舊水泥混凝土橋面鋪裝改造技術研究

李文橋

（寧連高速公路北段管理處）

舊水泥混凝土橋面鋪裝改造技術研究

李文橋

（寧連高速公路北段管理處）

本文結合寧連高速公路新沂河大橋水泥混凝土橋面鋪裝改造實例，從舊橋面病害分析、橋梁結構安全性和承載性分析、改造方案方面進行闡述，探討對舊水泥混凝土橋面鋪裝改造的處理方法及施工工藝。

水泥混凝土橋面；鋪裝層；改造施工

隨著交通行業的快速發展，近幾年來水泥混凝土橋梁以高性價比的特點，在我國近代橋梁建設中占據很大比重，而國內早期建設的混凝土橋梁限于瀝青材料市場供給有限以及技術性能不足等不利因素，大部分直接采用橋面水泥混凝土作為鋪裝層，在行車舒適性與安全性等方面相比目前常用的瀝青類鋪裝技術存在較大程度的不足，無法滿足日益提高的行業標準及用戶需求。

寧連高速公路新沂河大橋位于G25長深高速公路連云港境內K1742+478-K1744+503處，大橋寬24.5m，橋梁總長 2024.74 m，是一座橋面連續簡支梁橋，橋面鋪裝為水泥砼，于1994年5月建成，經過20多年的使用，水泥混凝土橋面鋪裝在平整度、抗滑、外觀等指標上無法滿足行業及用戶需求，尤其是橋面平整度指標，無法滿足現行《公路工程質量檢驗評定標準》要求，橋面行駛質量較差。同時，隨著鋪裝路齡的不斷延長以及交通荷載的逐步累積，近年來新沂河大橋混凝土鋪裝出現了一些橋面破損、局部保護層混凝土剝落露筋、坑槽等病害，不但影響了橋面行車安全與舒適性，也不利于橋梁結構耐久性，因此有必要對水泥混凝土橋面鋪裝進行改造。

一、水泥混凝土橋面鋪裝病害分析

（一）新沂河大橋橋面平整度指數IRI目前平均值達到約4.65（m/km），遠遠超出《公路工程質量檢驗評定標準》對橋面水泥鋪裝2.0（m/km）的要求，平整度狀況較差，行車舒適性及安全性不足。

（二）新沂河大橋目前橋面破損以裂縫為主，局部存在空洞、混凝土剝落及鋼筋外露等病害，其中裂縫病害以不規則網裂類型居多，全橋平均裂縫率達到近16%，裂縫開口寬度總體在3mm左右，對應裂縫深度集中在5～6cm范圍內，局部裂縫已經貫穿擴展到鋼筋，貫穿率約30%，對橋梁耐久性極為不利。

（三）橋面鋪裝層整體厚度約15cm左右，保護層厚度平均為8cm，最小厚度僅3 cm，局部段落存在鋼筋集中外露現象。

（四）新沂河大橋伸縮縫病害主要以錨固區混凝土局部裂縫、坑槽以及橡膠條破損為主，接橋面連續段多處出現橫向微裂縫，占全橋比例近30%。

二、橋梁結構安全性分析

主要對2010、2014年橋梁結構檢測數據進行對比，分析橋面總體使用狀況及結構病害發展趨勢，重點研究新沂河大橋的支座、T梁翼板、蓋梁病害近5年衰減規律，為橋面鋪裝改造提供技術支撐。

參照國家道路及橋梁質量監督檢驗中心《2014年新沂河大橋橋梁結構檢測》報告，主要結論如下：

（一）新沂河大橋總體結構性能尚好，目前屬于3類橋。

（二）上部結構屬3類，下部結構屬2類、橋面系屬4類。

下部結構及上部結構存在局部損傷，包括支座、T梁、蓋梁破損，橫隔板裂縫、露板，以及立柱裂縫、破損、露筋等。橋面系病害以橋面水泥混凝土鋪裝層裂縫最為典型，防撞墻、伸縮縫存在局部破損。

三、橋梁結構承載能力驗算

基于橋梁結構檢測數據，考慮承載能力折減，在現澆濕接縫和水泥混凝土橋面鋪裝僅作為外荷載作用，不考慮參與結構受力條件下，按照原規范和現有規范《公路橋涵設計通用規范》及《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》要求，并根據《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011) 對新沂河大橋橋梁結構承載能力進行了驗算，T梁、蓋梁在汽車荷載沖擊系數由0.155(85規范)增加到0.307（04規范）（活載增加13.2%）和承載能力折減4%的情況下，新增8cm厚瀝青鋪裝后，上部結構正截面抗彎承載能力、正常使用狀態下應力和抗裂均能滿足 “汽超-20，掛-120”荷載等級要求。

