馬鞍山長江公路大橋鋼橋面鋪裝方案設計與論證

詹成根+王民+劉克

Abstract： According to the working conditions and technical requirements of deck pavement of Maanshan Yangtze River Highway Bridge， three pavement schemes were proposed， including “gussasphalt （GA） +SMA”， “double epoxy asphalt concrete （EA）” and “double SMA”. Technical properties， working condition applicability， operational performance and construction cost of those design schemes were compared by means of laboratory test， engineering survey and qualitative evaluation. The results show that “gussasphalt （GA） +SMA” is the best choice， while “double epoxy asphalt concrete （EA）” is superior to “double SMA”.

Key words： road engineering； deck pavement； scheme design； gussasphalt

0引言

馬鞍山長江公路大橋是上海—合肥高速公路的重要組成部分，其跨江主體工程全長為11209 km，主跨為2×1 080 m的三塔兩跨懸索鋼箱梁橋，橋面頂板厚14 mm[1]。本文擬根據該橋使用條件和技術要求擬定幾種常用的鋼橋面鋪裝方案，通過室內試驗、工程調查及定性評價，對比研究擬定方案的技術性能、建設條件適應性、使用性能及建設費用，以得到最佳鋪裝方案。

1大橋使用條件與技術要求

大橋地處長江下游的北亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，四季分明。橋區累年極端最高氣溫為43 ℃，最低氣溫為-14 ℃，年平均氣溫為158 ℃；降水量較豐富，多年平均降水量為1 053.0 mm；空氣濕度相對較大，歷年平均相對濕度為76%[23]。

根據調研及實橋交通量預測，該橋交通量為332×116軸次，而一般高速公路的車道累計標準軸次通常為（20～30）×106，因此該橋交通較為繁重[46]。

馬鞍山長江公路大橋的橋面鋪裝應滿足如下技術要求。

（1） 良好的追隨變形能力和抗疲勞開裂性。

（2） 良好的抗車轍性、水穩性及密水性。

（3） 對橋梁結構應具有良好的保護作用，能適應橋區氣候。

（4） 橋面鋪裝層材料的初期篩選應兼顧后期養護管理的便捷性。

2鋪裝方案的初步擬定

根據該橋橋面鋪裝的技術要求，提出滿足基本使用條件的3種初步鋪裝方案：澆注式瀝青混合料GA10+高彈改性瀝青SMA10鋪裝；雙層環氧瀝青混凝土EA10鋪裝；雙層高彈改性瀝青SMA10鋪裝，如表1所示。

3鋪裝方案對比分析

3.1技術性能對比分析

3種鋪裝方案的基本性能測試結果如表2所示。

對比分析3種鋪裝方案基本技術性能指標，可以得出以下結論。

（1） 層間結合效果方面。雙層EA鋪裝方案的層間結合強度（粘結強度、剪切強度）最高，雙層SMA鋪裝方案的層間結構強度最小，GA+SMA鋪裝方案居中。

（2） 材料結構性能方面。雙層EA鋪裝方案具有優良的高溫抗車轍性能，同時也具有較好的低溫抗開裂性能；GA+SMA鋪裝方案與雙層EA鋪裝方案的疲勞次數都達到100萬次而結構未出現破壞，而雙層SMA鋪裝方案則只有80萬次，說明前2種鋪裝方案具有良好的疲勞耐久性。

（3） 路用性能方面。GA+SMA鋪裝方案的下層密水性能良好，且面層耐磨抗滑，保證了行車安全；而雙層EA或雙層SMA內部都有一定數量的連通空隙，難以保證整個鋪裝層的密水效果，同時，EA在施工過程中的級配偏細，鋪裝層表面構造深度降低，對行車安全不利。

（4）抗變形性能方面。如圖1所示，隨著溫度的增加，GA、SMA和EA的變形能力都在增強，但GA和SMA的彎拉應變要高于EA。這表明混合料在常溫或疲勞溫度區間內時，GA和SMA的抗變形能力優于EA。

從防水粘結層材料綜合性能方面的高低排序依次為：GA+SMA鋪裝方案、雙層EA鋪裝方案、雙層SMA鋪裝方案。從鋪裝材料結構性能方面的高低排序依次為：雙層EA鋪裝方案、GA+SMA鋪裝方案、雙層SMA鋪裝方案。從路面使用性能方面的高低排序依次為：GA+SMA鋪裝方案、雙層EA鋪裝方案、雙層SMA鋪裝方案。

3.2基本建設條件的適應性分析

建設條件對橋面鋪裝工程的品質具有重要影響，鋪裝方案的確定需要盡可能適應其基本建設條件。馬鞍山長江公路大橋的3種鋪裝方案對建設條件的適應性分析見表3[7]。

從表3可以得出，對于建設條件的適應性，GA+SMA鋪裝方案具有明顯優勢，其次為雙層SMA鋪裝方案，而雙層EA鋪裝方案對建設條件的適應性最弱。

3.3已建工程使用性能調研

調研了3種方案已建工程的使用效果，統計結果如表4所示，表明以下問題[811]。

（1） GA+SMA鋪裝方案的整體使用效果良好，除了澆注式瀝青混合料應用的第1座鋼橋，其余橋梁（包括表中未列出橋梁），在通車5年內出現病害的極少，部分橋梁通車多年未出現任何病害，可見該鋪裝質量比較穩定，可靠性較高。

（2） 在應用雙層EA鋪裝方案的橋梁中，個別橋梁使用性能表現良好，但更多橋梁使用效果欠佳。所列橋梁在科研設計或施工過程中，投入了較多人力、物力開展專項攻關，但實橋仍在通車3～5年后便出現鼓包、裂縫、坑槽等破壞現象，且部分破壞面積較廣，甚至有些橋梁在通車次年便出現裂縫、坑槽。

（3） 雙層SMA鋪裝方案使用情況與使用條件有較大的相關性，早期應用橋梁較多，目前除了中小橋，采用該方案較少[12]。從實際調研數據來看，整體使用效果一般，質量穩定性正常，具體情況與建設初期投入有一定關系。

3.4建設費用分析

項目建設不僅要考慮初期建設成本，還要考慮其壽命周期內的維護費用問題。以初期建設成本、后期養護費用、養護頻率及預測使用壽命為指標，評價了3種鋪裝方案的經濟性，結果如表5所示。

從表5可以看到，GA+SMA方案的初始建設費用與同類方案相比一般，但后期養護管理費用及養護頻率低，且目前使用性能表現良好，實際運營壽命較長。雙層EA方案的初期建設費用高，但由于早期病害較大，加之維修技術難度大，后期養管費用及養護頻率偏高，從實橋使用情況來看，在類似使用條件下的使用壽命一般。雙層SMA方案的初期建設費用低，但由于結構體系不完善，耐久性有限，后期養管費用及養護頻率偏高，因而在類似使用條件下使用壽命最短。

4結語

在綜合技術性能方面，GA+SMA優于雙層EA，雙層EA優于雙層SMA。在建設條件適應性方面，GA+SMA優于雙層SMA，雙層SMA優于雙層EA。通過已建工程使用性能調研，表明GA+SMA優于雙層EA，雙層EA優于雙層SMA；經濟性方面，GA+SMA優于雙層EA，雙層EA優于雙層SMA。

參考文獻：

[1]詹成根，王民，張昭.馬鞍山長江公路大橋鋼橋面鋪裝設計指標分析[J].交通科學與工程，2014，9（3）：3539.

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[責任編輯：杜敏浩]