水泥混凝土橋瀝青鋪裝系設(shè)計與鋪裝技術(shù)發(fā)展

汪雙杰+李志棟+黃曉明

0 引言

截止2015年底，中國的公路橋梁達77.92萬座，里程達4 592.77萬m，其中水泥混凝土橋占絕大部分。在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時未考慮鋪裝層的影響，僅將橋面鋪裝視為自重荷載，這在早期超載較少且采用水泥混凝土鋪裝層的情況下可能并不會產(chǎn)生明顯問題。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及橋梁設(shè)計水平的提高[1]，橋梁建設(shè)已逐漸從路隨橋走進入橋隨路架時代。人們對橋梁也從最基本的通行需求，發(fā)展到行車舒適性、安全性及耐久性等更高要求，因此瀝青混凝土就以其獨特優(yōu)勢愈來愈超越傳統(tǒng)的水泥混凝土成為橋面主流鋪裝層。

《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）明確規(guī)定：高速公路和一級公路上特大橋、大橋的橋面鋪裝宜采用瀝青混凝土。但是，瀝青鋪裝層早期破壞導(dǎo)致水分侵入梁體，加快橋面混凝土破壞及鋼筋銹蝕破壞，并最終導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)承載力下降，這類問題不容忽視。如圖1所示，混凝土橋面瀝青鋪裝屬于水泥混凝土橋梁上部結(jié)構(gòu)的附屬工程，從材料上可分為瀝青表面處治、瀝青混凝土和水泥混凝土鋪裝層等，但瀝青表面處治鋪裝層耐久性較差，不宜在高速公路、一級公路上使用。不過，對于混凝土橋面的瀝青鋪裝層設(shè)計，多數(shù)沿用了瀝青路面設(shè)計理念，缺乏針對性設(shè)計指南或規(guī)范。目前廣泛采用的瀝青鋪裝層多數(shù)出現(xiàn)了早期破壞，加劇了橋梁結(jié)構(gòu)的整體破壞，說明瀝青鋪裝層的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工及養(yǎng)護等更加值得思考和深入研究。

國外對混凝土橋面瀝青鋪裝層的研究比較廣泛和深入，比如De backer、Battiato and Verga、Tabchi等人對水泥混凝土橋瀝青鋪裝層的材料本構(gòu)模型、設(shè)計及評價方法等進行了深入研究。

但目前高速公路橋梁及城郊立交超載現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，且部分地區(qū)有常態(tài)化趨勢，發(fā)生在2012年的哈爾濱陽明灘大橋垮塌事件除了設(shè)計、施工、管理等原因之外，與超載有著重要關(guān)系，其中3輛車均超載300%左右，最重達163.59 t（額定為55 t），如圖 2（a）所示。加之雨水、雪水在重載、高速的輪胎作用下被“擠入”瀝青鋪裝層空隙中，將使得本來在瀝青路面中還沒有克服的病害又在橋面鋪裝層中重現(xiàn)甚至加劇，導(dǎo)致如圖 2 （b）所示的狀況。

橋面鋪裝層病害是汽車荷載與環(huán)境雙重作用的綜合效應(yīng)。隨著大型重卡、385～495 mm寬基胎的使用，車主為保證車架高度滿足規(guī)范要求及重載下安全需要而采用高達1 400 kPa胎壓載重汽車輪胎（以下簡稱載重輪胎），將使得瀝青鋪裝層內(nèi)力學(xué)響應(yīng)變化規(guī)律更為復(fù)雜，這已被De beer 、Rothert，H.證實，也使得瀝青鋪裝層的設(shè)計難以真正滿足實際荷載（交通、環(huán)境）作用的要求[2-3]。

目前，國內(nèi)外對水泥混凝土橋的瀝青鋪裝層材料、設(shè)計等研究僅停留在施工層面，深入程度還有待進一步提高。

1 水泥混凝土橋瀝青鋪裝層應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 水泥混凝土橋瀝青鋪裝層病害類型

