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1、柳州市维义大桥三种钢桥面铺装方案典型破坏形式及维修方法说明招商局重庆交通科研设计院有限公司二00年十二月1钢桥面铺装常用三种方案钢箱梁桥面在世界上已有超过百年的应用历史，相比水泥混凝土结构，具有 重量轻、施工快捷、质量可靠等优点，因此在世界上得到了广泛的使用。钢桥面铺装在使用过程中变形量大、温度高、铺装层与钢板粘结不好，是一 个世界性的难题。通常钢桥面铺装都先于路面破坏，特别是一些大型桥梁，通车 后往往几年就损坏，造成的损失和影响都非常大。因此，科学家对钢桥面铺装进 行了不懈的分析和研究。目前，世界上最常用的，也是使用效果最好的三种铺装 方案有以下三种。（1）方案一：双层改性SMA（图1）（2
2、）方案二：浇筑式沥青混凝土（GA10）+高弹SMA （图2）（3）方案三：双层美国环氧沥青混凝土（图3）铺装面层改性沥青SMA10，厚度：35mm洒布改性乳化沥青，用量：300500g/m铺装下层改性沥青SMA10,厚度：35mm粘结层涂洒溶剂型粘接剂，用量为200400g/m，环氧防水层涂刷环氧树脂，用量：500600g/m；撒布1.182.36mm的碎石，用量：500800g/m涂刷环氧树脂，用量：200300g/m，；撒布0.30.6mm的碎石，用量：300400g/m，防腐层环氧富锌漆钢板喷砂除锈，清洁度：Sa2.5级；粗糙度：50100um图1桥面铺装方案一（双层SMA）方案一面层采
3、用双层SMA结构，具有较好的密水性、抗车辙性能、耐疲劳 性能等，下部防水结构层采用国内桥面铺装中应用比较多、相对比较成熟的环氧 树脂防水层。防腐层采用环氧富锌漆，上部双层环氧树脂（撒碎石），在起到防 水效果的同时，可有效提高结构层间剪切强度。国内早期钢桥面铺装常采用此种 结构。其病害主要有开裂、坑槽、车辙和推移。铺装面层高弹沥青SMA10，厚度：35mm粘层洒布改性乳化沥青，用量：300500g/m，铺装下层浇筑式沥青混凝土GA10，厚度：35mm;撒布510mm预拌碎石防水粘结层反应性粘结剂，用量：100200g/m，丙烯酸树脂（两层）高分子防水涂料，总用量：30003400g/防腐底涂层，
4、用量：250350g/m，钢 板 喷砂除锈，清洁度：Sa2.5级；粗糙度：50100um图2桥面铺装方案二（浇筑式+SMA）方案二铺装采用浇筑式+SMA结构，具有良好的防水性、疲劳性能、水稳性、 抗滑性、耐久性等。在国内经过众多工程的实际检验，质量优良，极少发生病害。防水层常采用丙烯酸树脂（MMA）体系。经过大量实验验证和工程验证， 该类防水体系具有很好的密封性、耐久性，在国外，使用寿命甚至巳达30年而 未重行铺设。由于上层采用了高弹沥青SMA，病害类型与双层SMA比较相似。铺装面层铺装上层环氧沥青混凝土EA10，厚度：25mm环氧粘结剂，用量：0.45L/m，铺装下层铺装下层环氧沥青混凝土E
5、A10，厚度：25mm防水层环氧粘结剂，用量：0.68L/m，防腐层环氧富锌漆钢板喷砂除锈，清洁度：Sa2.5级；粗糙度：50100 pm图3桥面铺装方案三（双层环氧沥青）方案三采用美国环氧沥青混凝土铺装结构，环氧沥青混凝土综合性能比较优 良，车辙动稳定度较高，耐腐蚀性能较好，目前在国内外有大量的实体工程应 用。美国环氧沥青混凝土具有很高的强度，其马歇尔稳定度是一般沥青混凝土的 3-5倍；还有很好的耐疲劳性能和良好的耐腐蚀性；基本不发生推移和车辙等永 久变形。环氧沥青钢桥面铺装常见病害有：鼓包、开裂、坑槽等。2三种方案常见病害及维修处置方法简介三种方案在国内都有较多的应用，其中双层SMA主要应
