柳州市维义大桥
三种钢桥面铺装方案典型破坏形式及维修方法说明
招商局重庆交通科研设计院有限公司
二〇一〇年十二月
1钢桥面铺装常用三种方案
钢箱梁桥面在世界上已有超过百年的应用历史，相比水泥混凝土结构，具有重量轻、施工快捷、质量可靠等优点，因此在世界上得到了广泛的使用。

钢桥面铺装在使用过程中变形量大、温度高、铺装层与钢板粘结不好，是一个世界性的难题。

通常钢桥面铺装都先于路面破坏，特别是一些大型桥梁，通车后往往几年就损坏，造成的损失和影响都非常大。

因此，科学家对钢桥面铺装进行了不懈的分析和研究。

目前，世界上最常用的，也是使用效果最好的三种铺装方案有以下三种。

（1）方案一：双层改性SMA（图1）
（2）方案二：浇筑式沥青混凝土（GA10）+高弹SMA（图2）
（3）方案三：双层美国环氧沥青混凝土（图3）
图1 桥面铺装方案一（双层SMA）
方案一面层采用双层SMA结构，具有较好的密水性、抗车辙性能、耐疲劳性能等，下部防水结构层采用国内桥面铺装中应用比较多、相对比较成熟的环氧树脂防水层。

防腐层采用环氧富锌漆，上部双层环氧树脂（撒碎石），在起到防水效果的同时，可有效提高结构层间剪切强度。

国内早期钢桥面铺装常采用此种结构。

其病害主要有开裂、坑槽、车辙和推移。

图2 桥面铺装方案二（浇筑式+SMA）
方案二铺装采用浇筑式+SMA结构，具有良好的防水性、疲劳性能、水稳性、抗滑性、耐久性等。

在国内经过众多工程的实际检验，质量优良，极少发生病害。

防水层常采用丙烯酸树脂（MMA）体系。

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。

由于上层采用了高弹沥青SMA，病害类型与双层SMA比较相似。

图3 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。

美国环氧沥青混凝土具有很高的强度，其马歇尔稳定度是一般沥青混凝土的3-5倍；还有很好的耐疲劳性能和良好的耐腐蚀性；基本不发生推移和车辙等永久变形。

环氧沥青钢桥面铺装常见病害有：鼓包、开裂、坑槽等。

2三种方案常见病害及维修处置方法简介
三种方案在国内都有较多的应用，其中双层SMA主要应用在早期大跨径桥梁和一些中小型桥梁，浇筑式+SMA和环氧沥青铺装在近期应用较多。

三种方案在使用过程中，均有不同类型的病害出现，由于三种方案的原材料特性各不相同，其病害也相应具有不同的特点。

养护维修是延长桥面铺装寿命的有效方法，养护维修及时、处理措施得当的桥面铺装使用寿命明显长于养护维修不及时的桥梁。

目前，我国钢箱梁桥沥青铺装或多或少都存在问题，特别是一些大跨径重载桥梁，桥面铺装使用情况都不能令人满意，早期损害现象比较普遍，因此养护维修对于桥梁的正常使用显得尤为重要，如缺乏有效的养护维修措施，桥面铺装将加速破坏。

2.1双层SMA
双层SMA在国内早期应用较多，经过长时间的使用，一些桥梁的桥面铺装出现了严重破坏，各种破坏形式都有所表现。

由于采用SBS沥青的SMA材料抗裂性不佳，所以开裂是双层SMA铺装最常见的病害之一，同时桥面还会出现车辙、坑槽、推移等病害。

特别在较重的交通荷载环境下容易产生病害，如军山大桥、厦门海沧大桥、西陵长江大桥等都产生了较多的病害。

（1）表面开裂
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，由于大中型桥梁通常采用的钢桥面板柔度大，加上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，这导致铺装层受力更复杂、更不利。

桥面铺装在反复的应力作用下，极易出现开裂病害。

SMA材料抗拉强度与抗拉应变不如美国环氧沥青，在早期的桥梁中，裂缝是最常见的病害之一。

图4 桥面铺装纵向裂缝图5 桥面铺装网裂SMA桥面铺装一旦开裂，通常采用沥青灌缝的方法来封闭裂缝，避免水分下渗进一步损坏铺装结构。

如果产生网裂，就只有挖补重新铺装了。

（2）坑槽
沥青铺装层开裂后如不能及时处置维修，在行车作用下会逐渐扩展，逐渐形成网裂，最后由于沥青混合料松散、脱落，形成坑槽。

图6 桥面铺装坑槽病害
坑槽的处治方法通常把出现坑槽的位置挖除，采用沥青混合料回填，压实后形成平整的路面，填补材料可以采用热拌沥青混合料，也可采用冷拌沥青混合料。

新旧界面之间通常涂刷粘结剂以保证粘结强度。

在坑槽修补完毕后，在新旧混合料接缝处需要涂热熔沥青或其他防水材料，以防止水分沿新旧界面下渗导致病害。

（3）车辙
钢桥面铺装温度通常要高于普通路面铺装温度，并且由于钢箱梁的保温作用，高温持续时间长。

据调查，夏季钢桥面铺装温度最高可达到65℃，如此高的温度导致沥青混合料软化，在重载交通的碾压下，会产生塑性变形，逐渐形成
车辙。

车辙病害与铺装材料质量不好有直接的关系，通常由两个原因引起：铺装层材料内部抵抗剪应力的性能不足和铺装材料空隙率过大，第一个原因会造成推移型车辙，第二个原因会造成压密性车辙。

