根據(jù)XX西部課題“橋面鋪裝材料與技術(shù)研究”成果和工程實踐總結(jié),《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》推薦了適合于非冰凍地區(qū)高速公路、一級公路的大、中、小橋的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)以及特大橋、重要大橋以及冰凍區(qū)橋梁的鋪裝結(jié)構(gòu),以供參考。橋面鋪裝應(yīng)重視防水層與下面層結(jié)構(gòu)、厚度相匹配。當(dāng)采用瀝青混凝土下面層時,應(yīng)嚴(yán)格控制熱拌瀝青混凝土的孔隙率滿足《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》的要求。
一、早期鋪裝典型結(jié)構(gòu)
早期的防水粘結(jié)層采用(改性)乳化瀝青粘層,后來大量使用水溶型防水材料。橋面瀝青混凝土鋪裝層現(xiàn)在一般采用雙層鋪裝,而過去一般為單層鋪裝。在高速公路中,為了施工方便,單層鋪裝混合料往往是相鄰路段路面的上面層混合料類型;上、下層鋪裝混合料往往是相鄰路段路面的上、中面層混合料類型。
二、橋面鋪裝結(jié)構(gòu)缺陷
1.因?qū)娱g粘結(jié)力不足,以至在水的侵蝕下,易產(chǎn)生脫層、推擁病害。
2.因防水性能不足,水侵蝕鋪裝結(jié)構(gòu)層引起橋面板腐蝕及鋼筋銹蝕,海洋性氣候及北方有凍融地區(qū)尤其嚴(yán)重。
3.因混合料的性能、調(diào)平層性能、橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造、道路線形等引起的其它破壞。
三、工程案例
(一)渝黔高速公路七里半大橋
1.橋梁結(jié)構(gòu)及鋪裝概況
渝黔(XX- 貴陽) 高速公路七里半大橋位于彎道內(nèi),縱向位于長下坡(豎曲線)末端,為簡支T 梁連續(xù)橋面結(jié)構(gòu)。橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)原設(shè)計為乳化瀝青粘結(jié)層上直接鋪裝5cm改性瀝青AK -13瀝青混凝土。
2.破壞現(xiàn)象
自2001年通車以來,通車不到一年就出現(xiàn)損壞,運營3年后,左幅(貴陽-XX)橋面鋪裝更是發(fā)生了大面積破壞,并于2004年進(jìn)行了局部挖補。但目前的橋面病害程度進(jìn)一步加劇,主要病害表現(xiàn)為:推移、裂縫(龜裂、橫向、縱向和其他不規(guī)則裂縫)、沉陷、麻面、松散等,破壞范圍遍及左幅全段,橋面鋪裝的結(jié)構(gòu)功能遭到了嚴(yán)重?fù)p壞。
3.破壞原因分析
(1)層間粘結(jié)不足:根據(jù)軟件計算分析,得出該橋橋面鋪裝層間最大剪應(yīng)力為0.66MPa,實驗室模擬該橋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)制作的試件,得出采用乳化瀝青及改性乳化瀝青防水層的層間抗剪強度,分別為0.25 MPa、0.45 MPa,顯然采用乳化瀝青或改性乳化瀝青作防水層,層間抗剪強度均不滿足要求。
(2)橋梁線形:該橋的平面線形為彎坡斜橋同時縱向又位于長下坡(豎曲線)末端,車輛駛?cè)朐撀范螘r,一般需經(jīng)過高速(制動)-低速(加速)-高速的過程,在轉(zhuǎn)彎上坡時,鋪裝層除承受上述剪應(yīng)力外,還將承受離心力和重力的作用,并在鋪裝層中產(chǎn)生指向路緣的橫橋向剪應(yīng)力和指向下坡的順橋向剪應(yīng)力,再加上轉(zhuǎn)向行駛,車輛對路面的剪應(yīng)力急劇增加,加大了鋪裝層的破壞。
(3)瀝青鋪裝層材料對鋪裝層破壞的影響:AK -13開級配抗滑表層實際空隙率約8%,易松散,根本不能阻止水的滲入,因此該級配混合料不宜用作橋面鋪裝層。
4.處治方案
(二)沈陽北海高架橋
1.橋梁結(jié)構(gòu)及鋪裝概況
沈陽北海高架橋地處我國東北寒冷地區(qū),為連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)橋梁,該橋于1991年建成通車。大橋全長1077.6米,寬11.5米。但多年來由于交通量大,超載現(xiàn)象嚴(yán)重,該橋橋面防水層疏松、粉化,部分橋面有坑槽及鋼筋外露現(xiàn)象。
2.破壞現(xiàn)象
2008年對該橋橋面現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn),橋面鋪裝出現(xiàn)大量坑槽、裂縫、嘰漿及修補以后的再損壞,水泥混凝土調(diào)平層腐蝕嚴(yán)重,出現(xiàn)塊裂、鋼筋外露;橋面板鋼筋外露防撞墻腐蝕破壞。
3.破壞原因分析
(1)層間結(jié)合能力差:橋面沒有粘結(jié)層、防水層、防水隔離層等防水粘結(jié)體系,導(dǎo)致橋面板與調(diào)平層,調(diào)平層與瀝青鋪裝層,層間結(jié)合能力差。
(2)調(diào)平層損壞:連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)橋梁存在支座的負(fù)彎矩區(qū)及懸臂翼緣的負(fù)彎矩區(qū)等,在行車荷載作用下,橋梁結(jié)構(gòu)的荷載變形引起調(diào)平層與鋪裝層之間存在較大剪應(yīng)力,而導(dǎo)致鋪裝層與調(diào)平層常年分離;在行車荷載作用下,在調(diào)平層與橋面板分離的條件下,調(diào)平層底面會產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,調(diào)平層率先破壞及瀝青鋪裝層與調(diào)平層的界面破壞,引起鋪裝層產(chǎn)生坑槽、網(wǎng)裂。
(3)氣候惡劣:冬季撒鹽除雪等措施加速鋪裝層、水泥混凝土調(diào)平層及橋梁結(jié)構(gòu)的破壞。
4.處治方案
(1) “澆注式瀝青混凝土 + SMA”
將原鋪裝結(jié)構(gòu)清除后,對橋面板進(jìn)行打砂處理,灑布環(huán)氧樹脂下封閉層,涂布AMP-100防水粘結(jié)層,然后鋪筑澆注式瀝青混凝土GA10和改性瀝青SMA13,具體方案詳見下表。
(2) “AC + SMA”
將原鋪裝結(jié)構(gòu)清除后,對橋面板進(jìn)行打砂處理,灑布環(huán)氧樹脂下封閉層,涂布AMP-100防水粘結(jié)層,施工橡膠瀝青砂膠,再鋪筑改性瀝青混合料AC-16和改性瀝青SMA13。