6、用在早期大跨径桥 梁和一些中小型桥梁，浇筑式+SMA和环氧沥青铺装在近期应用较多。三种方案在使用过程中，均有不同类型的病害出现，由于三种方案的原材料 特性各不相同，其病害也相应具有不同的特点。养护维修是延长桥面铺装寿命的有效方法，养护维修及时、处理措施得当的 桥面铺装使用寿命明显长于养护维修不及时的桥梁。目前，我国钢箱梁桥沥青铺 装或多或少都存在问题，特别是一些大跨径重载桥梁，桥面铺装使用情况都不能 令人满意，早期损害现象比较普遍，因此养护维修对于桥梁的正常使用显得尤为 重要，如缺乏有效的养护维修措施，桥面铺装将加速破坏。2.1双层SMA双层SMA在国内早期应用较多，经过长时间的使用，一些桥梁
7、的桥面铺装 出现了严重破坏，各种破坏形式都有所表现。由于采用SBS沥青的SMA材料抗裂性不佳，所以开裂是双层SMA铺装最 常见的病害之一，同时桥面还会出现车辙、坑槽、推移等病害。特别在较重的交 通荷载环境下容易产生病害，如军山大桥、厦门海沧大桥、西陵长江大桥等都产 生了较多的病害。（1）表面开裂钢桥面铺装不同于一般公路沥青混凝土路面，它直接铺设在钢桥面板上，由 于大中型桥梁通常采用的钢桥面板柔度大，加上在重型车辆荷载作用下，钢桥面 板局部变形更大，各纵向加劲肋纵隔板、横肋（或横隔板）与桥面板焊接处出现 明显的应力集中，这导致铺装层受力更复杂、更不利。桥面铺装在反复的应力作 用下，极易出现开裂病
8、害。SMA材料抗拉强度与抗拉应变不如美国环氧沥青， 在早期的桥梁中，裂缝是最常见的病害之一。图4桥面铺装纵向裂缝图5桥面铺装网裂SMA桥面铺装一旦开裂，通常采用沥青灌缝的方法来封闭裂缝，避免水分 下渗进一步损坏铺装结构。如果产生网裂，就只有挖补重新铺装了。（2）坑槽沥青铺装层开裂后如不能及时处置维修，在行车作用下会逐渐扩展，逐渐形 成网裂，最后由于沥青混合料松散、脱落，形成坑槽。图6桥面铺装坑槽病害坑槽的处治方法通常把出现坑槽的位置挖除，采用沥青混合料回填，压实后 形成平整的路面，填补材料可以采用热拌沥青混合料，也可采用冷拌沥青混合料。 新旧界面之间通常涂刷粘结剂以保证粘结强度。在坑槽修补完毕
9、后，在新旧混合 料接缝处需要涂热熔沥青或其他防水材料，以防止水分沿新旧界面下渗导致病 害。（3）车辙钢桥面铺装温度通常要高于普通路面铺装温度，并且由于钢箱梁的保温作 用，高温持续时间长。据调查，夏季钢桥面铺装温度最高可达到65C，如此高 的温度导致沥青混合料软化，在重载交通的碾压下，会产生塑性变形，逐渐形成车辙。车辙病害与铺装材料质量不好有直接的关系，通常由两个原因引起：铺装 层材料内部抵抗剪应力的性能不足和铺装材料空隙率过大，第一个原因会造成推 移型车辙，第二个原因会造成压密性车辙。图7桥面铺装车辙由于车辙病害主要与铺装材料的性质有关，车辙深度会在行车作用下逐渐增 加，仅平整表层无法解决问题
