孔 莊

（東南大學(xué)，江蘇 南京 210096）

0 前言

鋼橋面鋪裝，直接將瀝青鋪設(shè)在正交異性鋼板上，在行車荷載、風(fēng)載、溫度變化及地震等因素影響下，其受力和變形較一般公路路面復(fù)雜，因而對(duì)其強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞耐久性、變形協(xié)調(diào)性等均有更高要求。決定了對(duì)鋪筑在鋼橋面上的鋪筑層的要求高于一般道路，它的好壞直接影響到行車的安全性、舒適性、橋梁耐久性以及投資效益和社會(huì)效益。

1 工程概況

田安大橋主橋?yàn)槌鞘孝窦?jí)主干路；行車道為雙向6車道兩側(cè)各設(shè)置5.5 m人非混合車道；設(shè)計(jì)行車速度60 km/h；設(shè)計(jì)荷載Ⅰ級(jí)公路；地震基本烈度Ⅶ度；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100 a。其橋梁結(jié)構(gòu)為上承式梁拱組合橋梁，橋面布置為50m+160m+50m=260 m，上部采用雙幅分離、三跨連續(xù)結(jié)構(gòu)體系。橋面單幅寬為17.75 m，全橋總寬度為36.5 m。全橋頂板均采用16mm厚度鋼板。頂板采用U形加勁肋加勁，上口寬300mm，下口寬170mm，高280 mm，標(biāo)準(zhǔn)中心間距為600 mm，橋面板兩端各設(shè)置一道16 mm×180 mm的扁鋼加勁肋，橋面結(jié)構(gòu)剛度大，攤鋪總量小，適用于多種結(jié)構(gòu)攤鋪類型，本工程采用雙層SMA瀝青鋪裝。

2 瀝青鋪裝層病害分析及破壞形式

鋼橋面鋪裝病害可歸結(jié)為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面：

外因主要是受外部條件的影響，如氣候、交通荷載狀況等等。內(nèi)因主要指材料特性，如防水粘結(jié)材料的結(jié)合強(qiáng)度、防腐性能，瀝青鋪裝層的高低溫特性、變形性能等。

2.1 縱向、橫向裂縫的破壞

該破壞形式比較普遍，主要產(chǎn)生原因有：（1）過(guò)往車輛荷載超重；（2）鋼橋面板設(shè)計(jì)厚度過(guò)薄，縱橫加勁肋間距過(guò)大；（3）鋪裝層抗疲勞性能不足。

鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其上的鋪裝層受力較為復(fù)雜，在加勁肋的頂部為負(fù)彎矩區(qū)，鋪裝層表面受到拉應(yīng)力、拉應(yīng)變較大，在重載車的反復(fù)疲勞荷載作用下，極易出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂，表現(xiàn)為沿加勁肋頂部的縱向裂縫及沿橫隔板的橫向裂縫。有時(shí)，裂縫是斜向的，主要是由于鋪裝層整體的抗拉強(qiáng)度不足，鋪裝層在推移過(guò)程中形成的。

2.2 車轍破壞（熱穩(wěn)性病害）

車轍破壞一般分為失穩(wěn)性車轍、結(jié)構(gòu)性車轍和磨耗性車轍。發(fā)生在鋼橋面鋪裝層上的車轍以失穩(wěn)性車轍為主，其產(chǎn)生原因有以下幾點(diǎn)：

外部環(huán)境：區(qū)域氣候條件惡劣，如氣溫高、高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；同時(shí)重載車多、超載現(xiàn)象普遍等。兩者耦合作用下，加劇了鋪裝層的熱穩(wěn)性破壞。另外，大多數(shù)鋼箱梁橋?yàn)榉忾]式，對(duì)環(huán)境溫度的吸收大于釋放，內(nèi)部溫度相對(duì)較高，從而引起鋪裝層溫度過(guò)高，間接導(dǎo)致其熱穩(wěn)性破壞。以及鋪裝層材料和結(jié)構(gòu)自身熱穩(wěn)性不足，在汽車荷載反復(fù)作用下逐漸形成永久性形變累積。

2.3 脫層及推移

脫層及推移破壞的出現(xiàn)主要和粘結(jié)層、鋪裝層瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有關(guān)。對(duì)于鋼橋面鋪裝層與鋼板之間的粘結(jié)則存在一些問(wèn)題，主要是層間粘結(jié)強(qiáng)度隨溫度的升高而降低。使改性瀝青類鋪裝結(jié)構(gòu)常溫時(shí)剪切強(qiáng)度在1.0 MPa以上，而70℃時(shí)的剪切強(qiáng)度一般在0.1～0.3 MPa之間。根據(jù)計(jì)算分析，考慮轉(zhuǎn)彎及制動(dòng)條件下的最不利條件下，鋪裝層與鋼板間的剪應(yīng)力可達(dá)到0.4～0.5 MPa，在重載交通的反復(fù)疲勞荷載作用下，鋪裝層更容易產(chǎn)生脫落層。同時(shí)，鋪裝層的開(kāi)裂，同時(shí)，水分的滲透，可以加速鋪裝層的脫層和推移。