水泥混凝土橋梁的壽命是由橋梁結(jié)構(gòu)與上部鋪裝層結(jié)構(gòu)共同決定的，而混凝土橋梁結(jié)構(gòu)與瀝青鋪裝層之間的相互作用更是重要的影響因素。首先，瀝青鋪裝層作為混凝土橋面系的主要組成部分，在承受輪載的作用、胎面的磨耗以及雨雪侵蝕的同時，將車輪集中荷載向下傳遞，使其在橋梁結(jié)構(gòu)中分布更加均勻，起到了保護主梁結(jié)構(gòu)、橋面板及鋼筋的作用；其次，瀝青鋪裝層的平整度會影響行駛車輛對橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊、振動，其透水性、耐久性對于橋梁使用壽命有著重要影響；最后，橋梁結(jié)構(gòu)也直接影響著瀝青鋪裝層路用性能的發(fā)揮，比如簡支梁橋由于存在橫向、縱向絞縫，結(jié)構(gòu)上存在應(yīng)力集中的特殊部位，上部瀝青鋪裝層的破壞將難以避免，特別對于連續(xù)梁橋來說，鋪裝層表面還要受到支座處負(fù)彎矩造成的內(nèi)力影響。

因此，混凝土橋瀝青鋪裝層與普通瀝青路面、不同結(jié)構(gòu)的水泥混凝土橋面瀝青鋪裝層，即使經(jīng)受相同的交通荷載和環(huán)境作用，其病害的主導(dǎo)類型及成因都有其獨特性。本文從病害的表現(xiàn)形式將其分為顯性病害和隱性病害兩大類。

（1）顯性病害。顯性病害系指瀝青鋪裝層表面直接表現(xiàn)出來的病害，如裂縫、唧漿、坑槽、車轍、推移及擁包等，可以通過人工或者其他快速成像系統(tǒng)從表觀識別出來，主要外觀形態(tài)如圖3所示。

（2）隱性病害。隱性病害是發(fā)生在瀝青鋪裝層內(nèi)部、層間以及瀝青層與橋面板之間，且未能在鋪裝層表面表現(xiàn)出來的病害，比如水損害、層間黏結(jié)失效等，通過人工或者儀器往往難以從表觀識別。實際上，目前隱性病害是較難檢測的，也是致命的，往往會進一步發(fā)展為顯性病害，加劇橋梁結(jié)構(gòu)性病害。

1.2 水泥混凝土橋瀝青鋪裝層病害誘因

（1）橋梁下部結(jié)構(gòu)。橋梁下部結(jié)構(gòu)類型及直橋、彎橋、坡橋等線型特征都對瀝青鋪裝層耐久性有顯著影響，尤其對瀝青鋪裝層病害的影響是永久性的，比如梁橋橫隔梁或連續(xù)梁支座處負(fù)彎矩的影響、橋面板橫向傳荷體系的破壞以及橋梁伸縮縫的影響。

（2）橋面系施工。橋面板平整度、橋面鋼筋網(wǎng)設(shè)置、混凝土橋面板表面處治、橋面板養(yǎng)生狀況、防水黏結(jié)層質(zhì)量、瀝青鋪裝層施工質(zhì)量等對瀝青鋪裝層都有一定影響[4]。

（3）瀝青鋪裝層設(shè)計。瀝青鋪裝層混合料路用性能以及瀝青鋪裝層、防水黏結(jié)層、混凝土橋面板組成的“剛、柔、剛”三明治結(jié)構(gòu)設(shè)計因素對病害的產(chǎn)生也有一定影響。

（4）交通及自然環(huán)境。 2012年垮塌的哈爾濱陽明灘大橋上4輛重卡中有3輛超載均大于300%，這給了我們深刻的教訓(xùn)，因為超載、超限大大增加了一次性破壞的可能。通過《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50—2006）及《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D40—2011）計算發(fā)現(xiàn)：瀝青路面彎沉超載300%的軸載相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的416倍，層底彎拉應(yīng)力相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)軸載的65 536倍。對于水泥路面則更為嚴(yán)重，完全可能一次通過就產(chǎn)生的破壞。當(dāng)瀝青鋪裝層超載20%時，壽命折減率近50%，而當(dāng)超載率達到300%時，使用壽命接近于0，說明此時的鋪裝層急需大修了。這一點也得到美國、南非研究的證實，即軸載超限100%時，對路面的損害是標(biāo)準(zhǔn)軸載的4～60倍。同樣，依據(jù)《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ 11—2011）對城A級最大軸載為140 kN、接地面積為0.6 m×0.2 m、摩擦系數(shù)f為0.50計算的防水層與鋪裝層厚度關(guān)系可知：當(dāng)鋪裝層厚度為10 cm時，層間剪應(yīng)力為0.133 MPa，按0.85峰值折減后為0.113 MPa，基本滿足規(guī)范規(guī)定的不小于0.12 MPa的要求。但是，按照超載300%計算，當(dāng)軸載為400 kN時，折減后剪應(yīng)力將達到0.323 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)范對抗剪強度要求。那么，要想滿足規(guī)范要求，必須將鋪裝層厚度增加至53 cm，但是這將增加橋梁自重，是設(shè)計所不允許的。另外，車輛行駛習(xí)慣、交通過度渠化、冬季“冰柜效應(yīng)”、夏季的“煎烤效應(yīng)”、滲水、冰凍、海洋、工業(yè)酸霧及酸雨等對鋪裝層因素都有很大影響。endprint

