常用鋼橋面鋪裝體系適用性淺析

姜曉彬，鐘振華

（1.杭州市交通規劃設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000；2.杭州市交通規劃設計研究院有限公司，浙江 杭州 310000）

1 常用鋼橋面鋪裝體系

鋼橋面鋪裝一直被稱為橋梁工程中的一項國際性難題，近年來有大量技術人員對其進行研究，取得了各種研究成果，目前存在各種各樣的鋼橋面鋪裝方案，大量的工程實踐表明，優良的原材料性能及合理的設計方案是確保鋼橋面鋪裝質量的前提。鋼橋面鋪裝設計應綜合考慮橋梁結構特點、交通荷載、環境氣候、施工條件、恒載限制等因素[1]。為保證鋼橋面鋪裝結構的使用性能，最大限度地增加其使用壽命，需要充分了解我國常用鋼橋面鋪裝方案的性能特點和應用情況。本文對我國常用的鋼橋面鋪裝結構體系：雙層改性瀝青（SMA）、澆注式瀝青混凝土（GA）、環氧瀝青混凝土（EA）、ERS（EBCL+RA05+SMA）等應用效果進行分析，論證各方案的適用性。

2 鋼橋面鋪裝的主要病害

鋼橋面鋪裝技術在我國發展20 余年，目前已能解決多數普通鋼橋面鋪裝問題，但對于超大跨徑鋼橋面（尤其是有重載交通的情況）鋪裝而言，其耐久性問題仍未徹底解決，常出現車轍、縱向開裂、脫層等早期病害。

3 鋼橋面鋪裝方案性能比較

從橋面系剛度、交通荷載、氣候環境條件對鋼橋面鋪裝通車運營期的耐久性影響來看，很難量化確定方案的優劣；而對于不同的鋪裝體系，因為采用的防水粘結材料和鋪裝混凝土材料存在較大的理論差異，也導致產生材料性能上和鋪裝結構性能上的差異。因此，各體系的技術指標之間不宜進行量化對比。

研究人員往往采用定性比較的方法對各方案進行對比，各方案均有自己的優缺點，均有成功和失敗的應用案例。現將各常用普通體系的優缺點，列于下表1 所示：

表1 鋪裝方案對比表

4 國內鋼橋面鋪裝應用狀況

我國地域遼闊，鋼橋面鋪裝的應用具有南北差異大、冬夏差異大、早晚差異大等氣候環境特點，且具有交通量大、重載車輛多和存在超載車輛等交通荷載特征，導致我國鋼橋面鋪裝的應用狀況存在較大變異性。因此有必要對國內鋼橋面鋪裝的使用狀況進行調查研究，基于現有應用較為成熟的鋼橋面鋪裝方案，初選適用于具體項目的鋼橋面鋪裝體系。

4.1 雙層改性SMA 鋪裝體系

雙層SMA 瀝青混凝土鋪裝總厚度一般6～8cm，每層厚度在3～4cm 之間。使用雙層SMA 瀝青混凝土鋪裝體系的典型橋梁有廈門海滄大橋、南昌艾溪湖大橋、上海盧浦大橋和上海青浦西大盈港雙橋。現將這四座橋的鋼橋面調查情況，列于下表2 所示：

表2 雙層SMA 結構鋼橋面病害調查及應用狀況

根據上表，雙層SMA 鋪裝體系應用狀況可總結為：

（1）目前大型鋼結構橋梁應用雙層SMA 鋪裝體系的案例較少。

（2）整體應用效果不佳：上海盧浦大橋2017 年進行了翻修；廈門海滄大橋2013 年翻修，存在較多縱向裂紋和局部挖補；上海青浦西大盈港橋和南昌艾溪湖大橋的雙層SMA 病害已較為嚴重，趨于大修標準。

（3）裂縫、坑槽、推移和網裂是雙層改性SMA 鋪裝體系的主要病害形式。

4.2 澆注式鋪裝體系

澆注式瀝青混凝土具有良好的防水、抗老化、抗疲勞性能及較強的適應變形能力等特性，被廣泛應用在鋼箱梁橋面的鋪裝層中[2]。使用澆筑式鋪裝體系的典型橋梁有廈漳跨海大橋、長沙三汊磯大橋、贛州大橋、南京長江四橋、蕪湖長江二橋和上海長江大橋。現將這六座橋的鋼橋面調查情況，列于下表3 所示：

