湖北武漢軍山大橋橋面鋪裝工程采用雙層S M A鋪裝結(jié)構(gòu),于2001年建成通車,運(yùn)營三年后橋面出現(xiàn)了大面積推移、車轍、坑槽、開裂等病害。2006年針對(duì)軍山大橋病害特征,提出了橋面中修養(yǎng)護(hù)方案:橡膠環(huán)氧砂漿+雙層AC鋪裝體系,該方案在橋面部分實(shí)施后,基本解決了車轍和推移問題,但坑槽和開裂病害沒能得到有效控制。

  2010年,軍山大橋原鋪裝結(jié)構(gòu)已使用8年,病害已十分嚴(yán)重。為提高行車安全舒適性及橋梁耐久性,湖北省京珠高速公路管理處決定對(duì)軍山大橋鋼橋面鋪裝進(jìn)行大修養(yǎng)護(hù)。湖北省高速公路實(shí)業(yè)開發(fā)有限公司系統(tǒng)總結(jié)了前期的研究成果及以往養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn),制定了2010年軍山大橋鋼橋面鋪裝大修設(shè)計(jì)方案:橡膠環(huán)氧砂漿+雙層S M A鋪裝體系。該方案在軍山大橋全面應(yīng)用,成功實(shí)施3年后鋪裝層病害輕微,取得了良好效果。
  軍山大橋鋼橋面鋪裝典型病害及大修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)難點(diǎn)
  典型病害及特點(diǎn)
  軍山大橋鋼橋面鋪裝2010年大修養(yǎng)護(hù)前,鋪裝層出現(xiàn)的典型病害主要為推移、裂縫、車轍及坑槽。在車輛荷載和環(huán)境綜合作用下,這些病害加速了鋪裝層及橋梁結(jié)構(gòu)的損壞,嚴(yán)重影響了行車安全性和舒適性,也帶來了較大的社會(huì)負(fù)面影響。
  推移:為軍山大橋鋼橋面鋪裝層最嚴(yán)重的病害,大都位于鋪裝下層與橋面鋼板結(jié)合面之間,銑刨后可見鋼板與下面層粘接完全失效且有水侵蝕跡象,局部鋼板已銹蝕。經(jīng)分析,層間粘接層失效是導(dǎo)致原鋪裝結(jié)構(gòu)推移病害嚴(yán)重的重要原因。
  裂縫:分為兩類,一類為由于推移而產(chǎn)生的橫向或圓弧形裂縫;另一類則為行車道輪跡線位置的縱向裂縫,多為U型肋或加筋肋頂鋼板周期性變形導(dǎo)致瀝青面層發(fā)生疲勞開裂并逐漸擴(kuò)展形成,主要在低溫季節(jié)出現(xiàn)。
  車轍:主要位于行車道,最大車轍深度在10mm~15mm,相對(duì)于推移和裂縫,車轍對(duì)橋面行駛性能的影響較小一些。
  坑槽及補(bǔ)塊:多發(fā)生在行車帶、橫隔板、加筋肋或補(bǔ)塊邊緣處,尤其是局部厚度偏薄、空隙率偏大或坑槽修補(bǔ)時(shí)接縫處理不當(dāng),坑槽更容易發(fā)生。
  綜合以上病害的調(diào)查與分析,推移是軍山大橋橋面鋪裝最嚴(yán)重病害,發(fā)展快且影響大,降低了橋面行駛的舒適性,也帶來了較大的安全隱患。因此,橋面鋪裝大修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)以上病害的特點(diǎn),提出穩(wěn)定可靠的設(shè)計(jì)方案。
  大修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)難點(diǎn)
  軍山大橋?yàn)榫┲椤甯咚俟饭灿枚蔚拈L江大橋,其特殊的地理位置、行車環(huán)境和養(yǎng)護(hù)工程特性決定了橋面鋪裝大修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)安全可靠、施工便捷、經(jīng)濟(jì)合理、對(duì)交通影響小。
  設(shè)計(jì)方案須滿足橋面鋪裝嚴(yán)苛的使用要求。軍山大橋橋面縱坡大(3%)、環(huán)境溫差大(夏季高溫達(dá)70℃、冬季低溫達(dá)-10℃)、降雨量充足(年均1100mm)、重載車輛多(貨車比例達(dá)70%)、橋梁鋼板頂面厚度。12m m)等,這些都是影響橋面鋪裝使用耐久性的不利因素,對(duì)設(shè)計(jì)方案的適應(yīng)性和可靠性提出了更高的要求。
  養(yǎng)護(hù)施工不能中斷交通。軍山大橋的地理位置和行車環(huán)境決定了橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)施工不能中斷交通,只能邊通行邊施工。這就要求設(shè)計(jì)方案對(duì)材料、施工工藝要求不高,受行車影響干擾小,對(duì)施工環(huán)境要求不苛刻。
  施工工期緊。整個(gè)橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)工程施工工期預(yù)定100天。這不僅要求施工速度快,而且施工后養(yǎng)生時(shí)間要很短。目前絕大部分的養(yǎng)護(hù)方案都無法滿足這一要求。
  大修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)有限。2010年為全國高速公路迎“國檢年”,湖北省內(nèi)高速公路養(yǎng)護(hù)投入缺口較大,軍山大橋橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)相對(duì)不足。這就要求橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)方案在保證養(yǎng)護(hù)效果的同時(shí),需節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本,造價(jià)較低。