2 瀝青鋪裝層體系設(shè)計方法對比

2.1 瀝青鋪裝層結(jié)構(gòu)研究

從目前橋面鋪裝層設(shè)計來看，限于從線彈性理論、經(jīng)驗性的設(shè)計以及結(jié)構(gòu)性試驗獲得的一些準(zhǔn)則，學(xué)者們通過將半經(jīng)驗法、理論分析法、結(jié)構(gòu)分析法以及有限元數(shù)值分析法應(yīng)用于橋面板結(jié)構(gòu)設(shè)計，來克服鋪裝層病害。1996年荷蘭學(xué)者引入半經(jīng)驗法采用NPC及SCB試驗確定橋面鋪裝層的設(shè)計參數(shù)；Metcalf、Cullimore、Sedlacek and Bild 、Seible F、Kolstein、GopalaratnamV.S.、Nakanishi and Kensetsu等人在理論模型預(yù)估法方面進行了深入研究（圖4、5）；王虎等人對理論模型也進行了相應(yīng)的探索。

國內(nèi)外學(xué)者對瀝青鋪裝層的力學(xué)問題也進行了相應(yīng)的研究，比如以Stefan Bild等為代表的結(jié)構(gòu)分析法、季節(jié)等人提出的彈性層狀體系法、以西班牙馬德里技術(shù)大學(xué)María Castro為代表的逐層多層體系當(dāng)量法以及以Huurman等人為代表的數(shù)值分析法。

2.2 瀝青鋪裝層材料本構(gòu)模型發(fā)展

瀝青鋪裝層材料本構(gòu)模型是研究其力學(xué)性能的主要基礎(chǔ)，目前主要有兩大類：一類是采用線彈性模型，比如DM采用線彈性模型求得了層間完全黏結(jié)、完全滑動2種極端狀態(tài)下的解析解；另一類以Hemeau、 De Jong等人為代表，對鋪裝層內(nèi)的應(yīng)力非線性分布特性進行了分析，如圖6、7所示。

3 水泥混凝土橋瀝青鋪裝系鋪裝技術(shù)

3.1 國內(nèi)外水泥混凝土橋瀝青鋪裝層種類

混凝土橋鋪裝層主要有剛性和柔性兩大類。19世紀(jì)60年代，德國和日本應(yīng)用澆注式瀝青混凝土、美國環(huán)氧樹脂改性瀝青混凝土鋪裝層以及環(huán)氧樹脂、聚氨酯、異丁烯酸酯等熱固性鋪裝層；而丹麥的Vibeke Wegan等人把改性SMA鋪裝層技術(shù)推廣到前所未有的高度。

3.2 中國對水泥混凝土橋瀝青鋪裝層的研究

中國的瀝青鋪裝層結(jié)構(gòu)發(fā)展經(jīng)歷了50～60年代的探索、70～80年代的發(fā)展、90年代以后的廣泛應(yīng)用3個階段。20世紀(jì)50年代以前，中國基本不鋪裝專門的鋪裝層；50年代后期開始采用以渣油瀝青混凝土、柏油貫入式碎石為主的“黑色鋪裝”[5-7]。

隨著柔性鋪裝層的發(fā)展，橋面防水黏結(jié)層的應(yīng)用也引起人們的重視，1952年相關(guān)規(guī)范提出了設(shè)防水層的要求，即采用1 cm瀝青/油毛氈防水層。50～60年代學(xué)術(shù)界有對橋面鋪裝層是否應(yīng)設(shè)防水層的問題進行了爭論，比如閔子超對公路混凝土橋梁的橋面防水及鋪裝層技術(shù)進行研究，在1956年建成的南昌八一大橋中采用了未設(shè)防水層的鋪裝體系，即“混凝土橋面板、7 cm厚油石比為5.12%的中粒式瀝青混凝土找平層或墊層、2 cm油石比高達21%的粉粒式瀝青混凝土”，運營了6年之后狀況一致良好。

