國內典型鋼橋橋面鋪裝使用現狀調查與分析

王 亮，慕海瑞，趙國云

（1.深圳市國晨造價咨詢有限公司重慶分公司，重慶 400050；2.重慶鵬方路面工程技術研究院有限公司，重慶 400054）

0 引言

目前國內鋼橋面主要采用澆注式瀝青混凝土（GA）和環氧瀝青混凝土（EA）兩種鋪裝體系，雙層SMA在早期的鋼橋面鋪裝中應用較多，但因為易產生車轍、裂縫和坑槽等早期破壞，近年來在大跨徑鋼橋面鋪裝中較少應用。還有一種ERS鋪裝體系，在宜昌長江公路大橋等部分鋼橋面鋪裝中使用。相對于世界其他各國的鋼橋面鋪裝，國內鋼橋面具有氣候早晚差異大、冬夏差異大和南北差異大，及公路交通量繁重和重載超載車輛多的特征，加之鋼箱梁具有較強的熱傳導性和儲熱效應，以及鋪裝層復雜的受力狀態，使得國內鋼橋面鋪裝耐久性頗受考驗，諸如江陰長江大橋、山東勝利黃河大橋以及虎門大橋等鋼橋面鋪裝都出現了比較嚴重的早期破壞。

隨著國內近些年對鋼橋面鋪裝研究的深入，新技術、新材料、新工藝和新結構得以不斷應用和完善，鋼橋面鋪裝層的各項路用性能得到了有效的改善和提高，同時各建設方的質量意識也有明顯提高，尤其是對鋼橋面防水粘結層功能性作用的認知水平，使得國內鋼橋面鋪裝朝著健康的方向發展。本文擬通過對近年來國內鋼橋面鋪裝所采用的澆筑式瀝青混凝土、環氧瀝青混凝土和ERS三種典型鋪裝體系相對系統的調研，對不同鋪裝結構的使用情況進行分析比較，以綜合評價不同鋪筑體系的耐久性問題。

1 鋼橋基本情況

為了解國內鋼橋橋面鋪裝現狀，筆者對國內典型鋼橋的橋面鋪裝結構和使用狀況進行了調研，不同鋼橋的結構、氣候環境、橋面鋼板厚度、交通荷載狀況以及鋪裝結構等條件如表1所示。本次所調研的鋼橋具有以下幾個特點：

a）大部分鋼橋處于長江沿線及以南，絕大部分鋼橋的最高氣溫在36℃以上，部分達到44.5℃；最低氣溫出現在山東勝利黃河大橋上，最低達-23.3℃；

b）采用澆筑式瀝青混凝土鋪裝的橋梁使用時間較短，而環氧瀝青混凝土鋪裝的橋梁使用時間相對較長；

c）除青馬大橋（鋼桁梁）、重慶朝天門長江大橋（鋼桁梁）和重慶石板坡長江大橋（T型鋼構）外，均為鋼箱梁橋。

表1 國內典型鋼橋橋面鋪裝結構及使用現狀一覽表

2 防水粘結層使用狀況分析

由于所調查的橋面均為鋼橋面鋪裝，防水粘結層的使用現狀調查相對困難，僅有少數橋面曾采用病害開挖的方式，因此本文防水粘結層使用狀況分析大多通過橋面鋪裝病害原因而獲得，具有較強的客觀依據，分析總結如下：

a）對于澆筑式瀝青混凝土鋪裝體系，使用Eliminator防水粘結層的鋪裝使用情況普遍比較良好，而采用其他防水粘結層類型的鋪裝部分出現了防水粘結層失效問題；

b）在所有環氧瀝青混凝土鋪裝中，無論是采用美國進口環氧粘結劑還是采用國產環氧粘結劑的鋪裝，多數鋪裝均出現了問題，主要是裂縫與坑槽。

c）采用EBCL防水粘結層的鋼橋面鋪裝都出現了問題，主要是裂縫、車轍和坑槽。

3 鋪裝層混凝土使用狀況分析

對已調查鋼橋橋面鋪裝層的分析可知，其鋪筑層混凝土具有下述特征：

a）澆筑式瀝青混凝土鋪裝使用情況普遍比較良好，但使用時間均較短，山東黃河勝利大橋和江陰大橋（首次MA鋪裝）鋪裝出現了較多的縱向裂縫（如圖1所示），其主要病害類型是裂縫、車轍和鼓包（如圖2所示），但該情況僅發生在幾座鋼橋的橋面鋪裝中；

