公路橋梁水泥混凝土橋面鋪裝“白改黑”的探討

徐小劍 郭艷明 劉亞非 鄭文俊

摘要：由于瀝青混凝土路面的優(yōu)良性能和整體美觀性，國內原大量修建的水泥混凝土路面逐步實施“白改黑”改造為瀝青混凝土路面，但對其中水泥混凝土橋面鋪裝的“白改黑”仍存在不少問題。本文將探討水泥混凝土橋面“白改黑”的注意事項和實施方案，并且結合本地區(qū)水泥混凝土橋面“白改黑”的實施情況，為今后類似項目提供解決思路。

Abstract： Considering the excellent performance and overall aesthetics of asphalt concrete pavement， the cement concrete pavement with a large quantities in China gradually was rebuilt by implementing the strategy of the "white to black" transformation into asphalt concrete pavement. However， there are still many problems in the "white-to-black" paving of cement concrete bridge decks. For those problems， this paper discussed the precautions and implementation solutions for the "white to black" of cement concrete bridge decks in terms of the application of "white to black" of cement concrete bridge deck in the local area， so as to provide the reference or solutions for the similar projects in the future.

關鍵詞：公路橋梁;水泥混凝土橋面鋪裝;白改黑

Key words： highway bridge;cement concrete bridge deck pavement;white to black

中圖分類號：U445.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0114-03

0? 引言

早期因材料技術、經濟發(fā)展水平等因素的限制以及水泥混凝土在實際應用中具有整體性能良好、強度高、承載能力強等優(yōu)點，我國修建了大量水泥混凝土路面，也包括水泥混凝土橋面。這些水泥混凝土路面（橋面）隨著使用年限的增長及車輛軸載的快速增加，已出現(xiàn)各種病害不適應經濟社會的發(fā)展，不滿足民眾對行車舒適性的要求。因此，近些年我國對原修建的水泥混凝土路面逐步實施“白改黑”，公路路容路貌得到極大改觀;但是受橋梁承載力、橋面所處環(huán)境、“白改黑”方案及施工交通影響等因素綜合影響，公路上遺留部分橋梁未予“白改黑”，成為影響路容路貌、行車舒適性和安全性的最后關鍵點。

本文將對橋梁“白改黑”存在的問題及實施方案等方面進行論述，并結合本地區(qū)水泥混凝土橋面“白改黑”的實施情況，為今后類似項目提供解決思路。

1? 水泥混凝土橋面狀況

橋面鋪裝作為橋梁上部結構的主要保護層，直接承受車輛荷載作用，并且暴露在各種自然環(huán)境下，必須具備足夠的強度、良好的整體性以及抗沖擊、腐蝕與耐疲勞特性。近些年隨著交通量快速增長、重載車輛逐年增多以及氣候環(huán)境的進一步惡化，對橋面鋪裝層材料的受力性能要求更是提出了更高的要求。但是原修建并已運營多年的水泥混凝土橋梁橋面，一方面是橋梁本身經過多年的運營在多種因素影響下橋面出現(xiàn)使用性能下降，另一方面特別是面對日益繁重的交通壓力橋梁已經出現(xiàn)超負荷情形，而早期修建的橋梁荷載設計等級均按原《公路工程技術標準》的規(guī)定，已經較難滿足現(xiàn)狀交通需求，出現(xiàn)諸如橋面坑洞、破碎、平整度不佳和伸縮縫損壞等病害。橋面鋪裝發(fā)生破壞后，僅以日常小修保養(yǎng)維修及局部修補等措施難以從根本上來解決問題，勢必需要專項措施綜合處置。

2? 橋面“白改黑”考慮的因素

水泥混凝土橋面“白改黑”首先要考慮改造后的恒載能否滿足橋梁承載能力要求，即要通過承載能力驗算確保實施方案的可行性。其次是研究橋面病害嚴重程度，明確是何種原因造成橋面病害，確定病害修復方案和“白改黑”方案適應性。再者是研究“白改黑”實施后對現(xiàn)狀橋梁安全設施的影響，特別是護欄能否滿足規(guī)范的要求，能否維持乃至提高橋梁交通安全水平。最后是改造后橋面鋪裝的使用性能及經濟性。