目前，中國對瀝青鋪裝層結(jié)構(gòu)組合及設(shè)計進行了深入研究，盡管鋪裝層都有一定的橋梁結(jié)構(gòu)局限性、氣候環(huán)境地域性，但是人們還是通過數(shù)值模擬、實驗室試驗以及現(xiàn)場實踐來尋找類似于瀝青路面一樣應(yīng)用更加廣泛的“典型結(jié)構(gòu)”。比如李洪東通過對佛開高速公路上聯(lián)星跨線橋、汾江大橋等10多座大橋橋面鋪裝層的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)實用、可靠；為了減輕結(jié)構(gòu)恒載，可采用3 cm細(xì)粒式開級配玄武巖瀝青磨耗層、5 cm瀝青混凝土的雙層薄層結(jié)構(gòu)，但厚度不小于5 cm。

3.3 瀝青鋪裝體系施工技術(shù)

水泥混凝土橋瀝青鋪裝層施工主要包括混凝土整平層處理、防水黏結(jié)層施工、瀝青鋪裝層施工3個部分。

3.3.1 混凝土橋面表面準(zhǔn)備

（1）橋面平整度要求。表面平整度通過2 m直尺檢查，最大空隙不大于5 mm，且每米不大于1處。SBS改性瀝青防水層對橋面平整度要求不高，但為保證其上鋪筑面層平整度，橋面表面處理應(yīng)遵循局部凸起高度大于5 mm、面積小于1.5 m2的視為局部凸突，須剁除后打磨平整；局部凹陷深度大于5 mm、面積小于0.75 m2視為局部凹陷，采用細(xì)粒瀝青混凝土或環(huán)氧樹脂砂漿修復(fù)。

（2）表面質(zhì)量檢驗。路橋防水系統(tǒng)應(yīng)與水泥混凝土具有很高的黏結(jié)強度，以滿足路面面層對抗剪強度的要求。而橋梁表面的強度不足、起砂、浮漿將引起黏結(jié)強度的不足，造成質(zhì)量隱患，因此表面質(zhì)量界定與處理遵循一定標(biāo)準(zhǔn)?；炷帘砻娓{判定：現(xiàn)場進行黏結(jié)剝離試驗，剝離面粘有20%以上浮漿面即為嚴(yán)重浮漿?；炷帘砻娓{現(xiàn)象為混凝土澆注過程中產(chǎn)生的質(zhì)量問題，水灰比過大、混凝土塌落度過大、施工過程中未對混凝土表面進行壓實壓光處理均是造成表面浮漿的原因，可采用表面機械打磨清理?；炷帘砻嫫鹕芭卸ǎ含F(xiàn)場搓擦觀察并進行黏結(jié)剝離試驗，搓擦起砂或剝離面帶砂均為混凝土橋面板表面嚴(yán)重起砂。混凝土表面起砂現(xiàn)象多由養(yǎng)護不當(dāng)造成，混凝土澆注后遇雨或養(yǎng)護灑水過早均可造成表面起砂。此外，要依據(jù)相關(guān)規(guī)范判定混凝土表面強度。

（3）橋面混凝土含水率要求?；鶎禹殱崈簟⒏稍?，含水率在9%以下才能施工，但由于含水率不易現(xiàn)場檢測，一般采用皮膚接觸判斷或簡易檢測方法，即在基層表面平鋪1 m2卷材，靜置3～4 h后掀起檢查，基層覆蓋部位與卷材處未見水印即可進行施工。如遇到下雨，基層須經(jīng)太陽曝曬且混凝土完全干燥后才能進行防水施工。

（4）混凝土橋面表面處理。《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)范》（CJJ 139—2010）規(guī)定采用防水涂料和卷材類防水材料時混凝土基層粗糙度分別為0.5～1 mm及1.5～2.0 mm，《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG-T-F50—2011）則規(guī)定拉毛或壓槽深度為1～2 mm，而丹麥采用的標(biāo)準(zhǔn)是噴灑透層油后橋面板TD為0.4～1.3 mm。但根據(jù)相關(guān)研究可知，TD為0.3～0.9 mm時黏結(jié)強度、抗剪強度及c、φ均最大。為達到上述要求，目前多采用露石、鑿毛、拉毛、壓紋、刻槽、拋丸、嵌石等方法。其中如圖8所示的拋丸、精銑刨、拉毛技術(shù)最為高效，至于剛興起的高壓水沖毛技術(shù)有待在施工中進一步驗證。endprint