圖1 山東勝利黃河大橋面層縱向裂縫圖

圖2 汕頭礐石大橋層間滑移和輕微車轍

b）環氧瀝青混凝土鋪裝有較長無損使用壽命的案例，如南京長江二橋，但也伴隨裂縫、坑槽和鼓包病害（如圖3和圖4所示），初期裂縫經過灌縫等及時處治后，病害一般都能夠得到抑制；

圖3 湛江海灣大橋面層不規則裂縫

圖4 潤揚大橋坑槽病害

c）ERS鋪裝和雙層SMA鋪裝類似，出現了比較多的早期病害（上海盧浦大橋因進行嚴格的交通管制，雙層SMA鋪裝至今使用情況良好，壽命近10年），主要病害類型為車轍、裂縫和坑槽等（見圖5和圖6）。

圖5 宜昌長江大橋裂縫、坑槽和推移病害

圖6 宜昌長江大橋車轍病害

4 鋼橋面鋪裝典型結構使用情況分析

4.1 環氧瀝青混凝土鋪裝

室內試驗表明環氧瀝青混凝土具有良好的路用性能，但實際使用效果并不理想，經分析認為主要有以下幾個方面原因：a）環氧瀝青混凝土鋪裝結構沒有真正意義上的防水層，鋪裝層一旦開裂，很快發展到防腐層，使環氧富鋅漆被氧化，形成粉末狀的氧化鋅或鋅鹽，導致鋪裝脫層（如圖7所示），國外一些使用環氧瀝青混凝土鋪裝的典型鋼橋如澳大利亞West Gate橋和加拿大的Lion Gate橋都因出現了嚴重的脫空病害而不得不進行大修；b）環氧瀝青混凝土的施工控制難度很大，具有天然的微裂縫缺陷，這可能與其模量過高和固化過程有關；c）室內試驗手段和評價方法暫不能有效反映環氧瀝青混凝土的路用性能，其方法有待進一步研究完善。

圖7 環氧瀝青混凝土鋪裝結構病害發展示意圖

4.2 澆筑式瀝青混凝土鋪裝

Eliminator具備較好的防水粘結性能，同時澆筑式瀝青混凝土本身就具備不透水性，組合鋪裝后的結構防水和粘結性能較好，因此較少出現脫空和坑槽等病害。然而，澆筑式瀝青混合料中細集料、礦粉及膠結料用量均偏大，其抗車轍性能一直是業界比較擔心的問題，但江陰長江大橋雙層澆筑式瀝青混凝土試驗段卻并未出現嚴重的車轍問題，反而在局部出現了一些較短的裂縫（20cm左右），說明澆筑式瀝青混凝土鋪裝的抗裂性能仍需深入研究。

4.3 ERS鋪裝

從調研情況可以看出，采用ERS鋪裝的橋面基本均出現了少量的病害，其主要原因是環氧撒砂的防水層易被砂穿透，防水效果失效，另外樹脂瀝青混凝土（RA05）為冷拌制作，石料容易攜帶吸附水而導致鼓包問題，同時常溫下固化的環氧樹脂亦不耐高溫，其相關鋪裝技術和控制工藝有待進一步完善。

5 結語

通過對國內大跨徑鋼橋橋面鋪裝的調查和分析，以及對防水粘結層、鋪裝混凝土和鋪裝結構的使用情況的對比分析，結果表明：防水粘結層對鋪裝結構耐久性具有較大影響，性能優異的防水粘結層能夠有效增加鋪裝結構的使用壽命，即整個鋪裝層良好的耐久性必須以良好的防水粘結層為基礎；重載和超載是影響鋪裝使用壽命的主要因素之一，無論何種鋪裝結構，實行嚴格的交通管制后基本都能夠取得較好的使用效果；無論環氧瀝青混凝土鋪裝還是澆筑式瀝青混凝土鋪裝都具有較長無損使用壽命的案例，說明兩種鋪裝結構在特定環境條件下均具備較好的使用性能，但就鋪裝層實施條件而言，環氧瀝青混凝土鋪裝工藝相對復雜，其施工要求亦相對苛刻，而澆筑式瀝青混凝土工藝更為成熟，施工較為便捷。

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