10、，因此，一般钢桥面铺装车辙的处理措施是挖除重 新摊铺。（4）推移车辆行驶过程中在铺装层与防水粘结层之间受到较大的剪应力，当剪应力超 过防水粘结层的粘结应力时，防水粘结层产生破坏，钢桥面板和铺装层之间失去 粘结力，在车辆荷载的继续作用下，桥面铺装层会产生推移，造成推移病害。图8桥面铺装推移对于推移目前没有很好的处置方法，通常是挖除重新摊铺。2.2浇筑式+SMA浇筑式+SMA铺装在国内应用相对较晚，取得了不错的效果。相对其它两种铺装结构来说，浇筑式+SMA铺装病害比较少见。早期的浇筑 式+SMA铺装中SMA采用SBS改性沥青，使用一段时间后会出现面层开裂的情 况，如不及时处置会发展成为坑槽；后期采
11、用高弹沥青成型SMA，未出现开裂 情况，桥面铺装总体效果不错。如山东胜利黄河大桥在国内首次采用浇筑式+SBS改性沥青SMA铺装，由 于交通荷载较大，通车3年后出现了开裂等病害，经修补后可正常使用；安庆长 江大桥采用浇筑式+SBS改性沥青SMA，通车6年后SMA开始出现裂缝，在封 闭裂缝后仍然能够良好使用；菜园坝大桥采用浇筑式+高弹SMA，在交通量较大 的情况下使用约3年时间，桥面铺装未发现任何病害。对于MMA防水层+浇筑式+SMA来说，MMA防水层使用寿命最长，其次 是浇筑式，通常浇筑式下层加上防水层使用寿命可达15年，SMA相对来说使用 寿命最短。因此，在上面层产生破坏时仅需要铣刨上面层，重
12、新摊铺即可，无需 整个桥面铺装全部重新施工，能够节约大量经费。浇筑式+SMA铺装的病害通常首先出现在SMA层表面，下层浇筑式通常不 会出现病害情况。只要在出现裂缝时及时用沥青灌缝封闭，就不会危及到下层浇 筑式，如SMA出现坑槽，则可把上部破坏的SMA部分挖除，用普通沥青混合 料填补即可。等到整个SMA面层破损严重时，可铣刨重新铺装SMA上面层。山东胜利黄河大桥和安庆长江大桥是国内较早使用浇筑式+SMA铺装的桥 梁，目前均有一定的裂缝产生，但灌缝修补后未出现进一步的病害，目前使用情 况尚好。图9安庆大桥裂缝灌缝后正常使用图10山东胜利黄河大桥裂缝修补后2.3环氧沥青混凝土环氧沥青混凝土铺装始于南
13、京长江二桥，由于在南京长江二桥上取得了不错 的效果，因此在国内开始大面积使用。环氧沥青混凝土具有极好的强度，其马歇尔稳定度在45kN左右，但其柔韧 性相对沥青材料来说较差，桥面铺装容易出现开裂等病害；由于环氧沥青铺装层 密不透水，施工时内部残留的水分容易导致铺装层鼓包病害，如没有得到有效的 处理，会进一步发展成为坑槽。由于环氧沥青特殊的材料性质，普通沥青混合料与其不能形成有效的粘结， 维修通常采用环氧沥青或者环氧树脂材料，维修价格较高。据统计，仅润扬大桥2009年进行维修而购买的日本环氧沥青就花费近500万元。（1）表面开裂由于环氧沥青混凝土具有一定的刚度，而柔韧性较差，因此在受到较大应变的情
14、况下会产生开裂病害。图11环氧沥青开裂环氧沥青开裂后，也是常采用灌缝的处理方法封闭裂缝，只是采用的材料通 常为环氧沥青或者环氧树脂类材料。（2）鼓包环氧沥青桥面铺装如果施工处理不好，桥面残留水分的话，在温度的作用下， 水分变成水蒸气，在环氧沥青内形成较大的空洞，出现鼓包病害，在车辆的碾压 作用下导致开裂，水分从开裂处下渗会造成进更严重的病害。图12环氧沥青鼓包病害对于鼓包病害，如果病害情况不是很严重的话，通常采用环氧沥青灌缝来修 补，如病害比较严重，则采用挖除重新填补。（3）坑槽鼓包病害如果处理不及时，由其引起的裂缝会逐渐发展成网裂，在加上鼓包 造成了铺装层与钢板之间失去粘结力，最终导致混合料脱落，形成坑槽。图13环氧沥青坑槽通常坑槽采用挖补的处理方式，将出现坑槽的位置挖除，填入环氧沥青混合 料，压实并整平。在新旧界面处最好涂刷一层环氧沥青，以防止水分沿界面处下 渗。