3.3.2 混凝土橋面下承層表面黏層油灑布

國內(nèi)工程界普遍認(rèn)為混凝土橋面上遲早需要灑布防水黏結(jié)層，可由此代替黏層油，這是極其錯誤的。丹麥的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中要求混凝土橋面在鋪筑瀝青鋪裝層之前必須灑布黏層油，如圖9所示。滿足技術(shù)要求的橋面板表面，在清理完拉毛、拋丸殘渣之后，應(yīng)及時灑布層油，因為煤油稀釋瀝青的污染性較大，所以普遍灑布更為環(huán)保、便捷的（改性）乳化瀝青。

一般黏結(jié)層施工步驟為：瀝青灑布車噴灑瀝青時，應(yīng)保持穩(wěn)定速度和噴灑量，在整個灑布寬度均勻噴灑；乳化瀝青在常溫下灑布，前后兩車噴灑的接茬處用鐵板或建筑紙鋪1～1.5 mm良好搭接。多幅灑布時，縱向搭接寬度宜為100～150 mm；噴灑瀝青材料時應(yīng)對道路人工構(gòu)造物、路緣石等外露部分作防污染遮蓋；透層灑布完須待破乳完成、養(yǎng)生結(jié)束后方可進行下一步施工，實際養(yǎng)生時間根據(jù)所采用乳化瀝青品種及氣候條件確定；噴灑黏結(jié)層材料是為了提高防水層與橋面的黏結(jié)強度，灑布量一般為0.2～0.4 kg·m2。

3.3.3 碎石封層類防水黏結(jié)層施工

如果采用改性乳化瀝青或SBS改性熱熔瀝青作為防水黏結(jié)層，那么采用專用瀝青灑布車直接灑布即可。對于碎石封層類防水黏結(jié)層來說，受到灑（撒）布設(shè)備等限制，多采用分布式施工，但根據(jù)多年施工經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)彎坡橋縱坡、橫坡的存在將造成瀝青黏結(jié)料的流淌，施工質(zhì)量難以保證，所以盡量采用同步碎石封層車施工。施工步驟為：施工前對同步碎石封層車精確標(biāo)定，確保計量精準(zhǔn)，并按照瀝青和碎石設(shè)計用量設(shè)定好各項參數(shù)；為保證噴灑均勻，形成等厚瀝青層，須保證瀝青灑布溫度為160 ℃～180 ℃；搭接處碎石撒布應(yīng)有專人檢查處理，根據(jù)氣候條件決定是否進行預(yù)處理；用6～8 t鋼筒雙輪壓路機從路邊向路中心碾壓3～4遍，每次輪跡重疊約300 mm，碾壓速度不宜超過2 km·h1，如圖10所示；防水層施工完畢、待瀝青冷卻即可實施下一道工序施工；鋪裝層施工應(yīng)在防水層養(yǎng)生結(jié)束后盡快進行，如遇其他因素不能施工應(yīng)封閉交通或加蓋覆蓋物以防止污染，如圖11所示。

3.3.4 防水黏結(jié)層施工常見問題處理

根據(jù)多年施工經(jīng)驗，將施工常見問題的處理方法總結(jié)如下。當(dāng)碎石嵌入瀝青深度達粒徑的80%以上時，應(yīng)降低瀝青用量。當(dāng)碎石嵌入深度小于粒徑的50%時，應(yīng)提高瀝青用量。當(dāng)碎石上裹附的瀝青量偏少時，應(yīng)降低碎石的撒布量。當(dāng)瀝青灑布成潑濺狀時應(yīng)調(diào)小瀝青灑布壓力。當(dāng)瀝青出現(xiàn)條紋狀灑布時，應(yīng)采取的措施包括：瀝青溫度太低時開始加溫；瀝青黏度太大時適當(dāng)稀釋；所有噴嘴不在同一角度時應(yīng)及時調(diào)整噴嘴角度；噴灑棒太高時應(yīng)調(diào)低；噴灑棒太低應(yīng)調(diào)高；噴嘴堵塞應(yīng)及時疏通。當(dāng)碎石撒完后仍有碎石未被撒出時，應(yīng)檢查撒料口是否被堵塞或出現(xiàn)故障。當(dāng)碎石撒布過多時應(yīng)檢查撒料口是否出現(xiàn)故障或者料倉堆料過多。當(dāng)碎石撒布不均勻時，應(yīng)重新標(biāo)定碎石撒布器。當(dāng)瀝青在碎石上表面時，可能有2種情況：碎石撒布車開得太快，應(yīng)降低速度；運料卡車、壓路機或者開道車操作錯誤，應(yīng)及時檢查、糾正。當(dāng)碎石剝落時，有3種情況：瀝青用量太小，應(yīng)適當(dāng)調(diào)大；碎石的潔凈程度不足，應(yīng)采用水洗；行車速度或者施工車輛速度太快，應(yīng)降低速度。由于瀝青使用量太大，出現(xiàn)泛油時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)低。

