钢桥面三种常用铺装方案介绍

钢桥面三种常用铺装

方案介绍

招商局重庆交通科研设计院有限公司

二〇一一年三月

1钢桥面铺装概况

近年来，随着我国基建事业的进一步投入和施工技术的提高，桥梁作为跨越江、河、谷及道路干线的便捷结构形式，得到了长足的发展，其中钢箱梁桥因其抗风稳定性能好、重量轻、工厂制造质量易于保证、安装和制造工期短等优点，现已成为目前大型桥梁的主流结构形式。

钢桥面铺装不同于一般公路沥青混凝土路面，它直接铺设在钢桥面板上，由于钢桥面板柔度大，在行车荷载与温度变化、风载、地震等自然因素共同影响下，其受力和变形较公路路面或机场道面以及其他桥型结构铺装复杂得多。特别是在重型车辆荷载作用下，钢桥面板局部变形更大，各纵向加劲肋纵隔板、横肋（或横隔板）与桥面板焊接处出现明显的应力集中，这导致铺装层受力非常复杂，局部应变较大。同时钢桥面板的温差大、防水防锈及层间结合要求高，这些都决定了钢桥面铺装使用条件远远苛刻于一般沥青路面，其使用寿命也要远远短于普通路面。通常在钢桥面需要采用特殊的铺装方案，来提高桥面铺装寿命。

目前世界上钢桥面铺装使用效果较好的有三类：双层改性SMA；浇筑式沥青混凝土（GA10）+高弹SMA；双层美国环氧沥青混凝土。现就三种铺装的特点及施工工艺做简要介绍。

2双层SMA铺装

通常桥面铺装层由防水粘结层、铺装下层、铺装上层组成，防水粘结层主要起到防止水分下渗、保护钢板和粘结钢板和铺装的作用；铺装下层通常孔隙率较小，起到防水的作用；铺装上层必须具有一定的表面构造深度，为车辆行驶提供足够的摩擦力。

2.1 铺装材料介绍

双层SMA铺装方案通常由防水粘结层、缓冲层、铺装下层和铺装上层组成，如图1所示。

图1 双层SMA桥面铺装方案

双层SMA结构相对普通沥青混合料来说具有较好的密水性和抗疲劳性能。同时具有良好的高温抗车辙性能、随从变形性、抗滑性等。同时SMA混合料在国内使用较为普遍，施工不需要特殊的设备，成本相对来说也不高，一般工程都能够接受。

该结构的缺点是SMA铺装在整体性和抗裂性方面的性能不如浇注式沥青混凝土，防水性能没有浇筑式沥青混凝土优越。目前，国内采用双层SMA铺装的桥面工程，除少量情况下SMA产生车辙病害外，大部分情况下都是由于SMA 抗开裂性能不强导致沥青铺装层产生微小裂缝，随着雨水的浸入，铺装层进而产生推移和坑槽等病害。目前，有些钢桥面铺装采用了高弹改性沥青，高弹改性沥青SMA混凝土的抗极限变形能力和抗疲劳变形能力都有了极大的提高，通常不会出现开裂情况。但是SMA的空隙率略微偏大，很难有效阻止降水对钢桥面铺装的水损害，特别是有些边缘部位不易压实，水分下渗难以排出，在车辆行驶作用下非常容易导致病害的出现。

防腐层通常采用环氧富锌漆，上部双层环氧树脂（撒碎石），在防水的同时，可有效提高结构层间剪切强度。

由于钢桥面板在施工过程中一般会发生锈蚀，为保护桥梁结构的耐久性，在铺装前应对钢桥面进行喷砂除锈处理。根据喷砂除锈国标GB8923-88，要求钢桥面喷砂除锈清洁度达到Sa2.5级，即“非常彻底的喷射除锈，钢材表面无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，任何的痕迹应仅是点状或条纹

状的轻微色斑”。同时，为保证防腐层与钢桥面的附着力，要求钢桥面板喷砂除锈后粗糙度达到50～100μm。

2.2 施工工艺

SMA沥青混合料国内有较多工程应用，施工简单

3浇筑式沥青混凝土（GA10）+高弹SMA

3.1 铺装材料介绍

浇筑式沥青混凝土起源于德国，已有近百年的使用历史，其最大的特点是流动成型，不需要碾压，冷却即形成强度。具有密水性好、耐久性优、疲劳抗裂性能和随从变形能力好、整体性强、不需要碾压等优点。常用铺装方案见图2所示。