  軍山大橋鋼橋面鋪裝大修養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)方案
  典型鋼橋面鋪裝組合方案分析
  目前,國內(nèi)外應(yīng)用較多的幾種橋面鋪裝材料主要有:澆注式瀝青混凝土(G u s s a s p h a l t)、環(huán)氧瀝青混凝土、SMA等。從路用性能、原材料技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)性、施工便利性等方面對(duì)三種鋪裝方案進(jìn)行分析。可以看出,“橡膠環(huán)氧砂漿+雙層SMA”鋪裝體系最能滿足軍山大橋的使用要求。
  軍山大橋橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案
  橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
  本次對(duì)全橋鋼箱梁橋面進(jìn)行徹底翻修,清除原鋪裝后重新鋪筑新的鋪裝結(jié)構(gòu),橋面鋪裝設(shè)計(jì)總厚度為7.5c m。參考對(duì)典型鋼橋面鋪裝方案的分析結(jié)果,對(duì)“橡膠環(huán)氧砂漿+雙層S M A”鋪裝體系進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。
  中央分隔帶左鋼緣石開口處封閉防水處理方案
  為了防止中央分隔帶及左緣石雨水滲入瀝青面層內(nèi),橡膠環(huán)氧砂漿過渡層施工完畢后,在邊緣設(shè)置3mm厚、6cm寬的橡膠瀝青壓縫帶,鋪筑面層后對(duì)接縫處采用橡塑瀝青進(jìn)行灌縫處理。
  粘結(jié)層及鋪裝層混合料性能驗(yàn)證
  參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(J T G E20-2011)的相關(guān)試驗(yàn)方法,對(duì)鋪裝層混合料的路用性能、橡膠環(huán)氧砂漿的粘結(jié)及抗剪性能進(jìn)行分析?梢钥闯,鋪裝層混合料各項(xiàng)路用性能滿足設(shè)計(jì)要求,層間粘結(jié)及抗剪性能十分優(yōu)異。
  設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)
  相對(duì)于國內(nèi)外其他典型方案,本設(shè)計(jì)方案有以下幾個(gè)特點(diǎn):
  設(shè)計(jì)方案針對(duì)性強(qiáng)、可靠性高、適用養(yǎng)護(hù)工程施工。“橡膠環(huán)氧砂漿+雙層S M A”鋪裝體系是在總結(jié)2006年中修養(yǎng)護(hù)方案的基礎(chǔ)上經(jīng)優(yōu)化后提出的,同時(shí)針對(duì)軍山大橋后期病害特點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層的材料性能進(jìn)一步優(yōu)化,施工材料可就地取材,工藝要求不高,很適合養(yǎng)護(hù)工程施工。
  柔性鋪裝體系更能適應(yīng)軍山大橋的柔性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。“橡膠環(huán)氧砂漿+雙層SMA”體系整體柔性好,變形適應(yīng)性強(qiáng),與軍山大橋結(jié)構(gòu)剛度不大、頂板厚度薄的柔性支撐體系有很強(qiáng)適應(yīng)性。
  完善的防水粘結(jié)體系。通過設(shè)置橡膠環(huán)氧砂漿防水粘結(jié)體系,一方面防水體系更為完善,另一方面由于設(shè)置了過渡層,在解決鋪裝層與鋼板的整體粘接、受力問題的同時(shí),大大改善了鋪裝層的受力環(huán)境(粘接力、抗剪力)。
  施工對(duì)環(huán)境要求不高,工藝簡單。施工對(duì)原材料、施工環(huán)境、工藝要求不高,操作簡單便捷,通車帶來的塵土、污染、振動(dòng)等對(duì)該方案的影響不大,可邊通車邊施工。
  工期短,對(duì)交通干擾小。“橡膠環(huán)氧砂漿+雙層SMA”體系幾乎不需考慮養(yǎng)生的問題,可大幅縮短工期,減小封閉交通對(duì)行車的干擾。
  施工后跟蹤觀測(cè)及檢測(cè)結(jié)果
  軍山大橋鋼橋面鋪裝于2010年8月正式完工,本文建立定期跟蹤檢測(cè)及觀測(cè)機(jī)制,對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行了跟蹤檢測(cè),2010至2013年橋面各項(xiàng)指標(biāo)的跟蹤檢測(cè)結(jié)果如圖所示。
  從上圖可以看出,經(jīng)過2010年大修養(yǎng)護(hù),軍山長江大橋雙向橋面破損、平整度、車轍、抗滑各性能指數(shù)都得到質(zhì)的提升。經(jīng)過近三年的運(yùn)行,各指標(biāo)雖存在輕微衰減,但總體良好,仍滿足規(guī)范技術(shù)要求,并有較好的行車舒適性。
  2 013年5月,設(shè)計(jì)組又對(duì)軍山大橋橋面鋪裝進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,軍山橋雖經(jīng)過近三年的重載交通和惡劣環(huán)境因素影響,仍具備很好的路面使用性能,目前橋面平整密實(shí),除少量輕微裂縫和輕度車轍外,沒有出現(xiàn)大的滑移和破損病害。這進(jìn)一步證明了本文所提出的養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)方案可靠性好。