江陰大橋鋼橋面鋪裝修復方案研究

饒建輝 王建偉

(1.江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇 無錫 214400； 2.東南大學交通學院，江蘇 南京 210096)

江陰大橋鋼橋面鋪裝修復方案研究

饒建輝1王建偉2

(1.江蘇揚子大橋股份有限公司，江蘇 無錫 214400； 2.東南大學交通學院，江蘇 南京 210096)

結合江陰大橋鋼橋面鋪裝試驗段使用情況，提出適用于江陰大橋鋼橋面鋪裝的“上層環氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”的鋪裝修復方案，結果表明，該修復方案適用于江陰大橋鋼橋面鋪裝，使用情況良好，僅在鋪裝局部出現細微裂縫。

橋梁，鋼橋面鋪裝，澆筑式瀝青混凝土，環氧瀝青混凝土

我國已建成并投入使用的大跨徑鋼箱梁橋近百余座，其中相當一部分鋪裝層發生了較為嚴重的大疲勞裂縫和高溫永久變形病害，嚴重影響通車功能，并產生不良的社會影響[1]。因此，大跨鋼橋鋪裝的日常維養與修復技術已成為鋪裝技術研究的重要內容之一。江陰大橋[2]全長1 385 m，是我國第一座跨徑超越千米的大跨徑鋼箱梁懸索橋。江陰大橋鋼橋面鋪裝在15年的使用過程中，采用過澆筑式瀝青混凝土、環氧瀝青混凝土等多種鋪裝材料。

1 交通條件

東南大學橋面鋪裝課題組針對江陰大橋2007年～2010年的交通量進行了調研，歷年的年平均日交通量(AADT)結果如表1所示，由于貨車軸重較大，并存在超重超載的情況，因此對貨車的AADT進行調研。江陰大橋的交通量較大，且呈現逐年遞增的趨勢，然而貨車的交通量相對穩定，新增交通量主要由小客車構成。江陰大橋2007年～2010年年均輪載分布如圖1所示。圖中可見貨車超載現象嚴重，其中2007年超載貨車達到20.28%。隨著超重超載問題治理力度的增加，貨車超載呈現遞減的趨勢，到2010年時已下降至12.69%。

2 江陰大橋鋪裝層運營現狀

表1 江陰大橋交通量調研結果

江陰大橋鋼橋面鋪裝采用澆筑式瀝青混凝土，鋪裝厚度47 mm，表面壓入最大粒徑小于14 mm的紅砂巖。其鋪裝結構如圖2所示。

通過對江陰大橋鋪裝以往運營狀況的調查發現：鋪裝的破壞形式主要表現為開裂和車轍兩大類，并且因氣候和行車荷載等因素的影響，破壞狀況日益嚴重。裂縫包括橫向開裂、縱向開裂以及兩種裂縫的組合，裂縫位于行車道兩側輪跡帶的U形肋肋頂與橫隔板上方的鋪裝中[7]。其中靖江—江陰方向慢車道的鋪裝層因未得到及時的修復，加之春融季節雨水的影響，已出現大面積的結構性破壞，基本喪失結構功能，并已蔓延至行車道與超車道。2003年鋪裝病害最嚴重時，全橋外側車道輪跡帶下的U形肋頂上方的鋪裝幾乎全部開裂，如圖3所示。從調查結果可以看出，由于車輛行駛過程中剪切力作用使得澆筑式瀝青混凝土材料發生高溫塑性流動，因而江陰大橋橋面鋪裝車轍病害嚴重。

3 江陰大橋鋼橋面鋪裝修復方案

3.1 鋪裝材料性能

江陰大橋鋼橋面鋪裝在15年的使用過程中，采用了澆筑式瀝青混凝土、環氧瀝青混凝土等多種鋪裝材料。

3.1.1 澆筑式瀝青混凝土

澆筑式瀝青混凝土[3](GA)指在高溫下拌和，依靠混合料自身的流動性攤鋪成型、無須碾壓即可達到規定密實度和平整度的瀝青混合料。澆筑式瀝青混凝土孔隙率小于1%，具有較強的變形協調能力和良好的泌水性。在高溫季節澆筑式瀝青混凝土裂縫具有較強的愈合能力，混合料的修復比較容易實施。江陰大橋新建成時鋪設了英國的澆筑式瀝青混凝土，英國澆筑式瀝青混凝土由瀝青結合料、粗集料和細集料按照比例配制而成。我國的香港青馬大橋也采用了從英國引進的澆筑式瀝青混凝土鋪裝材料與結構，使用狀況良好。然而應用于江陰大橋橋面鋪裝結構，其使用狀況則不容樂觀。

3.1.2 環氧瀝青混凝土

環氧瀝青混凝土[4]最初開發用于機場道面以抵抗飛機燃油和噴氣的侵害，后來被用于鋼橋面鋪裝層。環氧瀝青混凝土采用懸浮密實型結構，由環氧瀝青結合料和礦料拌和而成，具有強度高、高溫穩定性好以及抗疲勞性能優異等優點。其中環氧瀝青結合料[5]是由環氧樹脂與摻加固化劑的基質瀝青在特定溫度下按照一定的比例配合而成的熱固性瀝青結合料。東南大學橋面鋪裝課題組對環氧瀝青混合料進行了詳細的研究，并將其應用于南京長江第二大橋鋼橋面鋪裝。直至目前，南京長江第二大橋鋼橋面環氧瀝青混凝土鋪裝歷經高溫季節與低溫季節的考驗，鋪裝使用性能良好。

