鋼橋面鋪裝損傷病害的調查及分析

邢菊

摘 要：鋼橋面鋪裝病害產生的原因包括外部因素和鋪裝自身因素，外部因素主要是鋪裝溫度、交通荷載、橋面板剛度；鋪裝內部自身因素主要包括混合料的膠結料性能、混合料級配類型、混合料配合比、施工控制質量等因素。本文針對我國典型的鋼橋面鋪裝：雙層SMA、澆注式、環氧瀝青鋪裝進行病害調查，分析引起病害的原因，為制定病害處治方案提供依據。

關鍵詞：鋼橋面鋪裝；病害；雙層SMA；澆注式；環氧瀝青

中圖分類號：U443 文獻標識碼：A

0.前言

隨著我國交通建設的發展，橋梁建設也得到了快速發展，新材料新結構的廣泛應用使得懸索橋、斜拉橋等大跨徑橋梁建設技術也得到了長足的進步。而鋼橋面鋪裝技術仍然是一個沒有得到很好解決的難題，已成為公路建設中的一個關注焦點。由于大跨徑橋梁的橋面剛度相對較小而變形相對較大，加之交通量的增加，橋面鋪裝病害問題日益突出。橋面鋪裝的性能直接影響到行車安全性、舒適性及橋梁結構的耐久性，我國目前有多座鋼橋橋面鋪裝需要維修及養護，還有一些大跨徑鋼橋正在建設或即將建設，鋼橋橋面鋪裝技術已成為我國道路建設中一項亟待解決技術難題。

1.鋼橋面鋪裝損傷病害調查分析

主要對我國典型的鋼橋面鋪裝：雙層SMA、澆注式、環氧瀝青鋪裝進行病害調查，分析引起病害的原因，為制定病害處治方案提供依據。

1.1 雙層SMA類橋面鋪裝病害調查分析

對我國典型的典型雙層SMA類鋼橋面鋪裝病害進行調查分析，主要病害是車轍、開裂、推移，具體如下。

（1）車轍病害

初期部分雙層SMA類鋼橋面鋪裝出現較嚴重的車轍病害，一般在通車1-2內出現較嚴重車轍。已有調查資料表明出現車轍病害的原因包括外部因素和鋪裝自身因素，外部因素主要是橋面鋪裝的高溫（近70℃）和交通重載超載問題；鋪裝自身因素主要是瀝青混合料級配和瀝青性能影響，如果鋼橋面鋪裝粘結層出現滑移，也會加速鋪裝車轍的惡化發展。近年由于改性瀝青的高溫性能提高以及瀝青混合料級配優化控制改進，雙層SMA類鋼橋面鋪裝的高溫穩定性得到顯著改善。

（2）推移

雙層SMA類鋼橋面鋪裝也易出現延縱向的推移病害，尤其是縱坡較大、重載較嚴重的大跨徑鋼橋面鋪裝出現較嚴重的推移病害。鋼橋面鋪裝推移病害的直接原因是粘結層強度不足或失效，鋼橋面鋪裝在輪胎的縱向水平制動力或驅動力作用下產生滑移，在高溫雨季雨水進入鋪裝層底部，加速鋼橋面鋪裝的推移病害。對鋼橋面鋪裝推移病害位置進行開挖中也發現，鋼橋面鋪裝與鋼橋面之間基本沒有粘結，鋼橋面鋪裝與鋼橋面處于脫層狀態，而且層間處于潮濕狀態

一般鋼橋面鋪裝的推移病害也是首先在高溫雨季發現，因此應尤其注意加強鋼橋面鋪裝的高溫粘結層性能。

（3）開裂、坑槽

雙層SMA類鋼橋面鋪裝開裂病害主要出現在輪跡帶位置，一般開始在車道輪跡位置出現輕微的縱向裂縫，裂縫基本平行，并逐漸發展，之后容易產生坑槽，嚴重情況下出現坑槽連通情況，開裂、坑槽病害對交通安全造成較大的影響。雙層SMA類鋼橋面鋪裝開裂病害主要由于鋼橋面鋪裝橫向變形較大，造成鋼橋面鋪裝產生疲勞開裂破壞，出現開裂后，雨水進入鋪裝層也會加速病害發展，最終出現坑槽和脫落情況。

1.2 澆筑式類鋼橋面鋪裝病害調查分析

（1）車轍病害

澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝典型病害是車轍，由于澆注式瀝青混凝土鋪裝的高溫穩定性較低，在我國高溫、重載條件下，澆注式瀝青混凝土鋪裝往往很快出現嚴重車轍病害，高溫穩定性是影響澆注式瀝青混凝土在我國應用的一個關鍵技術瓶頸。