2.4 坑槽、松弛及其它

坑槽破壞一般與材料的局部不均勻性以及對(duì)其它病害沒(méi)有及時(shí)維護(hù)有關(guān)。如瀝青混凝土混合料空隙過(guò)大，抗水損害能力不足，病害發(fā)生會(huì)迅速向周邊擴(kuò)散。

2.5 其他鋼橋面鋪裝的破壞形式

（1）伸縮縫與鋪裝結(jié)合部位在長(zhǎng)期行車荷載作用下形成錯(cuò)臺(tái)；

（2）行車磨耗作用及使用材料抗磨光功能不足而引起鋪裝抗滑性能不足；

（3）瀝青混凝土鋪裝施工中產(chǎn)生（鼓包）等破壞，主要是由于防水粘結(jié)層施工時(shí)，界面不清潔，存在著水、油污等污染源；乳化瀝青粘結(jié)層未完全破乳，殘留多余水分也會(huì)導(dǎo)致這種破壞；

（4）鋪裝表面局部松散、乏油、表面光滑等輪跡帶。主要是由于施工配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)、局部施工缺陷造成。

橋面鋪裝層一旦發(fā)生開(kāi)裂，水分將通過(guò)裂縫滲入鋪裝層結(jié)構(gòu)內(nèi)容部，不僅加速了鋪裝層的破壞，嚴(yán)重情況下危及橋梁的使用壽命，見(jiàn)圖1。因此施工中要科學(xué)選取鋪裝材料，并嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

圖1 鋼橋面鋪裝常見(jiàn)病害形式

3 鋪裝層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋼橋面鋪裝層的主要功能是再設(shè)計(jì)期內(nèi)為車輛提供穩(wěn)定、平整的行駛路面，要求鋪裝層具有較高的強(qiáng)度及耐久性，較好的耐磨性及抗滑性，優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及防水滲透能力。

鋪裝層厚度考慮功能要求的不同，分三層設(shè)計(jì)?？偤穸?5mm，粘接層和緩沖層總厚度為5mm；鋪裝下層采用SMA10厚度35 mm；鋪裝面層采用SMA10，厚度 35 mm。

3.1 鋪裝面層及鋪裝下層

SMA具有粗集料多、礦粉多、瀝青多和細(xì)集料少等特點(diǎn)，粗集料石對(duì)石接觸、相互嵌鎖形成的骨架直接承受了荷載的作用，對(duì)高溫敏感性較小，含量較高的礦粉與瀝青形成粘結(jié)力很高的瑪蹄脂，提高整體力學(xué)性能。改性瀝青SAM混合料鋪裝層優(yōu)點(diǎn)：柔韌性、抗松散、抗裂能力強(qiáng)；具有良好的耐久性和防水性能；抗塑流和抗永久變形的能力強(qiáng)，不易產(chǎn)生車轍；具有粗糙的表面結(jié)構(gòu)，防滑性能好；沒(méi)有特殊的施工要求，施工期短，費(fèi)用較低。

3.2 防水粘結(jié)層及緩沖層

防水粘結(jié)層是整個(gè)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形成有機(jī)整體的重點(diǎn)，除了防止水分下滲銹蝕鋼板，還應(yīng)粘結(jié)鋼橋面與鋪裝層，使之成為一個(gè)整體。其性能的好壞對(duì)鋼橋面鋪裝的耐久性有著直接影響。本工程擬采用環(huán)氧樹(shù)脂，在固化反應(yīng)過(guò)程中收縮率小，其固化物的粘結(jié)性、耐熱性、耐腐蝕性和憎水性等性能優(yōu)良。

緩沖層由兩層200～400 g/m2，溶劑粘結(jié)劑作為底涂層和3～6 mm橡膠瀝青砂膠組成。作為變形能力大的彈性材料，有效吸收應(yīng)變，降低橋面裝鋪層的彎拉應(yīng)力。削弱鋼橋面在溫度升高對(duì)粘結(jié)防水層的力學(xué)穩(wěn)定性的影響。阻止水分下滲，提高防水層與瀝青混凝土鋪裝層的抗剪切能力。

通過(guò)防水層及緩沖層的有效設(shè)置，滿足致密不透水，具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度和良好的變形協(xié)調(diào)能力，以及具有抵抗溫度對(duì)防水層不利影響的作用。

4 施工工藝流程

鋼橋面噴砂除銹－環(huán)氧富鋅漆－環(huán)氧粘結(jié)層－橡膠瀝青砂膠緩沖層－SMA鋪裝下層－改性瀝青SMA鋪裝面層－封霧層，流程見(jiàn)圖2。

