江陰大橋鋼橋面鋪裝修復(fù)方案研究

饒建輝 王建偉

(1.江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇 無錫 214400； 2.東南大學(xué)交通學(xué)院，江蘇 南京 210096)

江陰大橋鋼橋面鋪裝修復(fù)方案研究

饒建輝1王建偉2

(1.江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇 無錫 214400； 2.東南大學(xué)交通學(xué)院，江蘇 南京 210096)

結(jié)合江陰大橋鋼橋面鋪裝試驗段使用情況，提出適用于江陰大橋鋼橋面鋪裝的“上層環(huán)氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”的鋪裝修復(fù)方案，結(jié)果表明，該修復(fù)方案適用于江陰大橋鋼橋面鋪裝，使用情況良好，僅在鋪裝局部出現(xiàn)細(xì)微裂縫。

橋梁，鋼橋面鋪裝，澆筑式瀝青混凝土，環(huán)氧瀝青混凝土

我國已建成并投入使用的大跨徑鋼箱梁橋近百余座，其中相當(dāng)一部分鋪裝層發(fā)生了較為嚴(yán)重的大疲勞裂縫和高溫永久變形病害，嚴(yán)重影響通車功能，并產(chǎn)生不良的社會影響[1]。因此，大跨鋼橋鋪裝的日常維養(yǎng)與修復(fù)技術(shù)已成為鋪裝技術(shù)研究的重要內(nèi)容之一。江陰大橋[2]全長1 385 m，是我國第一座跨徑超越千米的大跨徑鋼箱梁懸索橋。江陰大橋鋼橋面鋪裝在15年的使用過程中，采用過澆筑式瀝青混凝土、環(huán)氧瀝青混凝土等多種鋪裝材料。

1 交通條件

東南大學(xué)橋面鋪裝課題組針對江陰大橋2007年～2010年的交通量進(jìn)行了調(diào)研，歷年的年平均日交通量(AADT)結(jié)果如表1所示，由于貨車軸重較大，并存在超重超載的情況，因此對貨車的AADT進(jìn)行調(diào)研。江陰大橋的交通量較大，且呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，然而貨車的交通量相對穩(wěn)定，新增交通量主要由小客車構(gòu)成。江陰大橋2007年～2010年年均輪載分布如圖1所示。圖中可見貨車超載現(xiàn)象嚴(yán)重，其中2007年超載貨車達(dá)到20.28%。隨著超重超載問題治理力度的增加，貨車超載呈現(xiàn)遞減的趨勢，到2010年時已下降至12.69%。

2 江陰大橋鋪裝層運營現(xiàn)狀

表1 江陰大橋交通量調(diào)研結(jié)果

江陰大橋鋼橋面鋪裝采用澆筑式瀝青混凝土，鋪裝厚度47 mm，表面壓入最大粒徑小于14 mm的紅砂巖。其鋪裝結(jié)構(gòu)如圖2所示。

通過對江陰大橋鋪裝以往運營狀況的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：鋪裝的破壞形式主要表現(xiàn)為開裂和車轍兩大類，并且因氣候和行車荷載等因素的影響，破壞狀況日益嚴(yán)重。裂縫包括橫向開裂、縱向開裂以及兩種裂縫的組合，裂縫位于行車道兩側(cè)輪跡帶的U形肋肋頂與橫隔板上方的鋪裝中[7]。其中靖江—江陰方向慢車道的鋪裝層因未得到及時的修復(fù)，加之春融季節(jié)雨水的影響，已出現(xiàn)大面積的結(jié)構(gòu)性破壞，基本喪失結(jié)構(gòu)功能，并已蔓延至行車道與超車道。2003年鋪裝病害最嚴(yán)重時，全橋外側(cè)車道輪跡帶下的U形肋頂上方的鋪裝幾乎全部開裂，如圖3所示。從調(diào)查結(jié)果可以看出，由于車輛行駛過程中剪切力作用使得澆筑式瀝青混凝土材料發(fā)生高溫塑性流動，因而江陰大橋橋面鋪裝車轍病害嚴(yán)重。

