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 周丹

 （上海市路政局，上海200023)

摘要：針對上海閔浦大橋環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝的裂縫損壞，開展維修方案研究和工程實踐。基工對閔浦大橋鋼橋面鋪裝裂縫損壞的現(xiàn)狀調(diào)查與分析研究，通過方案比選，選擇環(huán)氧碎石混凝土的維修方案，提出成套施工工藝，通過閔浦大橋的工程實踐已驗證維修方案的有效性。

關(guān)鍵詞：鋼橋面鋪裝；環(huán)氧瀝青混凝土；環(huán)氧碎石混凝土

中圖分類號：U445.7文章編號：1004-4655( 2016) 03-0111-03

 環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝因其具有高強度、高剛度、高黏性以及對于橋面的復(fù)雜氣候與行車荷載具有較好的綜合適應(yīng)性，在國內(nèi)不少鋼橋面尤其是大跨徑鋼橋面中得到較廣泛的應(yīng)用。但在長期使用過程中，環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝也產(chǎn)生特質(zhì)性損壞，如常見的裂縫損害情況，產(chǎn)生的原因較多，主要有重載條件下橋面系局部剛度變化和國產(chǎn)環(huán)氧的脆性問題等，所以選擇合理的技術(shù)方案進(jìn)行維修是今后需要重點關(guān)注和研究的問題。

 本文通過對上海閔浦大橋環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝裂縫損壞的維修實踐，對環(huán)氧碎石混凝土作為鋼橋面鋪裝裂縫損壞的維修技術(shù)進(jìn)行研究與工程實踐。

1環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝損壞特征與原因分析

1.1閔浦大橋鋼橋面鋪裝現(xiàn)狀

 上海閔浦大橋全長3.983 km，主橋長1212 m，其中主跨跨徑為708 m，上跨橋面鋪裝為環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝，總厚度為5.5 cm，采用雙層國產(chǎn)環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝：下面層鋪裝厚度為3.0 cm、上面層鋪裝厚度為2.5 cm（見圖1）。

 該橋建成通車于2009年12月31日，鋪裝總體使用狀況良好。2012年12月鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層開始產(chǎn)生裂縫，2013年1月~3月該橋面裂縫數(shù)量、長度快速發(fā)展，進(jìn)入2013年5月份雨季以后，不少開裂位置產(chǎn)生銹水上泛，給結(jié)構(gòu)耐久性帶來不利影響。

1.2鋼橋面裂縫損壞的現(xiàn)狀調(diào)查  ，

 對該橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝發(fā)生裂縫損壞現(xiàn)狀進(jìn)行全面調(diào)查，損壞類型包括橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、環(huán)狀裂縫及少量修補等。所有損壞類型中縱、橫向裂縫占損壞總數(shù)的87.3%，其典型特征見圖2。對該鋼橋面鋪裝裂縫損壞匯總?cè)绫?所示。

1.3裂縫損壞原因分析

 調(diào)查表明，該大橋部分車道環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝產(chǎn)生較多的裂縫損壞，結(jié)合原設(shè)計施工資料調(diào)查、養(yǎng)護維修記錄以及本次調(diào)查結(jié)果，分析鋼橋面鋪裝產(chǎn)生裂縫損壞的主要成因如下。

 1)縱橫向裂縫產(chǎn)生成因。鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)體系受力復(fù)雜，在行車荷載作用下，U形肋肋頂?shù)匿佈b層出現(xiàn)負(fù)彎矩，與荷載區(qū)域鄰近的U形肋肋頂上方及靠近荷載的橫隔板上方的鋪裝層分別出現(xiàn)最大橫向拉應(yīng)力與最大縱向拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力或累計疲勞應(yīng)變超出材料抗拉極限時，該處出現(xiàn)與橫向拉應(yīng)力垂直的縱向裂縫，而在靠近荷載的橫隔板頂?shù)匿佈b層則出現(xiàn)與縱向拉應(yīng)力垂直的橫向裂縫。

