市政設施維護新技術應用后評估
——以橋梁伸縮縫改造項目為例

黃 玲 劉飛強 蔡文豪 曹一翔

（1．廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司，廣東 廣州 510500；2．廣州市中心區交通項目領導小組辦公室，廣東 廣州 510030）

為提升城市居民生活環境、達到“品質城市”的建設目標，近年來廣州市優選了多項市政設施維護新技術，先后在廣州市內多個市政道路、橋梁開展試點。其中，為滿足橋面變形的要求，通常在橋梁梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設置伸縮縫。而橋梁伸縮縫是橋梁結構最薄弱的環節，容易破壞而且維護成本高，經統計分析，在運營過程中，橋梁缺陷發生在伸縮縫的占比達16%，維修費用占比超過整體費用的20%，且頻繁的維護將嚴重影響交通暢通與安全[1]。其次，普通伸縮縫易造成車輛行駛時不平順，產生突跳與噪聲[2]。無縫伸縮縫相比于普通伸縮縫，能使橋梁結構無縫化，使橋面銜接平整，汽車駛過平穩無跳車感[3]。本文對橋梁無縫伸縮縫改造項目進行可行性及實用性評估，以系統、客觀地分析和檢查該技術的應用對項目所產生的效益、作用和影響，總結該技術在各個方面相對于原有技術的優勢與不足，以確定目標是否達到，檢驗技術是否合理及技術應用是否成功，并確定該新技術的適用范圍，為下一步推廣應用提供指引。

1 工程概況

本文以廣州某高架橋伸縮縫改造項目為例。該高架橋為單向兩車道，全橋設置有100多條伸縮縫，原伸縮縫材料為普通C型伸縮縫。由于全橋加鋪薄層瀝青后，在伸縮縫位置留存了與原伸縮縫等寬、高差2 cm的縫隙，在行車經過時，輪胎處有較大的聲響，不僅影響了橋梁整體的使用性能，且影響了行車質量和附近居民的生活質量，原伸縮縫效果圖如圖1所示。

圖1 項目施工前伸縮縫效果圖

為提升行車舒適性、降低伸縮縫處的行車噪音，需平順瀝青加鋪后路面與原路面高差，且能滿足橋梁伸縮縫的變形要求。其次，由于該高架橋日常通行交通壓力大，高架橋兩側有眾多居民樓，為減少施工對交通的影響，要求安排在夜間施工，且施工時對周邊環境影響小，施工后可快速開放交通等。

根據中央及廣東省委省政府關于《加快建設創新驅動發展先行省的意見》，以及《廣州市系統推進全面創新改革試驗行動計劃（2016～2018年）》的相關文件精神，本項目采用新技術——無縫伸縮縫進行項目改造試點。采用的無縫伸縮縫結構示意圖如圖2所示，主要工作原理是在橋梁梁端間隙中填入特殊的高彈性密封膠與專用骨料混合成黏稠狀伸縮縫填充混合物，面層采用高彈灌縫混合料，具有可變形性，能滿足由于溫度和載荷引起的橋梁變形。

圖2 無縫伸縮縫結構示意圖

2 項目實施全過程總結與評估

選取同期修復的無縫伸縮縫和普通伸縮縫進行項目實施過程橫向比對，以客觀評價各項技術的優劣。

2.1 項目實施技術要點

無縫伸縮縫改造項目施工之前，要求仔細觀察結構物或橋梁連接部狀態并測算施工深度和寬度，無縫伸縮縫設計寬度、深度與原伸縮縫寬度之間的關系見表1。因此，對于原伸縮縫完好、平整且間距小于80 mm的伸縮縫，可直接進行無縫伸縮縫施工改造；而對于原伸縮縫破損、型鋼變形嚴重、縫距大于80 mm的伸縮縫，采取整體砸除后重做普通伸縮縫，本項目采用HDC-80型進行修復。