2.1 橋梁承載能力

實現(xiàn)水泥混凝土橋面“白改黑”的措施，主要有挖除原鋪裝重新澆筑新橋面，相應橋面標高維持不變或適度抬高，或對原鋪裝進行病害處治及表面處理后在原鋪裝上加鋪新的結構層，橋面標高根據(jù)表面處理情況和加鋪層厚度相應抬高。目前就橋面因“白改黑”改造造成恒載發(fā)生變動，特別是荷載增加對橋梁承載能力的影響，相關研究較少，多數(shù)結合具體的工程案例有所體現(xiàn)，缺少全面系統(tǒng)的研究。實際中我們面對的橋梁形式多種，橋長及單跨跨距更是多樣，以及橋梁的病害情況輕重不一影響不同等，都對橋梁的承載能力存在著重要的影響。這也給增加了分析橋梁承載能力的難度。

有研究T梁橋結構承載能力[1]表明：直接在原橋面鋪裝上加鋪15～40厘米的熱拌瀝青混合料（AC-5）薄層罩面，橋梁承載能力仍能符合設計荷載安全等級要求。但也有對重慶部分橋梁改造加鋪情況的調查和計算分析[2]，研究認為：1）大部分加鋪的橋梁都為老橋，部分橋梁在加載鋪裝瀝青混凝土前并沒有進行橋梁的安全驗算，存在一定的安全隱患。2）利用橋梁博士軟件對跨度為30米的簡支箱梁橋建立加鋪前和加鋪4厘米和10厘米模型，得出加載鋪裝對該30米簡支梁橋產生的影響比較大。3）利用Midas/Civil軟件對簡支箱梁和連續(xù)箱梁橋建模，分別對其加載不同大小的荷載來模擬橋梁加鋪前和加鋪4厘米、10厘米瀝青混凝土的情況，得出加載鋪裝對連續(xù)箱梁橋結構的影響并不顯著，但對簡支箱梁橋結構影響很顯著。

由此可見，“白改黑”對橋梁的承載能力的影響更重要是與橋梁本身存在較大的關系，必須充分認識到對現(xiàn)有橋梁先行進行評估的重要性;如涉及到具體的工程案例，在有基本判斷的基礎上，再計算核驗仍然很有必要性。一般情況對橋梁實施“白改黑” 應盡量選擇增加荷載小的方案，防止危及橋梁結構安全。

2.2 橋面病害情況

橋面病害的病害類型、病害面積、嚴重程度均對橋面“白改黑”方案造成較大的影響，其涉及到對原橋面的病害處治規(guī)模以及橋面加鋪層的厚度，嚴重情況甚至需挖除并重做橋面鋪裝。早期多數(shù)從業(yè)者認為橋面鋪裝屬于橋梁的附屬結構，對橋梁承載能力不具有加成作用，造成部分橋梁水泥混凝土鋪裝層厚度偏?。?～8厘米）并且鋪裝內鋼筋配置不足，而在實際施工中限于施工控制水平和施工能力不足又造成鋼筋綁縛不到位、保護層厚度不均[3]。部分拱橋雖然配以15～20厘米雙層鋼筋網水泥混凝土，但因橋拱中填筑材料壓實不足等原因造成橋面混凝土鋪裝層受力不均而破損。

另也有早期較多修建的空心板橋其水泥混凝土鋪裝多數(shù)出現(xiàn)開裂、破碎等病害并且屢修屢壞，究其原因與梁板構造存在密切關系。因為梁板構件的橫向聯(lián)結主要依靠鉸縫，而鉸縫一般尺寸較小、配筋不足、施工困難并且混凝土填充不易密實，容易造成橫向聯(lián)結相對薄弱，在重載交通或是支撐體系受力不均時，極易出現(xiàn)單板受力現(xiàn)象，從而進一步引起橋面鋪裝層的損壞，甚至危及橋梁自身安全。