图7 桥面铺装车辙 由于车辙病害主要与铺装材料的性质有关，车辙深度会在行车作用下逐渐增加，仅平整表层无法解决问题，因此，一般钢桥面铺装车辙的处理措施是挖除重新摊铺。

（4） 推移
车辆行驶过程中在铺装层与防水粘结层之间受到较大的剪应力，当剪应力超过防水粘结层的粘结应力时，防水粘结层产生破坏，钢桥面板和铺装层之间失去粘结力，在车辆荷载的继续作用下，桥面铺装层会产生推移，造成推移病害。

图8 桥面铺装推移
对于推移目前没有很好的处置方法，通常是挖除重新摊铺。

2.2 浇筑式+SMA
浇筑式+SMA 铺装在国内应用相对较晚，取得了不错的效果。

相对其它两种铺装结构来说，浇筑式+SMA 铺装病害比较少见。

早期的浇筑
式+SMA铺装中SMA采用SBS改性沥青，使用一段时间后会出现面层开裂的情况，如不及时处置会发展成为坑槽；后期采用高弹沥青成型SMA，未出现开裂情况，桥面铺装总体效果不错。

如山东胜利黄河大桥在国内首次采用浇筑式+SBS改性沥青SMA铺装，由于交通荷载较大，通车3年后出现了开裂等病害，经修补后可正常使用；安庆长江大桥采用浇筑式+SBS改性沥青SMA，通车6年后SMA开始出现裂缝，在封闭裂缝后仍然能够良好使用；菜园坝大桥采用浇筑式+高弹SMA，在交通量较大的情况下使用约3年时间，桥面铺装未发现任何病害。

对于MMA防水层+浇筑式+SMA来说，MMA防水层使用寿命最长，其次是浇筑式，通常浇筑式下层加上防水层使用寿命可达15年，SMA相对来说使用寿命最短。

因此，在上面层产生破坏时仅需要铣刨上面层，重新摊铺即可，无需整个桥面铺装全部重新施工，能够节约大量经费。

浇筑式+SMA铺装的病害通常首先出现在SMA层表面，下层浇筑式通常不会出现病害情况。

只要在出现裂缝时及时用沥青灌缝封闭，就不会危及到下层浇筑式，如SMA出现坑槽，则可把上部破坏的SMA部分挖除，用普通沥青混合料填补即可。

等到整个SMA面层破损严重时，可铣刨重新铺装SMA上面层。

山东胜利黄河大桥和安庆长江大桥是国内较早使用浇筑式+SMA铺装的桥梁，目前均有一定的裂缝产生，但灌缝修补后未出现进一步的病害，目前使用情况尚好。

图9 安庆大桥裂缝灌缝后正常使用
图10 山东胜利黄河大桥裂缝修补后
2.3 环氧沥青混凝土 环氧沥青混凝土铺装始于南京长江二桥，由于在南京长江二桥上取得了不错的效果，因此在国内开始大面积使用。

环氧沥青混凝土具有极好的强度，其马歇尔稳定度在45kN 左右，但其柔韧性相对沥青材料来说较差，桥面铺装容易出现开裂等病害；由于环氧沥青铺装层密不透水，施工时内部残留的水分容易导致铺装层鼓包病害，如没有得到有效的处理，会进一步发展成为坑槽。

由于环氧沥青特殊的材料性质，普通沥青混合料与其不能形成有效的粘结，维修通常采用环氧沥青或者环氧树脂材料，维修价格较高。

据统计，仅润扬大桥
2009年进行维修而购买的日本环氧沥青就花费近500万元。

（1） 表面开裂
由于环氧沥青混凝土具有一定的刚度，而柔韧性较差，因此在受到较大应变的情况下会产生开裂病害。

图11 环氧沥青开裂 环氧沥青开裂后，也是常采用灌缝的处理方法封闭裂缝，只是采用的材料通常为环氧沥青或者环氧树脂类材料。

（2） 鼓包
环氧沥青桥面铺装如果施工处理不好，桥面残留水分的话，在温度的作用下，水分变成水蒸气，在环氧沥青内形成较大的空洞，出现鼓包病害，在车辆的碾压作用下导致开裂，水分从开裂处下渗会造成进更严重的病害。

图12 环氧沥青鼓包病害 对于鼓包病害，如果病害情况不是很严重的话，通常采用环氧沥青灌缝来修补，如病害比较严重，则采用挖除重新填补。

（3） 坑槽
鼓包病害如果处理不及时，由其引起的裂缝会逐渐发展成网裂，在加上鼓包造成了铺装层与钢板之间失去粘结力，最终导致混合料脱落，形成坑槽。

图13 环氧沥青坑槽 通常坑槽采用挖补的处理方式，将出现坑槽的位置挖除，填入环氧沥青混合料，压实并整平。

在新旧界面处最好涂刷一层环氧沥青，以防止水分沿界面处下渗。