表3 澆注式鋪裝體系鋼橋面病害調查及應用狀況

根據上表，澆注式瀝青混凝土鋪裝體系應用狀況可總結為：

（1）近年來，采用澆注式瀝青混凝土鋪裝體系的大型鋼結構橋梁項目較多。

（2）總體來說，鋼橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝結構應用良好，除少量車轍、裂紋和修補外，較少有嚴重病害產生；澆注式瀝青混凝土方案的實際使用壽命能夠達到10 年以上。

（3）澆注式瀝青混凝土鋪裝的典型病害主要為車轍、縱向裂縫和由于推移而引起的局部修補。

4.3 雙層環氧混凝土鋪裝體系

我國自1998 年南京長江二橋開始首次采用環氧瀝青作為鋼橋面鋪裝材料[3]以來，環氧瀝青混凝土鋪裝技術在我國得到了大量推廣，并在幾十座大型鋼橋得以應用。使用雙層環氧混凝土鋪裝體系的典型橋梁有廣州珠江黃埔大橋、南京長江二橋、潤揚長江大橋和上海閔浦大橋。現將這四座橋的鋼橋面調查情況列于下表4 所示：

表4 雙層環氧混凝土鋪裝體系鋼橋面病害調查及應用狀況

根據上表，環氧瀝青混凝土鋪裝體系應用狀況可總結為：

（1）雙層環氧瀝青混凝土鋪裝體系的建設時間主要集中于2001 年至2010 年之間，2010 年之后該方案應用較少。

（2）整體來看，雙層環氧瀝青混凝土鋪裝所表現出來的病害較多，幾乎沒有應用完好的項目；病害修復之后抵抗車輛通行的能力不足，易再次出現病害；環氧瀝青混凝土鋪裝也呈現出對車輛荷載的緊密相關性，車輛荷載不利的橋梁表現出明顯更多和更嚴重的病害，同一座橋的超車道可以處于完好狀態而重車道則病害嚴重。

（3）環氧瀝青混凝土鋪裝的典型病害主要表現為各種裂縫（包括縱向疲勞開裂、無規則裂縫、網裂）和坑槽，無車轍病害。

4.4 ERS 鋪裝體系的應用現狀

ERS 是我國自主研發并大量應用的鋼橋面鋪裝技術，自宜昌長江公路大橋首次使用以來，經歷過多次技術改進。ERS 方案由于在造價、施工組織上存在一定的優勢，目前在國內較多區域如浙江等應用較多。使用ERS 鋪裝體系的典型橋梁有宜昌長江公路大橋、浙江嘉紹大橋、杭州江東大橋和寧波明州大橋。現將這四座橋的鋼橋面調查情況，列于下表5 所示：

表5 ERS 鋼橋面病害調查及應用狀況

根據上表，ERS 鋪裝體系應用狀況可總結為：

（1）整體來看，ERS 鋪裝所表現出來的應用狀況良好，也呈現出對車輛荷載的緊密相關性，車輛荷載不利的橋梁表現出明顯更多和更嚴重的病害。

（2）ERS 鋪裝的典型病害主要表現為裂縫、車轍和推移，主要原因是上層SMA 抗車轍能力不足以及與下層粘結力偏弱[4]。

5 鋪裝方案適用性分析

根據上述分析及實橋調查，四種鋼橋面鋪裝體系均有各自的優缺點，結合各鋪裝體系在實際應用過程中的案例，分析總結各自的適用條件，如下表6 所示：

表6 鋼橋面鋪裝體系適用條件總結

6 結語

本文通過對目前國內常用的四種鋼橋面鋪裝體系的優缺點分析以及實橋應用情況的調查，總結了這四種鋼橋面鋪裝體系的適用條件。

鋼橋面鋪裝耐久性的影響因素眾多，首當其沖是鋪裝方案類型，其它主要因素包括橋面系剛度、交通荷載、氣候環境條件等。各種鋪裝體系有其一定的適用條件，選擇鋼橋面鋪裝方案時，應充分考慮橋梁本身的結構特點和橋梁所處的外部環境。

如今材料科學蓬勃發展，各種新材料工藝層出不窮，本文所提到的四種鋪裝體系一定會隨著科技的進步而逐步優化，而性能更好、病害更少、適用性更強、施工更便捷的新型鋪裝體系也會應運而生。