的管理單位加強交流，了解其他橋梁鋪裝出現(xiàn)的新問題和新病害，并分析產(chǎn)生原因，努力做到二橋養(yǎng)護的科學性和前瞻性。

[1] 東南大學橋面鋪裝課題組.南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝健康調(diào)查及維護總結報告(2014版)[R].2015.

[2] 南京長江第二大橋有限責任公司.南京長江第二大橋工程管理實施細則[Z].2005.

[3] 南京長江第二大橋有限責任公司.南京長江第二大橋養(yǎng)護大綱[Z].2005.

[4] 宗 海.環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝病害修復技術研究[D].南京：東南大學碩士學位論文，2005.

[5] 周曉華，宗 海，童義和，等.環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝層病害分析[J].公路交通科技(應用技術版)，2006(6)：32.

On maintenance management of steel deck pavement at Nanjing Second Yangtze River

Xue Tao Yu Li

(TheSecondNanjingYangtzeRiverBridge,Nanjing210038,China)

Taking Nanjing Second Yangtze River’s pavement with epoxy asphalt concrete on the steel deck for the first time as the example, the paper introduces the status of the steel deck pavement of the Nanjing Second Yangtze River and its maintenance management experience, and points out a series of feasible maintenance repair schemes, so it is meaningful for the maintenance management of similar long and large bridges’ steel deck pavement.

steel deck, pavement, epoxy asphalt asphalt concrete, maintenance management

1009-6825(2015)05-0142-03

2014-12-04

薛 濤(1978- )，男，工程師； 于 力(1977- )，男，高級工程師

U443.33

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