 2)網(wǎng)狀、斜向、環(huán)狀裂縫。早起維修翻挖跟蹤表明，局部位置黏層失效是鋪裝表面產(chǎn)生網(wǎng)狀、斜向、環(huán)狀裂縫直接原因，也是導(dǎo)致鋪裝損壞進(jìn)一步顯性化的最主要的成因。

2鋼橋面維修技術(shù)方案

2.1環(huán)氧碎石混凝土與環(huán)氧瀝青混凝土維修技術(shù)比較

 1)環(huán)氧碎石混凝土。該材料由專用環(huán)氧樹脂（包括A、B組分）、特殊粒徑規(guī)格(0~5 mm)石屑，常溫攪拌而成，具有良好的澆筑施工特性的混合料，其強度形成較快，常溫下5～7h便可滿足開放交通要求。

 2)環(huán)氧瀝青混凝土。該材料由專用環(huán)氧瀝青材料（A、B組分）、礦料（包括4.75~9.5 mm、2.36~4.75 mm、0~2.36 mm以及礦粉），經(jīng)130~180℃拌合，形成碾壓型瀝青混合料，其強度形成與環(huán)氧瀝青材料的選用關(guān)系較大。國產(chǎn)及美國產(chǎn)中溫拌和碾壓環(huán)氧瀝青混凝土需養(yǎng)生20 d方可開放交通，日本進(jìn)口高溫拌和碾壓環(huán)氧瀝青混凝土也需養(yǎng)生7d方可開放交通。

 3)方案比較與推薦。根據(jù)已有經(jīng)驗對2種維修技術(shù)方案進(jìn)行綜合比較，結(jié)果如表2所示。

 根據(jù)以上方案比選，經(jīng)綜合分析研究選用環(huán)氧碎石混凝土作為閔浦大橋環(huán)氧瀝青橋面鋪裝裂縫損壞的維修技術(shù)方案。

3環(huán)氧碎石混凝土維修工藝設(shè)計

 根據(jù)環(huán)氧碎石混凝土材料技術(shù)特點以及環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝裂縫損壞特性，對環(huán)氧碎石混凝土鋪裝進(jìn)行維修工藝設(shè)計如下。

3.1清除損壞環(huán)氧瀝青混凝土

 1)標(biāo)定修復(fù)區(qū)域。機械清除2.5 cm環(huán)氧瀝青混凝土面層后，對下層損壞情況進(jìn)行調(diào)查，觀察下部環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝狀況。

 2)切割、鑿除環(huán)氧瀝青混凝土。如損壞嚴(yán)重，則清除下層3 cm損壞環(huán)氧瀝青混凝土。

3.2表面拋丸處理

 環(huán)氧瀝青混凝土清除干凈后，采用大功率拋丸機對鋼板表面進(jìn)行拋丸處理，具體拋丸速度宜根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整；鋼板表面拋丸等級必須達(dá)到Sa2.5級標(biāo)準(zhǔn)，粗糙度≥100μm。

3.3刮涂環(huán)氧樹脂黏結(jié)層

 1)將環(huán)氧樹脂的雙組分按比例混合放入提桶中，使用攪拌器在300轉(zhuǎn)/min左右的速度下攪拌2~3 min，直至均勻。

 2)將攪勻的樹脂倒在已完成拋丸且滿足鋪裝要求的施工區(qū)域，采用小齒橡膠耙刮涂均勻，確保區(qū)域表面及四周邊界被樹脂完全覆蓋；邊角區(qū)域采用毛刷均勻涂布。

 3)黏層用環(huán)氧樹脂攪拌時，溫度嚴(yán)格控制在20~30℃內(nèi)；刮涂環(huán)氧黏結(jié)層時，環(huán)氧樹脂用量為0.8±0.2 kg/m2。