表1 無縫伸縮縫設計寬度、深度與原伸縮縫寬度之間的關系/mm

2.2 項目施工工藝流程

無縫伸縮縫與HDC-80型伸縮縫的施工工藝流程如圖3所示。HDC-80型伸縮縫的整體鑿除修復施工需要對縫區進行大面積開砸，還需要進行分布筋、錨筋以及預埋鋼筋等的處理，施工過程耗時費力，施工噪聲大。而無縫伸縮縫以原伸縮縫為中心，兩邊對稱切割加鋪瀝青至水泥橋面，將原伸縮縫清理干凈后即可鋪設無縫伸縮縫，鋪設工序簡單易操作，無須使用特殊設備，耗時短，施工噪聲小，且能滿足快速開發交通的要求。因此，無縫伸縮縫施工工藝流程具有顯著的優勢。

圖3 施工工藝流程圖

2.3 原材料性能檢驗

HDC-80型伸縮縫不涉及特殊原材料，無縫伸縮縫原材料包括環氧樹脂、瀝青、瀝青混凝土粗集料等，其中瀝青與瀝青混凝土粗集料與橋梁加鋪的薄層瀝青材料一致，符合《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）等相關規范和設計要求即可，而環氧樹脂材料的檢驗檢測應符合項目設計技術要求。本項目的環氧樹脂材料檢驗結果如表2所示，表明該材料的各項規格和參數均滿足技術性能標準相關規定，能滿足橋梁變形的要求。

表2 環氧樹脂材料性能檢驗結果

2.4 項目施工質量驗收

項目改造完成后效果圖見圖4，可知無縫伸縮縫實施后橋面外觀色差小、橋面平整度良好，無縫順接，滿足行車無顛簸跳動；HDC-80型伸縮縫處過渡平整，與原路面高差小，亦大大降低了行車顛簸。由此可見，該改造項目均滿足設計要求，特別是無縫伸縮縫改造項目，能顯著提升行車舒適性。

圖4 伸縮縫改造施工后效果圖

2.5 項目運行現狀

項目實施一年后，對伸縮縫的外觀、與原路面高差、滲水系數、行車噪聲等參數進行檢測。外觀檢測采用目測法，結果表明，無縫伸縮縫與HDC-80型伸縮縫的外觀狀況良好，均未出現破損情況；與原路面高差采用三米直尺量測，每條縫測2點，檢測結果表明無縫伸縮縫與HDC-80型伸縮縫的路面高差均為毫米級，但無縫伸縮縫平整度較優；滲水系數采用滲水儀測量，每條縫測5點，結果表明無縫伸縮縫不滲水，而普通伸縮縫直接漏水；行車噪聲采用聲級計，取5 s時間內，車內測試噪聲的平均值，結果表明無縫伸縮縫處的行車噪聲峰值較HDC-80型伸縮縫的噪聲峰值低7.7 dB，且無縫伸縮縫滿足城市一類環境噪聲標準，HDC-80型伸縮縫滿足城市二類環境噪聲標準[4]，即無縫伸縮縫對于降低行車噪聲優勢明顯。不同類型伸縮縫的技術性能檢驗結果見表3。由此可見，無縫伸縮縫的各技術性能指標明顯優于HDC-80型伸縮縫。

表3 項目技術性能檢驗結果

3 項目效益與可持續性評估

根據項目實施全過程資料，對無縫伸縮縫和普通伸縮縫項目效益和可持續性進行橫向比對。

3.1 項目經濟效益

首先，無縫伸縮縫由于施工工藝上的簡捷性，改造施工每晚可以完成約42 m，而HDC-80型伸縮縫整體鑿除修復每晚僅能完成約7 m，表明無縫伸縮縫的改造施工能大大縮短工期、降低人力物力成本。且該高架橋伸縮縫改造項目原計劃工期為20 d內完成，采用無縫伸縮縫改造后，總施工工期僅為15 d。其次，無縫伸縮縫改造費用與HDC-80型伸縮縫整體鑿除修復費用見表4，表明對于等長度的伸縮縫，采用無縫伸縮縫改造施工所需費用比HDC-80型伸縮縫整體鑿除修復所需費用低40%左右。

表4 無縫伸縮縫與HDC-80型伸縮縫施工費用

3.2 項目資源環境效益

無縫伸縮縫施工不需要大量使用型鋼、錨筋、面筋等材料，施工過程快捷方便，節約了一定的資源與能源。且相對于HDC-80型伸縮縫整體鑿除修復而言，無縫伸縮縫改造施工過程除清縫外，基本無揚塵；除切割加鋪瀝青結構至設計寬度和深度外，不涉及產生噪聲的儀器設備，對周邊環境影響相對較小，施工改造后的行車噪聲小，亦減少了聲污染。