澆筑式瀝青混凝土在引入中國后，形成了澆筑式瀝青混凝土為鋪裝下層（保護層）、熱拌瀝青混凝土為面層（磨耗層）的典型鋪裝方案，其綜合高溫穩定性得到一定程度改善和提高，上面層熱拌瀝青混凝土一般采用改性瀝青SMA。在GA（MA）+SMA引入我國后，得到了廣泛的應用。大陸對GA鋪裝結構及其材料進行了調整和改進，并通過不斷的應用總結，對其性能進行完善。截至目前為止，鋼橋面應用工程20多項，整體使用情況良好。多數應用GA（MA）+SMA鋪裝方案的橋梁屬于中、輕交通荷載情況，在少數高溫、重載橋梁項目上也出現了較嚴重車轍、推移病害。

（2）開裂病害

澆筑式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝，在重載、薄橋面鋼板情況下，一般會出現了嚴重的開裂病害，澆筑式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝開裂病害主要是由于鋪裝材料產生疲勞破壞。

1.3 環氧瀝青類鋼橋面鋪裝病害調查分析

環氧瀝青鋪裝的典型病害情況調查表明，主要產生鼓包開裂、接縫開裂、縱向開裂、推移開裂等病害，具體情況如下：

（1）鼓包開裂

鼓包開裂是環氧瀝青鋪裝的典型病害，由于環氧瀝青鋪裝空隙率一般低于3%，基本不透氣，施工過程中環氧瀝青混凝土內滯留水分無法排出，部分橋面在施工碾壓后就出現鼓包或開裂，經過刺孔放汽或挖補處理一般可以得到有效修復。

如果環氧瀝青混凝土內滯留水分沒有在施工中反應出來，可能在運營階段天氣炎熱情況下逐漸出現鼓包現象，鼓包開裂在行車荷載的循環作用下繼續擴展，可能出現線形開裂、分叉開裂、環形開裂，進一步可能出現塌陷坑槽，水在行車荷載產生的壓力作用下從塌陷處下滲到鋪裝層內部，在鋪裝層中和鋼板之間產生拍打效應，即在動水壓力作用下不斷沖擊鋼板（或粘結層），從而導致鋼板銹蝕。對于鼓包情況應及時處理，避免因鼓包造成開裂或坑槽病害。

環氧瀝青鋪裝鼓包病害發展過程是，首先經開裂滲透浸水，如果鼓包發生在鋼板粘結層界面，鋪裝開裂處會出現銹跡，進一步發展鼓包開裂出現坑槽，鋼板表面可能受到嚴重腐蝕，因此環氧瀝青鋪裝鼓包病害應及時進行處理，避免病害進一步擴展和鋼板腐蝕。

（2）接縫開裂

環氧瀝青混凝土鋪裝一般按寬度為4m～5m左右分幅施工，并分為上下兩層進行攤鋪，這也存在一個接縫處理問題，該接縫屬于冷接縫，要求接縫平順、密實。但在實際環氧瀝青鋼橋面鋪裝施工中，也存在局部接縫處理效果不好的情況，尤其是接縫位置如果壓實不足、接縫不密實會引起接縫位置的開裂病害。如果下面層接縫位置不夠密實平順也會引起其上面層的開裂，上面層接縫處理不當出現的開裂。一般環氧瀝青鋼橋面鋪裝接縫盡可能不設在輪跡帶位置，以避免輪載加速接縫開裂病害。調查情況顯示整體上環氧瀝青鋼橋面鋪裝接縫開裂問題不是特別突出。

（3）縱向開裂

部分橋梁的環氧瀝青鋼橋面鋪裝在輪跡帶位置出現縱向開裂病害，縱向開裂基本位于加勁肋上緣位置，縱向開裂橫向間距也基本與加勁肋間距相同，縱向開裂病害也可能進一步發展為網裂乃至坑槽。出現縱向開裂病害的橋梁一般重載、超載較嚴重，初步分析環氧瀝青鋼橋面鋪裝縱向開裂病害主要是鋪裝材料結構性強度破壞。

（4）推移開裂、連續開裂

部分橋梁的環氧瀝青鋼橋面鋪裝在輪跡帶位置出現推移開裂病害，也出現連續不規則開裂情況，這種推移、連續開裂也是調查中環氧瀝青鋼橋面鋪裝最嚴重病害。

2.體會與思考

根據對雙層SMA、澆注式、環氧瀝青3種典型鋼橋面鋪裝典型病害和成因進行調查分析，把典型病害及原因分析具體情況列。

對SMA類鋪裝、澆注式類鋪裝、環氧瀝青類典型鋼橋面鋪裝病害特點機理進行了分析，調查數據表明因鋪裝類型不同鋼橋面鋪裝病害特點及原因也表現出顯著差異。總體上鋼橋面鋪裝典型病害主要是車轍、開裂、推移。

鋼橋面鋪裝病害產生的原因包括外部因素和鋪裝自身因素，外部因素主要是鋪裝溫度、交通荷載、橋面板剛度；鋪裝內部自身因素主要包括混合料的膠結料性能、混合料級配類型、混合料配合比、施工控制質量等因素。整體上鋼橋面鋪裝病害是一個多因素影響問題，需要從鋪裝設計、材料設計、試驗測試、施工控制等面采取有效措施才能減少病害，也需要針對不同病害特點和病害機理采取相應的維修養護措施，保證鋼橋面鋪裝整體性能和耐久性。

參考文獻

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