3 江陰大橋鋼橋面鋪裝修復(fù)方案

3.1 鋪裝材料性能

江陰大橋鋼橋面鋪裝在15年的使用過程中，采用了澆筑式瀝青混凝土、環(huán)氧瀝青混凝土等多種鋪裝材料。

3.1.1 澆筑式瀝青混凝土

澆筑式瀝青混凝土[3](GA)指在高溫下拌和，依靠混合料自身的流動性攤鋪成型、無須碾壓即可達(dá)到規(guī)定密實度和平整度的瀝青混合料。澆筑式瀝青混凝土孔隙率小于1%，具有較強的變形協(xié)調(diào)能力和良好的泌水性。在高溫季節(jié)澆筑式瀝青混凝土裂縫具有較強的愈合能力，混合料的修復(fù)比較容易實施。江陰大橋新建成時鋪設(shè)了英國的澆筑式瀝青混凝土，英國澆筑式瀝青混凝土由瀝青結(jié)合料、粗集料和細(xì)集料按照比例配制而成。我國的香港青馬大橋也采用了從英國引進(jìn)的澆筑式瀝青混凝土鋪裝材料與結(jié)構(gòu)，使用狀況良好。然而應(yīng)用于江陰大橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，其使用狀況則不容樂觀。

3.1.2 環(huán)氧瀝青混凝土

環(huán)氧瀝青混凝土[4]最初開發(fā)用于機場道面以抵抗飛機燃油和噴氣的侵害，后來被用于鋼橋面鋪裝層。環(huán)氧瀝青混凝土采用懸浮密實型結(jié)構(gòu)，由環(huán)氧瀝青結(jié)合料和礦料拌和而成，具有強度高、高溫穩(wěn)定性好以及抗疲勞性能優(yōu)異等優(yōu)點。其中環(huán)氧瀝青結(jié)合料[5]是由環(huán)氧樹脂與摻加固化劑的基質(zhì)瀝青在特定溫度下按照一定的比例配合而成的熱固性瀝青結(jié)合料。東南大學(xué)橋面鋪裝課題組對環(huán)氧瀝青混合料進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并將其應(yīng)用于南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝。直至目前，南京長江第二大橋鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝歷經(jīng)高溫季節(jié)與低溫季節(jié)的考驗，鋪裝使用性能良好。

3.2 江陰大橋鋼橋面鋪裝修復(fù)方案

針對江陰大橋鋼橋面澆筑式瀝青混凝土鋪裝產(chǎn)生的裂縫和車轍病害，2003年有關(guān)單位組織東南大學(xué)與香港某公司在江陰大橋靖江—江陰方向上游外側(cè)行車道上坡段原有鋪裝破壞最嚴(yán)重處修筑了鋼橋面鋪裝試驗段，試驗段采用由東南大學(xué)橋面鋪裝課題組設(shè)計的“雙層環(huán)氧瀝青混凝土”鋪裝和“上層環(huán)氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”，并在外側(cè)兩行車道其余部分采用原有鋪裝設(shè)計方案進(jìn)行重鋪。通車一年后結(jié)果表明，重鋪的澆筑式瀝青混凝土鋪裝產(chǎn)生了較嚴(yán)重的開裂與車轍等破壞，而由東南大學(xué)設(shè)計的兩種鋪裝結(jié)構(gòu)使用狀況良好。

結(jié)合試驗段使用情況，2004年有關(guān)部門采用“銑刨2 cm～2.5cm 澆筑式瀝青混凝土+加鋪2.5 cm～3 cm環(huán)氧瀝青混凝土”方案對江陰大橋中上游外側(cè)和中間行車道鋪裝進(jìn)行修復(fù)，其中環(huán)氧瀝青分別采用美國和日本進(jìn)口的環(huán)氧瀝青。2005年采用“銑刨2 cm～2.5 cm澆筑式瀝青混凝土+加鋪2.5 cm～3 cm環(huán)氧瀝青混凝土”方式對下游中間行車道鋪裝進(jìn)行修復(fù)，其環(huán)氧瀝青采用日本的環(huán)氧瀝青。2007年夏季，采用與2005年相同的方案對2003年修筑的鋼橋面鋪裝試驗段進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)期間采取中斷交通、封閉施工的方式，靖江—江陰方向禁止所有車輛通行。