3.3.5 瀝青鋪裝系彎道施工控制

針對匝道橋、立交橋等曲線半徑小、超高較大、縱坡較大等特點，對彎坡橋瀝青鋪裝層，除保留水平直線型橋面施工通用要求外，設(shè)計人員及施工單位應(yīng)該對瀝青鋪裝層、防水黏結(jié)層的施工進行要求。

（1）瀝青鋪裝層。攤鋪時采用基準(zhǔn)鋼絲法走滑靴，碾壓時由坡下至坡上、由低處至高處。由于受到超高的影響，攤鋪機存在內(nèi)外輪差，橫向布料不均勻，容易造成厚度不等，壓實度也就難以保證。為了保證攤鋪的均勻性，可采用攤鋪機自動控制系統(tǒng)實時微調(diào)內(nèi)外布料速度。

（2）碎石封層類防水黏結(jié)層。采用同步碎石封層車施工時，碎石與黏結(jié)料同步撒（灑）布，同樣因內(nèi)外側(cè)輪差將導(dǎo)致相同時間內(nèi)橫向內(nèi)外側(cè)灑布面積不同，而碎石布料器出料速度與瀝青噴灑桿噴灑速度內(nèi)外側(cè)卻是一樣的，這樣將造成內(nèi)外側(cè)單位面積碎石、瀝青撒（灑）布量的差異。

假定某彎橋曲率半徑R為50 m，瀝青灑布桿長3.75 m，分別貼近內(nèi)側(cè)車道線、貼近外側(cè)車道線取為1 m位置，如果按照內(nèi)側(cè)1.2 kg·m2灑布瀝青，則在外側(cè)覆蓋的面積上將灑布量減小為1.1 kg·m2，減少8.3%，而對于內(nèi)側(cè)60%集料覆蓋率，在外側(cè)就減小為55%。瀝青灑布量減小對層間質(zhì)量的影響要比碎石的大得多，所以可采用如圖12所示的2種措施來克服：由內(nèi)向側(cè)外側(cè)遞增瀝青噴灑速度，碎石布料器開度也由小變大；增加外側(cè)灑布桿離地高度，降低內(nèi)側(cè)灑布桿高度，具體的噴灑高度h需要通過計算確定。

3.3.6 瀝青鋪裝層施工問題及其處治方案

目前混凝土橋梁的橋面鋪裝普遍采用AC、SMA型熱瀝青混凝土，在施工過程中除了碾壓不宜采用振動碾壓（可選擇振蕩碾壓）外，其余要求與瀝青路面的施工基本類似，如圖13所示。

但是，在瀝青鋪裝層攤鋪過程中，由于攤鋪溫度、壓實等原因容易導(dǎo)致如下問題。

（1）因為橋面下部的通風(fēng)作用，混凝土的溫度下降較路面更為顯著，所以必須保持壓路機與攤鋪機的距離，確保即時碾壓。否則，將出現(xiàn)如圖 14（a）所示的左右半幅壓實度顯著不同狀況，需要通過如圖 14（b）所示的銑刨進行重鋪返工。

（2）如果混合料出現(xiàn)了溫度離析、局部壓實不足以及瀝青層表面水分滲入混凝土表面且因為橫坡不足等原因難以排到碎石盲溝，將導(dǎo)致如圖 15（a）所示的瀝青鋪裝層表面泛堿。如果泛堿面積集中、較小，可局部銑刨、重鋪；如果面積較大，則可切割引水槽，鋪設(shè)排水管后，將鋪裝層里的水引出鋪裝層外，如圖15（b）所示。當(dāng)然，也需要綜合考慮橫坡、混凝土整平層平整度、防水黏結(jié)層等因素。

