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(jù)該橋使用條件和技術(shù)要求擬定幾種常用的鋼橋面鋪裝方案，通過室內(nèi)試驗(yàn)、工程調(diào)查及定性評價(jià)，對比研究擬定方案的技術(shù)性能、建設(shè)條件適應(yīng)性、使用性能及建設(shè)費(fèi)用，以得到最佳鋪裝方案。

1大橋使用條件與技術(shù)要求

大橋地處長江下游的北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明。橋區(qū)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(jù)調(diào)研及實(shí)橋交通量預(yù)測，該橋交通量為332×116軸次，而一般高速公路的車道累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)滿足如下技術(shù)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(wěn)性及密水性。

（3） 對橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的保護(hù)作用，能適應(yīng)橋區(qū)氣候。

（4） 橋面鋪裝層材料的初期篩選應(yīng)兼顧后期養(yǎng)護(hù)管理的便捷性。

2鋪裝方案的初步擬定

根據(jù)該橋橋面鋪裝的技術(shù)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(huán)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(shù)性能對比分析

3種鋪裝方案的基本性能測試結(jié)果如表2所示。

對比分析3種鋪裝方案基本技術(shù)性能指標(biāo)，可以得出以下結(jié)論。

（1） 層間結(jié)合效果方面。雙層EA鋪裝方案的層間結(jié)合強(qiáng)度（粘結(jié)強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度）最高，雙層SMA鋪裝方案的層間結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最小，GA+SMA鋪裝方案居中。

（2） 材料結(jié)構(gòu)性能方面。雙層EA鋪裝方案具有優(yōu)良的高溫抗車轍性能，同時(shí)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(shù)都達(dá)到100萬次而結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)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(nèi)部都有一定數(shù)量的連通空隙，難以保證整個(gè)鋪裝層的密水效果，同時(shí)，EA在施工過程中的級配偏細(xì)，鋪裝層表面構(gòu)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(qiáng)，但GA和SMA的彎拉應(yīng)變要高于EA。這表明混合料在常溫或疲勞溫度區(qū)間內(nèi)時(shí)，GA和SMA的抗變形能力優(yōu)于EA。

從防水粘結(jié)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(jié)構(gòu)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(shè)條件的適應(yīng)性分析

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

從表3可以得出，對于建設(shè)條件的適應(yīng)性，GA+SMA鋪裝方案具有明顯優(yōu)勢，其次為雙層SMA鋪裝方案，而雙層EA鋪裝方案對建設(shè)條件的適應(yīng)性最弱。

3.3已建工程使用性能調(diào)研

調(diào)研了3種方案已建工程的使用效果，統(tǒng)計(jì)結(jié)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(yīng)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(nèi)出現(xiàn)病害的極少，部分橋梁通車多年未出現(xiàn)任何病害，可見該鋪裝質(zhì)量比較穩(wěn)定，可靠性較高。

（2） 在應(yīng)用雙層EA鋪裝方案的橋梁中，個(gè)別橋梁使用性能表現(xiàn)良好，但更多橋梁使用效果欠佳。所列橋梁在科研設(shè)計(jì)或施工過程中，投入了較多人力、物力開展專項(xiàng)攻關(guān)，但實(shí)橋仍在通車3～5年后便出現(xiàn)鼓包、裂縫、坑槽等破壞現(xiàn)象，且部分破壞面積較廣，甚至有些橋梁在通車次年便出現(xiàn)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(guān)性，早期應(yīng)用橋梁較多，目前除了中小橋，采用該方案較少[12]。從實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)來看，整體使用效果一般，質(zhì)量穩(wěn)定性正常，具體情況與建設(shè)初期投入有一定關(guān)系。

3.4建設(shè)費(fèi)用分析

項(xiàng)目建設(shè)不僅要考慮初期建設(shè)成本，還要考慮其壽命周期內(nèi)的維護(hù)費(fèi)用問題。以初期建設(shè)成本、后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、養(yǎng)護(hù)頻率及預(yù)測使用壽命為指標(biāo)，評價(jià)了3種鋪裝方案的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)果如表5所示。

從表5可以看到，GA+SMA方案的初始建設(shè)費(fèi)用與同類方案相比一般，但后期養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用及養(yǎng)護(hù)頻率低，且目前使用性能表現(xiàn)良好，實(shí)際運(yùn)營壽命較長。雙層EA方案的初期建設(shè)費(fèi)用高，但由于早期病害較大，加之維修技術(shù)難度大，后期養(yǎng)管費(fèi)用及養(yǎng)護(hù)頻率偏高，從實(shí)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(shè)費(fèi)用低，但由于結(jié)構(gòu)體系不完善，耐久性有限，后期養(yǎng)管費(fèi)用及養(yǎng)護(hù)頻率偏高，因而在類似使用條件下使用壽命最短。

4結(jié)語

在綜合技術(shù)性能方面，GA+SMA優(yōu)于雙層EA，雙層EA優(yōu)于雙層SMA。在建設(shè)條件適應(yīng)性方面，GA+SMA優(yōu)于雙層SMA，雙層SMA優(yōu)于雙層EA。通過已建工程使用性能調(diào)研，表明GA+SMA優(yōu)于雙層EA，雙層EA優(yōu)于雙層SMA；經(jīng)濟(jì)性方面，GA+SMA優(yōu)于雙層EA，雙層EA優(yōu)于雙層SMA。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司.鋼橋面鋪裝建管養(yǎng)一體化鋪裝方案設(shè)計(jì)與論證[R].重慶：招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，2013.

[3]招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司.馬鞍山長江公路大橋鋼橋面鋪裝施工圖設(shè)計(jì)[R].重慶：招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，2013.

[4]江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司.泰州長江大橋復(fù)合澆筑式鋼橋面鋪裝應(yīng)用研究[R].南京：江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，2012.

[5]江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司.南京長江四橋鋼橋面鋪裝技術(shù)研究[R].南京：江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，2013.

[6]中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.馬鞍山長江公路大橋施工圖設(shè)計(jì)總說明[R].武漢：中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2009.

[7]張強(qiáng)，徐宏光.馬鞍山長江公路大橋設(shè)計(jì)與創(chuàng)新[J].橋梁建設(shè)，2010，12（6）：14.

[8]重慶交通科研設(shè)計(jì)院.公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南[S].

[9]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[10]黃衛(wèi).大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)[J].土木工程學(xué)報(bào)，2007，9（9）：6576.

[11]吉林，韓大章.泰州長江大橋設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2008，6（3）：2029.

[12]唐錢龍.環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝的發(fā)展現(xiàn)裝[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2012，29（10）：2429.

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