東南大學(xué)在江陰大橋修復(fù)過程中，采用的“上層環(huán)氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”修復(fù)方案使用至今整體效果良好，僅在采用日本環(huán)氧瀝青混凝土的江陰—靖江方向下游側(cè)中間車道鋪裝出現(xiàn)裂縫病害，然而進(jìn)行灌縫處理后未見裂縫繼續(xù)擴(kuò)展。由此可見，“上層環(huán)氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”鋪裝修復(fù)方案適用于江陰大橋橋型相似的大跨徑懸索橋梁。然而如何改進(jìn)上層環(huán)氧瀝青混凝土的變形能力，如何提高下層澆筑式瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性能，使其更加符合懸索橋鋪裝層的使用要求，仍需進(jìn)行研究。

4 結(jié)語

結(jié)合江陰大橋2007年～2010年的交通情況，調(diào)研分析江陰大橋鋼橋面澆筑式瀝青混凝土鋪裝特點及使用情況；結(jié)合江陰大橋試驗段使用情況，提出適用于江陰大橋的“上層環(huán)氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”修復(fù)方案，主要結(jié)論如下：

1)江陰大橋交通量較大，并呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。其中貨車的交通量相對穩(wěn)定，新增交通量主要由小客車構(gòu)成。貨車超載現(xiàn)象嚴(yán)重，但隨著對超重超載的治理，貨車超載呈現(xiàn)逐年下降的趨勢。2)江陰大橋澆筑式瀝青混凝土鋪裝發(fā)生了嚴(yán)重的裂縫和車轍病害。加之氣候和行車荷載的影響，局部鋪裝出現(xiàn)大面積結(jié)構(gòu)性破壞，基本喪失結(jié)構(gòu)功能。全橋最大車轍深度達(dá)到2.8 cm，嚴(yán)重影響行車安全。3)“上層環(huán)氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”鋪裝修復(fù)方案適用于江陰大橋鋼橋面鋪裝，整體使用性能良好，僅在局部出現(xiàn)裂縫病害，對裂縫處理后未見裂縫發(fā)生擴(kuò)展。

[1] 黃 衛(wèi).大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計[J].土木工程學(xué)報,2007,40(9):65-77.

[2] 黃 衛(wèi),錢振東,張 磊.鋼橋面鋪裝局部修復(fù)方案試驗研究[J].土木工程學(xué)報,2006,39(8):87-90.

[3] 楊 軍,潘友強,鄧學(xué)鈞.橋面鋪裝澆筑式瀝青混凝土性能[J].交通運輸工程學(xué)報,2007,7(1):49-53.

[4] 黃 衛(wèi),錢振東,程 剛.環(huán)氧瀝青混凝土在大跨徑鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用[J].東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2002,32(5):783-787.

[5] 羅 桑,錢振東.環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝材料低溫性能研究[J].公路,2010(1):156-160.

[6] 陳先華,黃 衛(wèi),王建偉,等.澆筑式瀝青混凝土鋪裝破壞原因[J].交通運輸工程學(xué)報,2004,4(4):5-9.

Research on patching scheme of steel bridge deck paving of Jiangyin bridge

Rao Jianhui1Wang Jianwei2

(1.JiangsuYangtzeRiverBridgeCo.,Ltd,Wuxi214400,China;2.TransportationCollege,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

According to the steel deck paving test section on Jiangyin bridge, a patching scheme applied to Jiangyin bridge was proposed which epoxy asphalt concrete was the upper layer and the cast asphalt concrete was the lower layer. The results demonstrated that the patching scheme is suitable for steel deck paving of Jiangyin bridge and is used in good condition despite of a few tiny cracks.

bridge， steel deck paving， cast asphalt concrete， epoxy asphalt concrete

2014-11-25

饒建輝(1958- )，男，助理工程師; 王建偉(1963- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0187-02

U443.33

A