4 水泥混凝土橋瀝青鋪裝層施工質(zhì)量控制endprint

4.1 水泥混凝土橋瀝青鋪裝層質(zhì)量控制體系發(fā)展

英國提出了關(guān)于黏結(jié)、剪切最低強度標(biāo)準(zhǔn)。澳大利亞、英國BS EN 13863-2、德國 DIN 2003及瑞士均采用拉伸黏結(jié)試驗來確定拉伸黏結(jié)強度。美國Aubern 大學(xué)NCAT設(shè)計了剪切-法向組合荷載的直剪試驗。德國開發(fā)了可在Marshall或CBR上進行的簡易直接剪切試驗。加拿大Carleton大學(xué)、英國Nottingham大學(xué)及美國NCHRPLTRC開發(fā)了扭轉(zhuǎn)剪切試驗儀。蘭代爾夫特大學(xué)開發(fā)了剪應(yīng)力均布的4點界面剪切試驗。奧地利維也納大學(xué)開發(fā)了楔形劈裂試驗WST。

隨著橋面鋪裝技術(shù)的進步，中國在防水黏結(jié)層性能檢測及評價方法、儀器方面一直在探索，但是總體上國產(chǎn)儀器和檢測方法相對單一，主要包括同濟大學(xué)、西安交通大學(xué)、長安大學(xué)、高遠(yuǎn)公司開發(fā)的拉拔儀、直接剪切儀和斜剪儀，目的在于檢測黏結(jié)強度和抗剪強度。不過，拉拔試驗與鋪裝層實際受力狀態(tài)不符，鋪裝層在荷載作用下并非處于法向受拉的應(yīng)力狀態(tài)，而直剪試驗、斜剪試驗在試件破壞的過程剪切面都受加載桿件的彎矩影響，并非因純剪切而破壞。東南大學(xué)趙永利等人開發(fā)了檢測界面內(nèi)摩擦角和黏聚力的界面綜合分析儀，從檢測指標(biāo)和方法上實現(xiàn)了對界面分析的革命性改進?！冻擎?zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范》（CJJ 169—2012）中對瀝青路面材料容許抗剪強度的檢測采用了同濟大學(xué)孫立軍等提出的“瀝青混合料單軸貫入抗剪強度試驗方法”，該方法中的抗剪參數(shù)需要通過有限元數(shù)值計算來確定。

總體上看，在鋪裝層材料、結(jié)構(gòu)組合及鋪裝技術(shù)方面國內(nèi)外相對都比較成熟，目前研究的重點大多集中于瀝青層間及防水黏結(jié)層的應(yīng)用、評價上，中國在這方面相對比較落后。

4.2 瀝青鋪裝體系層黏結(jié)、防水體系要求

目前，國外在防水層材料方面有比較完善的規(guī)范，美國、英國、荷蘭、德國等發(fā)達國家20世紀(jì)50年代已經(jīng)基本完成了公路和橋梁的快速規(guī)模建設(shè)，直到60年代末才發(fā)現(xiàn)橋面出現(xiàn)的各種病害主要與水有關(guān)，從而開始對橋面防水設(shè)計、材料開發(fā)、檢測評價標(biāo)準(zhǔn)的研究。英國于1965年提出在混凝土橋面上鋪設(shè)防水體系的強制性規(guī)定，隨后制定了DTTMBE27規(guī)范。美國公路合作研究組織（National Cooperative Highway Research Program-NCHRP，1995）的研究表明：橋面受到水分和防凍鹽的侵蝕而導(dǎo)致混凝土和鋼筋的腐蝕、破壞，同時提出在橋面鋪裝中采用由柔性防水材料鋪設(shè)的不透水防水層。德國20世紀(jì)60年代應(yīng)用了2種防水系統(tǒng)，70年代引入法國防水系統(tǒng)，隨后在1999年提出了包含40余項試驗檢測方法的TP-BEL-B規(guī)范。國際經(jīng)濟發(fā)展與合作組織（International Economic Development Couincil-CECD，1972年）70年代提出了“混凝土橋面板防水層”的研究報告，對成員國的混凝土橋面防水層體系應(yīng)用情況進行了分析，并推薦了防水材料的具體檢測和評價方法、標(biāo)準(zhǔn)。英國交通研究實驗室（Transportation Research Laboratory-TRRL）1965年開始進行防水層的抗?jié)B、黏結(jié)、耐高溫性能的對比研究，80年代對47種防水系統(tǒng)進行實地測試、實驗室測試后發(fā)現(xiàn)，防水層黏結(jié)性不足、鋪裝層高溫攤鋪及粗集料刺破是主要破壞原因，并于1994年指定了包含14項試驗的BD 47/94規(guī)范。