可見，對不同類型橋梁實施“白改黑”應根據(jù)其病害情況，全面分析造成病害的原因，有針對性的實施橋梁加固、病害處治及選擇最優(yōu)“白改黑”方案。

2.3 橋梁交通安全設施

橋梁交通安全設施主要是橋梁護欄。早期修建的橋梁其護欄按原《公路交通安全設施設計規(guī)范》設計和施工，護欄防撞能力已達不到現(xiàn)行規(guī)范對護欄防撞能力的要求。如實施“白改黑”對橋面加鋪瀝青混凝土，橋面標高相應增高，應按現(xiàn)行《公路交通安全設施設計規(guī)范》的規(guī)定重新設置護欄。也存在部分橋梁其最外側混凝土欄桿不具備防撞能力，行車安全由設在行車道邊緣的波形護欄提供。對該類型橋梁實施“白改黑”應根據(jù)調整后護欄的布設情況確定護欄綜合改造方案。

2.4 橋面“白改黑”使用性能及經濟性

目前水泥混凝土橋面鋪裝層“白改黑”方案眾多，據(jù)了解有挖除原橋面鋪裝重做橋面鋪裝并加鋪瀝青混凝土，也有對橋面進行病害處治并拋丸處理后加鋪15～40厘米的熱拌瀝青混合料乃至薄至少3mm的超薄磨耗層。這些年國內涌現(xiàn)出許多新材料、新工藝，極大的增加了橋面“白改黑”方案的可選擇余地。新材料、新工藝多是在常規(guī)加鋪方案難以開展的情況下使用，其使用工程項目有地區(qū)特色，有成功也有失敗，相對而言先期投入較大、后期使用效果不明朗，是影響其使用的重要原因。

3? 衢州地區(qū)橋面“白改黑”措施

衢州地區(qū)通過近些年實施的公路養(yǎng)護大中修工程實現(xiàn)國省干線公路水泥混凝土路面“白改黑”，同時這兩年來對其中部分處在養(yǎng)護大中修路段內的橋梁實施“白改黑”，目前只剩下部分橋梁未“白改黑”。已進行橋面“白改黑”的橋梁中，小橋一般進行拋丸處理后直接加鋪4厘米SMA-13或AC-13C瀝青混凝土并且對護欄采取重建或加高處理，大中型橋梁主要在原橋梁結構基礎上實施“白改黑”。以下僅就大中型橋梁“白改黑”的實施方案及效果等方面列出：

①某1號橋，為6孔25米石拱橋，全長186米，橋梁全寬 25.5米，橋面凈寬22米，于2001年建成通車。荷載等級為汽車-20級。原行車道邊緣設有混凝土防撞護欄，橋面外側為人行道美觀欄桿，橋面鋪裝多處損壞，導致拱圈有滲水現(xiàn)象。實施方案為：拆除原行車道邊緣處的防撞護欄和橋梁邊緣的人行道欄桿，在橋梁外側重新澆筑墻式防撞護欄;鑿除原橋面鋪裝24厘米水泥混凝土鋪裝層后，鋪筑19厘米雙層鋼筋網水泥混凝土+防水層+5厘米SMA-13瀝青混凝土，橋面標高不變;取消原每跨墩頂處的伸縮裝置。經過3年的通車運營，橋面總體較好僅在原伸縮縫處出現(xiàn)坑洞等病害。

②某2號橋，為20孔24米石拱橋，全長480米，橋梁全寬 25.5米，橋面凈寬22米，于2005年建成通車。荷載等級為汽車-20級。橋面外側設有波形護欄及人行道美觀欄桿，橋面鋪裝部分損壞嚴重。實施方案為：拆除原行車道邊緣處的防撞護欄和橋梁邊緣的人行道欄桿，在橋梁外側設置梁柱式防撞護欄;原橋面鋪裝（鋼筋混凝土）進行病害處理并進行拋丸處理后，加鋪防水層+4厘米SMA-13瀝青混凝土;重設伸縮裝置。經過2年的通車運營，橋面總體較好，僅局部下面病害處治不到位處出現(xiàn)損壞。