3.2 江陰大橋鋼橋面鋪裝修復方案

針對江陰大橋鋼橋面澆筑式瀝青混凝土鋪裝產生的裂縫和車轍病害，2003年有關單位組織東南大學與香港某公司在江陰大橋靖江—江陰方向上游外側行車道上坡段原有鋪裝破壞最嚴重處修筑了鋼橋面鋪裝試驗段，試驗段采用由東南大學橋面鋪裝課題組設計的“雙層環氧瀝青混凝土”鋪裝和“上層環氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”，并在外側兩行車道其余部分采用原有鋪裝設計方案進行重鋪。通車一年后結果表明，重鋪的澆筑式瀝青混凝土鋪裝產生了較嚴重的開裂與車轍等破壞，而由東南大學設計的兩種鋪裝結構使用狀況良好。

結合試驗段使用情況，2004年有關部門采用“銑刨2 cm～2.5cm 澆筑式瀝青混凝土+加鋪2.5 cm～3 cm環氧瀝青混凝土”方案對江陰大橋中上游外側和中間行車道鋪裝進行修復，其中環氧瀝青分別采用美國和日本進口的環氧瀝青。2005年采用“銑刨2 cm～2.5 cm澆筑式瀝青混凝土+加鋪2.5 cm～3 cm環氧瀝青混凝土”方式對下游中間行車道鋪裝進行修復，其環氧瀝青采用日本的環氧瀝青。2007年夏季，采用與2005年相同的方案對2003年修筑的鋼橋面鋪裝試驗段進行修復，修復期間采取中斷交通、封閉施工的方式，靖江—江陰方向禁止所有車輛通行。

東南大學在江陰大橋修復過程中，采用的“上層環氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”修復方案使用至今整體效果良好，僅在采用日本環氧瀝青混凝土的江陰—靖江方向下游側中間車道鋪裝出現裂縫病害，然而進行灌縫處理后未見裂縫繼續擴展。由此可見，“上層環氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”鋪裝修復方案適用于江陰大橋橋型相似的大跨徑懸索橋梁。然而如何改進上層環氧瀝青混凝土的變形能力，如何提高下層澆筑式瀝青混凝土的高溫穩定性能，使其更加符合懸索橋鋪裝層的使用要求，仍需進行研究。

4 結語

結合江陰大橋2007年～2010年的交通情況，調研分析江陰大橋鋼橋面澆筑式瀝青混凝土鋪裝特點及使用情況；結合江陰大橋試驗段使用情況，提出適用于江陰大橋的“上層環氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”修復方案，主要結論如下：

1)江陰大橋交通量較大，并呈現逐年遞增的趨勢。其中貨車的交通量相對穩定，新增交通量主要由小客車構成。貨車超載現象嚴重，但隨著對超重超載的治理，貨車超載呈現逐年下降的趨勢。2)江陰大橋澆筑式瀝青混凝土鋪裝發生了嚴重的裂縫和車轍病害。加之氣候和行車荷載的影響，局部鋪裝出現大面積結構性破壞，基本喪失結構功能。全橋最大車轍深度達到2.8 cm，嚴重影響行車安全。3)“上層環氧瀝青混凝土+下層澆筑式瀝青混凝土”鋪裝修復方案適用于江陰大橋鋼橋面鋪裝，整體使用性能良好，僅在局部出現裂縫病害，對裂縫處理后未見裂縫發生擴展。

[1] 黃 衛.大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設計[J].土木工程學報,2007,40(9):65-77.

[2] 黃 衛,錢振東,張 磊.鋼橋面鋪裝局部修復方案試驗研究[J].土木工程學報,2006,39(8):87-90.

[3] 楊 軍,潘友強,鄧學鈞.橋面鋪裝澆筑式瀝青混凝土性能[J].交通運輸工程學報,2007,7(1):49-53.

[4] 黃 衛,錢振東,程 剛.環氧瀝青混凝土在大跨徑鋼橋面鋪裝中的應用[J].東南大學學報(自然科學版),2002,32(5):783-787.

[5] 羅 桑,錢振東.環氧瀝青混凝土鋪裝材料低溫性能研究[J].公路,2010(1):156-160.

[6] 陳先華,黃 衛,王建偉,等.澆筑式瀝青混凝土鋪裝破壞原因[J].交通運輸工程學報,2004,4(4):5-9.

Research on patching scheme of steel bridge deck paving of Jiangyin bridge

Rao Jianhui1Wang Jianwei2

(1.JiangsuYangtzeRiverBridgeCo.,Ltd,Wuxi214400,China;2.TransportationCollege,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

According to the steel deck paving test section on Jiangyin bridge, a patching scheme applied to Jiangyin bridge was proposed which epoxy asphalt concrete was the upper layer and the cast asphalt concrete was the lower layer. The results demonstrated that the patching scheme is suitable for steel deck paving of Jiangyin bridge and is used in good condition despite of a few tiny cracks.

bridge， steel deck paving， cast asphalt concrete， epoxy asphalt concrete

2014-11-25

饒建輝(1958- )，男，助理工程師; 王建偉(1963- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0187-02

U443.33

A