中國的相關(guān)規(guī)范比較多，但規(guī)定不太一致，比如《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTJ 014—1997）中對鋪裝層結(jié)構(gòu)組合、黏結(jié)層、防水層做了規(guī)定，但未推薦典型結(jié)構(gòu)組合，只要求高速、一級公路瀝青鋪裝層厚度為60～100 mm；防水層與橋面板、下面層與表面層之間應(yīng)采用灑布量為0.4～0.5 kg·m2的（改性）乳化瀝青作為黏結(jié)層，防水層采用瀝青膠砂、聚合物涂膠、卷材類等，可在其上加鋪碎石封層下封層。現(xiàn)行的《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50—2006）中明確提出了表面層、防水體系（下面層、下封層、防水層）典型結(jié)構(gòu)組合?！豆窐蚝O(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）中規(guī)定：高速公路和一級公路上特大橋、大橋的橋面鋪裝宜采用瀝青混凝土橋面鋪裝，且厚度不宜小于70 mm，而二級及二級以下公路橋梁鋪裝厚度不宜小于50 mm，其設(shè)計應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50—2006）要求?！豆窐蚝┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）要求在混凝土橋面板鋪筑瀝青混凝土前應(yīng)灑布0.3～0.5 L·m2的黏層瀝青?！冻鞘袠蛄涸O(shè)計規(guī)范》（CJJ 11—2011）規(guī)定可采用瀝青混凝土或水泥混凝土材料，快速路、主干路橋梁和次干路上特大橋、大橋橋面鋪裝宜采用與橋頭引道瀝青面層一致的瀝青混凝土，厚度不宜小于80 mm，一般采用上層細(xì)粒式HMA、下層中粒式HMA雙層式結(jié)構(gòu)；次干路、支路橋梁的瀝青混凝土鋪裝層和水泥混凝土整平層厚度均不宜小于60 mm?！冻鞘袠蛄簶蛎娣浪こ碳夹g(shù)規(guī)程》（CJJ 139—2010）規(guī)定：對防水等級為Ⅰ級的橋梁，卷材防水層以上瀝青混凝土面層的厚度不應(yīng)小于80 mm?！豆饭こ藤|(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)土建工程》（JTG F80-1—2004）及 《公路工程竣（交）工驗收辦法實施細(xì)則》（2010-65號）對混凝土橋面瀝青鋪裝層的評定盡管借鑒了瀝青路面的標(biāo)準(zhǔn)，但棄掉了一個很重要的指標(biāo)——滲水系數(shù)。

5 結(jié)語

（1）混凝土橋瀝青鋪裝層及其層間黏結(jié)層既要滿足舒適性、抗滑性等功能需求，也要滿足結(jié)構(gòu)強度需求。

（2）不宜過度地強調(diào)通過提高鋪裝層材料的抗拉、抗剪強度來克服病害，而應(yīng)該通過增加層間功能層的作用，減緩橋梁結(jié)構(gòu)對鋪裝層帶來的影響。

（3）瀝青鋪裝層靜態(tài)碾壓造成的天生壓實不足，容易導(dǎo)致鋪裝層滲水、泛堿。

（4）應(yīng)該考慮在相應(yīng)規(guī)范里統(tǒng)一對防水黏結(jié)層的層間黏結(jié)、抗拉強度的檢測、評價標(biāo)準(zhǔn)和方法。

（5）鋪裝層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該與橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計共同考慮，要兼顧不同橋型對鋪裝層的力學(xué)、功能需求，不能僅僅把瀝青鋪裝層作為自重來考慮。

（6）目前的路面再生技術(shù)比較成熟，但是主要應(yīng)用于基質(zhì)瀝青混合料，而對于改性瀝青、高黏瀝青仍處于研究階段，那么橋面瀝青鋪裝層往往都采用SBS改性瀝青或高黏瀝青，如何對這樣的鋪裝層進行再生值得研究。

（7）瀝青鋪裝層結(jié)構(gòu)有待于進一步深入研究，以便提出更加適合水泥混凝土橋結(jié)構(gòu)特點、適合中國交通環(huán)境條件的耐久性好、舒適性高、可再生的結(jié)構(gòu)。

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