③某3號橋，為11跨30米預應力鋼筋混凝土T梁橋，全長346米，橋梁全寬27米，橋面凈寬24.5米，于2005年建成通車。荷載等級為汽車-20級。原行車道邊緣設有波形護欄，橋面外側為人行道美觀欄桿，橋面鋪裝少量損壞平整度較差。實施方案為：拆除原行車道邊緣處的防撞護欄和橋梁邊緣的人行道欄桿，在橋梁外側設置梁柱式防撞護欄;原橋面鋪裝（鋼筋混凝土）進行病害處理并進行拋丸處理后，加鋪7毫米超細磨耗層（TFC）;重設伸縮裝置。經過2年的通車運營，橋面總體較好，因加鋪厚度偏薄、病害處理不全面，平整度改善有限。

④某4號橋，為13跨30米預應力鋼筋混凝土I梁橋，全長402米，橋梁全寬25.5米，橋面凈寬22.5米，于2007年建成通車。荷載等級為汽車-20級。原行車道邊緣設有波形護欄，橋面外側為人行道美觀欄桿，橋面鋪裝總體較好。實施方案為：拆除原行車道邊緣處的防撞護欄和橋梁邊緣的人行道欄桿，在橋梁外側重新澆筑墻式防撞護欄;原橋面鋪裝（鋼筋混凝土）進行拋丸處理后，加鋪8毫米纖維碎石封層。經過2年的通車運營，橋面總體較好。

⑤某5號橋，為9跨20米預應力空心板梁橋，全長194米，橋梁全寬25.5米，橋面凈寬22.5米，于2007年建成通車。荷載等級為汽車-20級。原行車道邊緣設有混凝土護欄，橋面鋪裝總體較好局部破損，伸縮縫處損壞。實施方案為：原橋面鋪裝（鋼筋混凝土）進行精銑刨2厘米后，鋪筑2.5厘米ECA-10易密實瀝青混凝土，橋面抬高0.5厘米;部分伸縮縫予以修復。經過2年的通車運營，橋面總體較好。

據(jù)了解目前國內其他地區(qū)有加鋪高強瀝青和聚酯玻纖布連接層+2.5厘米超薄高強瀝青混凝土（UTA-10）[4]、表面拋丸+3.5厘米高彈SMA-13+2.5厘米U-Pave[5]、銑刨全橋鋪裝2厘米+5厘米改性瀝青瑪蹄脂碎石SMA-13[6]、銑刨橋面4厘米后+4厘米密集配橡膠瀝青混凝土[7]、拋丸處理后加鋪微表處[8]等等?？煽闯龈鞣N新材料、新工藝均得到嘗試，通過對各案例了解也均取得一定的效果。衢州地區(qū)對大中型橋梁采取的“白改黑”方案取得一定的效果，但是也反映出部分問題：老橋伸縮縫的處理不當、橋面病害處治不到位、橋面路況指標考慮不周等。目前部分進行“白改黑”的橋梁橋面鋪裝實施后觀察期較短，特別是涉及新材料、新工藝以及非常規(guī)處置措施，還需進一步觀察后效。

4? 結論

橋面鋪裝改造是整個水泥混凝土道路改造工程中普遍而又重要的一點，目前橋面“白改黑”暫未形成較為一致的看法，特別是大中型橋梁橋面鋪裝的“白改黑”，因其承載能力受限多數(shù)優(yōu)先選用薄層加鋪層。本文在初步探討“白改黑”需要注意的事項外，再結合本地區(qū)“白改黑”方案的介紹，希望為其他類似項目提供思路，也希望更多的從業(yè)者將相關實施情況予以介紹、探討。

參考文獻：

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