三、橋面水泥混凝土鋪裝改造方案

針對新沂河大橋目前存在的橋面平整度不足、以及裂縫等破損較普遍的現狀，并考慮新沂河大橋橋梁結構承載能力滿足要求的基礎上，充分利用原鋪裝結構，消除對原橋面結構影響，確定采用增加橋面標高6cm的橋面鋪裝改造方案（表面拋丸后加鋪3.5cm高彈SMA13+2.5cmU-Pave），且通過兩層瀝青鋪裝可大幅提高平整度控制水平。

（一）方案簡介

本方案是在橋梁結構承載能力滿足要求或者加固后滿足要求的基礎上，采用表面拋丸后，加鋪3.5cm厚高彈改性瀝青SMA13及2.5cm厚U-Pave超薄磨耗層，實現改善橋面平整度的目的。另外，水泥砼鋪裝表面處治后，采用高滲透樹脂灌縫處治，并采用水性環氧瀝青防水粘結層作層間處理。

（二）結構材料設計

2.5cm厚U-Pave磨耗層乳化瀝青粘結層3.5～4.0cm厚高彈改性瀝青SMA13調平層水性環氧瀝青防水粘結層原混凝土鋪裝層表面拋丸橋梁頂板

本方案結構如右圖所示，主要特點如下：

1、本方案不對原橋面進行銑刨，消除了原橋面鋼筋水泥混凝土鋪裝結構的影響。

2、3.5cm厚的高彈改性瀝青SMA13作為瀝青鋪裝下面層，起到防水調平層的作用，并為上層U-Pave超薄磨耗層提供一個良好的基面，最后通過表層2.5cm厚U-Pave超薄磨耗層的實施，大幅改善橋面平整度，提高行車舒適性與安全性。

3、為防止橋面水泥混凝土瀝青鋪裝在高溫重載條件下產生剪切推移，并提高橋面防水性能，層間采用水性環氧瀝青防水粘結層，相比傳統瀝青類粘結層可大幅提高界面粘結強度，提高方案使用壽命。

4、由于本方案不進行銑刨，因此需對原橋面裂縫進行全深度處治，保障下層橋面水泥混凝土鋪裝結構乃至橋梁的結構耐久性，提高下層水泥混凝土橋面鋪裝和上層瀝青鋪裝的整體使用壽命。

（三）關鍵工藝流程

施工工藝流程：高程測量、原橋面混凝土表面處理→局部失穩處治→墩頂橋面連續處防裂處治→涂布水性環氧→加鋪3.5cm厚高彈改性瀝青SMA13→2.5cm厚U-Pave→伸縮縫改造。

1、原橋面混凝土表面處理

全橋進行表面拋丸處理，提高界面粗糙度，以提高層間粘結強度，并暴露原橋面水泥混凝土鋪裝層裂縫等病害。

2、局部破損病害處治

原橋面表面拋丸后，對剩余混凝土結構層的局部病害混凝土進行處治。采用高滲透樹脂材料對橋面裂縫進行全深度封閉，要求樹脂飽滿填充裂縫，必要時進行表面噴砂徹底暴露裂縫。并采用標號高一級的C40早強型水泥混凝土材料進行局部密集病害的挖補，恢復鋪裝層結構強度。

3、墩頂橋面連續處防裂處治

考慮到原橋面連續處逐步開始出現橫向裂縫，對上層橋面瀝青鋪裝使用不利，因此建議在墩頂位置沿著橫向假縫粘貼聚酯玻纖布作防裂處理，從而起到延緩瀝青鋪裝開裂的效果。

4、撒布水性環氧瀝青防水粘結層

局部失穩處治后，表面清掃干凈，并撒布水性環氧瀝青防水粘結層

5、施工3.5cm厚高彈橡膠瀝青SMA13

水性環氧粘結層養生達到要求后，并施工3.5cm厚高彈橡膠瀝青SMA13。

6、施工2.5cm厚薄層瀝青鋪裝

撒布高粘乳化瀝青粘結層，并施工2.5cm厚U-Pave薄層鋪裝。

7、伸縮縫改造

將原伸縮縫處的瀝青混凝土鋪裝切槽，充分利用現有結構，不改變原有伸縮縫所有功能，在原有伸縮縫基礎上焊接JSS80型疊加型伸縮縫，回填混凝土鋪裝。

四、實施效果及結論

新沂河大橋水泥混凝土橋面鋪裝改造工程實施后，通車運營已一年多，根據現場調查，目前使用效果良好，無早期水損害現象，平整度從原橋面IRI值4.65大幅降低至1.24（m/km），驗證了方案的可行性，同時為國內外同類工程提供了參考實例。

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1007-6344（2017）01-0028-01