圖2 施工工藝流程圖

（1）橋面鋪裝前，為保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，先對(duì)橋面進(jìn)行清潔，用清潔劑或溶劑清洗鋼橋面板表面的油、油脂、鹽分及其它臟物。用高壓清水清潔,直至無(wú)油污、塵垢為止。干燥處理后進(jìn)行噴砂除銹處理，要求噴砂清潔度達(dá)到Sa2.5級(jí)，要求鋼橋面板噴砂除銹后粗糙度達(dá)到50～150 um。在清潔度和粗糙度都滿足要求之后對(duì)橋面進(jìn)行環(huán)氧富鋅漆的施工，環(huán)氧富鋅漆的施工與橋面噴砂除銹完成的時(shí)間間隔不能超過(guò)4 h，以免鋼板表面被氧化而不能完全達(dá)到保護(hù)鋼板的要求。

（2）在環(huán)氧富鋅漆完全固化，用刮涂工具刮涂第一層環(huán)氧樹(shù)脂，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按涂布率為200～300/m2，將環(huán)氧樹(shù)脂均勻刮涂，在環(huán)氧樹(shù)脂表面還未固化前，用人工撒布0.3～0.6 mm碎石，用量約為300～400 g/m2。當(dāng)?shù)谝粚迎h(huán)氧膠完全固化后，用掃把清走表面多余的碎石，經(jīng)鋼橋板與環(huán)氧膠界面的附著力檢測(cè)合格后，在均勻地刮涂第二層環(huán)氧樹(shù)脂，涂布率為400～600，均勻地撒布1.18～2.36 mm的碎石，待環(huán)氧膠完全固化后清掃多余的石子。

（3）橡膠瀝青緩沖層：環(huán)氧粘結(jié)層固化合格后，涂灑溶劑型粘結(jié)劑，其用量為：200～400 g/m2，在溶劑粘結(jié)劑施工完4～8 h后，即可施工橡膠瀝青砂緩沖層，在緩沖層施工中要注意施工厚度，厚度不能太厚也不能太薄，太厚容易形成車轍，太薄又不能起到很好的緩沖作用，在橡膠瀝青砂膠生產(chǎn)過(guò)程中要注意控制溫度，防止瀝青老化。

（4）緩沖層固化后，在上部施工雙層參加聚酯纖維的高彈改性瀝青SMA10，設(shè)計(jì)空隙率為3.0%～4.0%，高彈改性瀝青SMA10具有良好密實(shí)性和整體性，高彈改性瀝青相對(duì)于普通改性瀝青而言，具有更好的抗開(kāi)裂能力和耐疲勞能力，且其粘度較小更容易壓實(shí)以保證空隙率；上下層間設(shè)置網(wǎng)孔大小為38.1 mm×38.1 mm的自粘玻纖格柵，起到防止推移、抵抗車轍的作用；鋪設(shè)時(shí)不允許出褶，卷端重疊部分搭接75～150 mm，確保重疊部分順著鋪設(shè)方向，兩側(cè)重疊部分搭接25～50 mm，鋪設(shè)格柵并碾壓后，施工車輛或緊急車輛可以通過(guò)，但應(yīng)保證不因車輛的轉(zhuǎn)彎或剎車造成對(duì)格柵的損壞，保持格柵的清潔、無(wú)泥、無(wú)塵或其他雜物，損壞部分應(yīng)被移走或修補(bǔ)，注意格柵的整體性。

（5）玻纖格柵鋪設(shè)前撒布改性乳化瀝青粘層（用量300～500 g/m2）。改性乳化瀝青粘層在鋪裝面層混合料攤鋪前一天施工(必須在面層混合料攤鋪8 h前完工)，要求灑布均勻并基本滿布。

（6）在面層SMA10鋪設(shè)完后，即可進(jìn)行整個(gè)橋面的封水處理，最好在面層冷卻之后。封水前需對(duì)橋面進(jìn)行清理，封水施工用瀝青撒布車進(jìn)行施工，局部地方用人工進(jìn)行補(bǔ)涂，以確保涂布均勻。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼橋面鋪裝關(guān)系到整個(gè)工程質(zhì)量。鋼橋面鋪裝施工中，防水粘結(jié)層又為重要控制環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到鋪裝結(jié)構(gòu)的耐久性。另外，在施工還需要嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量、配合比、拌合溫度控制及碾壓工藝等各個(gè)環(huán)節(jié)的處理，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)定的要求施工，確保橋面鋪裝一次成優(yōu)。

[1]劉洪濤,李軍兵,王光輝.橋面鋪裝層病害成因分析[J].山西建筑,2007,33(26):323-324.

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[3]李志軍.橋面鋪裝技術(shù)及瀝青鋪裝材料的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].石油瀝青,2006(3).