3.4鋪筑環(huán)氧碎石混凝土

 1)將攪拌均勻的環(huán)氧樹脂倒人專用環(huán)氧碎石混凝土攪拌設(shè)備內(nèi)，緩慢加入預(yù)先配制好的碎石中，攪拌3 min，直至所有顆粒都被潤濕。

 2)將環(huán)氧碎石混凝土倒入清理好的修復(fù)區(qū)域內(nèi)，將標(biāo)尺或者浮標(biāo)放到理想水平，刮涂、抹光表面，立即撒布1~3 mm粒徑碎石材料。

 3)環(huán)氧碎石混凝土鋪筑應(yīng)在環(huán)氧黏結(jié)層刮涂完成10~15 min后進(jìn)行，具體可根據(jù)溫度條件現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整。

 4)環(huán)氧碎石混凝土應(yīng)分2層鋪筑，第一層完成5～7h后，進(jìn)行第二層鋪筑，第二層鋪筑前應(yīng)對第一層環(huán)氧碎石混凝土表面進(jìn)行拋丸處理，刮涂環(huán)氧黏結(jié)層，環(huán)氧樹脂用量為0.8±0.2 kg/m2，鋪筑厚度與環(huán)氧瀝青鋪裝層分層厚度一致。

3.5養(yǎng)護與開放交通

 環(huán)氧碎石混凝土鋪筑完成，應(yīng)養(yǎng)護5～7h，待環(huán)氧碎石混凝土形成足夠強度，便可開放交通。4工程應(yīng)用實踐與應(yīng)用效果跟蹤

 1)項目實施。2013年5月下旬～7月中旬，利用環(huán)氧碎石混凝土對閔浦大橋鋼橋面進(jìn)行試驗性維修，圖3～圖8是裂縫損壞環(huán)氧瀝青混凝土清除、鋼板表面拋丸處理、環(huán)氧樹脂黏結(jié)層刮涂、環(huán)氧碎石混凝土鋪筑等施工工藝的實景圖。

 2)效果跟蹤與后續(xù)工程實施。項目完工后，對維修區(qū)域為期1a的跟蹤，結(jié)果表明維修區(qū)域及與相鄰區(qū)域搭接位置未產(chǎn)生任何損壞，驗證環(huán)氧碎石混凝土維修方案的技術(shù)有效性。為延長上海閔浦大橋環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝使用壽命，確保行車舒適性與安全，在2013年預(yù)試驗的基礎(chǔ)上，于2014年8月~ 11月實施閔浦大橋鋼橋面鋪裝病害整治及預(yù)養(yǎng)護工程，對全橋產(chǎn)生的400余處裂縫損壞采用環(huán)氧碎石混凝土進(jìn)行維修。維修完成后對鋪裝層進(jìn)行拋丸處理，采用同步碎石工藝，加鋪6 mm厚的雙層環(huán)氧樹脂黏結(jié)碎石封層。項目完工至今已有近1.5 a時間，現(xiàn)狀調(diào)查表明，閔浦大橋鋼橋面鋪裝總體完好（見圖9），各項技術(shù)狀況指標(biāo)優(yōu)良（表3為維修工程實施前后2車道相關(guān)技術(shù)狀況指標(biāo)的對比）。

5結(jié)語

 通過閔浦大橋鋼橋面裂縫破損調(diào)查與分析，環(huán)氧瀝青混凝土橋面鋪裝的開裂是鋼橋面早期主要損壞形態(tài)，應(yīng)該及早修復(fù)，以避免大面積破壞。通過技術(shù)、經(jīng)濟、施工可操作性等綜合分析與比較，提出環(huán)氧碎石混凝土對鋼橋面局部破損維修具有更好的適應(yīng)性。針對環(huán)氧碎石混凝土維修方案，提出成套施工工藝，并用于既有鋼橋面鋪裝維修及預(yù)防性養(yǎng)護工程，通過近1.5 a時間的跟蹤觀測，驗證維修技術(shù)的有效性，其間所取得的工程實踐經(jīng)驗可供相關(guān)工程作參考。