3.3 項目社會效益

無縫伸縮縫改造施工速度是HDC-80型伸縮縫整體鑿除修復施工速度的6倍，表明無縫伸縮縫能快速完工，且無縫伸縮縫的面層材料為瀝青混合料，鋪筑后即可開放交通，增加了通行效率；無縫伸縮縫改造無須進行鑿除施工，對橋梁結構性能影響小，對周邊環境影響小；無縫伸縮縫平整度高、行車噪聲小，提升了行車舒適性和改善了附近居民的生活質量，且無縫伸縮縫處不滲水，解決了普通伸縮縫橋面漏水污染橋底和降低混凝土耐久性的難題。

3.4 項目可持續性

無縫伸縮縫填充混合料的四點彎曲疲勞壽命高達200萬次，其壽命一般為5～8年，降低了伸縮縫的維修頻次；普通伸縮縫再改造需要對縫區大面積切割和鑿除，而無縫伸縮縫改造可鏟除破損的面層結構層后重新修復，施工過程方便快捷，使得其具有良好的可改造性；且無縫伸縮縫除對縫間填充的環氧樹脂材料要求高外，對其他修復材料的限制不高，具有較好的可持續性。

4 項目總體評估

4.1 基本評估

項目基本評估等級分為“合格”和“不合格”兩級。結合伸縮縫改造項目基本目標要求和技術要求對無縫伸縮縫改造試點項目進行基本評估。其中，基本目標要求為本項目改造的預期目標要求，技術要求為規范或設計對項目的要求。各項指標與評估結果見表5。

結果表明全部評估指標均合格，由此判斷該高架橋無縫伸縮縫改造試點項目達到了項目預期目標和新技術實施目標要求。

4.2 綜合評估

采用層次分析法[5]對無縫伸縮縫進行綜合評估分析。綜合評估指標應以現場檢測、施工過程、技術說明、養護情況、專家問卷調查等資料為基礎，按照層次分析法的基本思想，按照目標層（A）、準則層（C）和指標層（P）構建層次結構模型，如圖5所示。

圖5 層次結構模型圖

采用專家判斷加權方法，分別構造出各層次的判斷矩陣以及相應的權重，包括目標層各指標的相對重要性評價和準則層各指標的相對重要性評價，評價標度分為A更重要、同等和B更重要，兩個指標的重要程度共劃分為5個等級；并結合項目檢測報告以及項目現場觀測進行專家評分，專家評分按照百分制原則進行，各指標權重和評分的分段優劣等級見表6。

表6 項目指標權重和評分等級劃分

本項目各指標的專家評分結果見表7。將各評估指標得分與對應權重進行加權求和，計算得到無縫伸縮縫改造試點項目的綜合評分為90.00分。結果表明無縫伸縮縫改造在該高架橋上的應用是“完全成功”的。

表7 評估指標評分結果

5 結語

本文以廣州某高架橋采用新技術——無縫伸縮縫的應用項目為例，對實施并運行一段時間的市政設施改造項目進行后評估，主要結論有：

（1）無縫伸縮縫施工工序簡單易操作，施工速度、施工噪聲、改造費用等均優于普通伸縮縫，具有顯著的經濟、社會和資源環境效益；

（2）無縫伸縮縫填充混合料試驗壽命一般為5～8年，且項目再改造較普通伸縮縫簡單快捷，除縫間填充材料有特殊要求外，對其他修復材料對瀝青和瀝青混凝土粗集料的要求不高，具有良好的可持續性；

（3）無縫伸縮縫改造項目完工后，有效改善了路面平整度、降低了行車噪音、提升了行車舒適性和減弱了對周邊環境的影響，且項目基本評估中的各項指標均合格，達到了項目預期目標和新技術實施目標要求；項目綜合評估中評定等級為“完全成功”；

（4）結合項目實施全過程評估以及項目效益與可持續性評估，該無縫伸縮縫對于急需降低行車噪音、受施工工期、施工環境噪聲限制等特殊要求的伸縮縫改造項目具有一定的推廣價值，但要求原伸縮縫完好、平整，型鋼沒有發生過大變形且伸縮縫間距小于80 mm。