图2浇筑式+SMA桥面铺装方案

方案二采用综合性能优良（高温稳定性、水稳性、抗滑性、疲劳性能、耐久性等）的高弹沥青SMA10作为面层。

铺装下层采用防水性能优良，具有良好疲劳性能的浇筑式沥青混凝土GA10。浇注式沥青混凝土的特点是在施工温度条件下，沥青混合料呈流淌状态，不需要用压路机，只需要浇注式专用摊铺机摊铺整平即可，其空隙率几乎为零，完全不透水，而且沥青混合料冷却后整体性较好，强度较高。由于浇注式沥青混凝土有

较高的沥青含量，因此具有较好的抗开裂的能力，优良的抗疲劳性能，并具备对桥面变形较好的追从性。在德国以及日本等发达国家的规范中明确规定钢桥面铺装底层必须采用浇注式沥青混凝土铺装结构。

防水层采用最新研发的桥面防水材料体系TOPEVER®。TOPEVER®是一种专门针对钢桥面防水而开发的丙烯酸树脂材料，对桥面防水、防腐，起保护作用，并承接铺装层，起粘结作用。该体系由防腐底漆、TOPEVER®高分子防水涂料、二阶反应性粘结剂构成，主要功能是防护钢材结构，并承接桥面的沥青混凝土结构面层。经过大量实验验证和工程验证，该类防水体系具有很好的密封性、耐久性，在国外，使用寿命甚至已达30年而未重行铺设。

3.2 施工工艺

4双层美国环氧沥青混凝土

4.1 铺装材料介绍

图5 桥面铺装方案三（双层环氧沥青）

方案三采用美国环氧沥青混凝土铺装结构，环氧沥青混凝土综合性能比较优良，车辙动稳定度较高，耐腐蚀性能较好，目前在国内外有大量的实体工程应用，其缺点是成本较高，并且由于其对施工环境要求非常苛刻，通常都会有施工缺陷，会造成早期病害的产生，如裂缝、鼓包等。

4.2 施工工艺

就三种方案从综合性能、施工及经济等方面进行比较，对比结果如下

铺装方案一属于国内早期常用结构，主要优点在于价格比较便宜，各种性能比普通沥青混合料要好，主要缺点在于防水性能较差和层间抗滑移性能较差。

铺装方案二中的防水体系有良好防水效果和对钢板的保护作用，方案二的结构形式密水性好，可有效避免混合料水损害的发生，能够保证桥面不被腐蚀；抗疲劳性能优越，除了在超重载交通情况下使用情况不明朗外，在正常交通情况下使用寿命较长，由于其具有优良的随从变形能力，因此在国内外有较多的成功案例：在法国、瑞士等，浇注式沥青混合料广泛应用于城市道路及桥面铺装，虽朴实无华，但坚固耐用；有的国家将浇注式沥青混凝土用于地铁站台的铺装，我国在西攀高速公路隧道工程也成功的应用了双层浇注式沥青混凝土。但方案二高温稳定性要劣于方案一。

铺装方案三材料偏刚性，高温稳定性相当好，但抗裂性和密水性就要差一些，此外主要材料需要（环氧沥青结合料和粘结剂）全部进口。此铺装方案最大的弱点就是对原材料、施工环境、工艺等要求相当高，施工时必须严格控制，少许的水分就会导致铺装层的严重鼓包。正是由于一些列特殊的要求，导致环氧沥青混凝土早期由于施工原因引起的病害无法避免。目前，已建成通车的环氧沥青混凝土桥面都或多或少存在早期病害。此外，由于该铺装材料偏刚性，在钢桥面这种柔性支撑体系上，养护维修非常困难。同时施工完毕后需要封闭交通养护，直到环氧沥青混凝土铺装材料达到设计强度，通常养护期长达一个月，造成大量的资金浪费。

5应用情况调查

就三种桥面铺装结构在国内外的应用情况及使用寿命进行统计，以作比较。

表2 铺装应用及使用情况比较