上海闵浦大桥环氧沥青钢桥面铺装裂缝损坏维修方案研究

 周丹

 （上海市路政局，上海200023)

摘要：针对上海闵浦大桥环氧沥青钢桥面铺装的裂缝损坏，开展维修方案研究和工程实践。基工对闵浦大桥钢桥面铺装裂缝损坏的现状调查与分析研究，通过方案比选，选择环氧碎石混凝土的维修方案，提出成套施工工艺，通过闵浦大桥的工程实践已验证维修方案的有效性。

关键词：钢桥面铺装；环氧沥青混凝土；环氧碎石混凝土

中图分类号：U445.7文章编号：1004-4655( 2016) 03-0111-03

 环氧沥青混凝土钢桥面铺装因其具有高强度、高刚度、高黏性以及对于桥面的复杂气候与行车荷载具有较好的综合适应性，在国内不少钢桥面尤其是大跨径钢桥面中得到较广泛的应用。但在长期使用过程中，环氧沥青混凝土钢桥面铺装也产生特质性损坏，如常见的裂缝损害情况，产生的原因较多，主要有重载条件下桥面系局部刚度变化和国产环氧的脆性问题等，所以选择合理的技术方案进行维修是今后需要重点关注和研究的问题。

 本文通过对上海闵浦大桥环氧沥青钢桥面铺装裂缝损坏的维修实践，对环氧碎石混凝土作为钢桥面铺装裂缝损坏的维修技术进行研究与工程实践。

1环氧沥青混凝土钢桥面铺装损坏特征与原因分析

1.1闵浦大桥钢桥面铺装现状

 上海闵浦大桥全长3.983 km，主桥长1212 m，其中主跨跨径为708 m，上跨桥面铺装为环氧沥青混凝土铺装，总厚度为5.5 cm，采用双层国产环氧沥青混凝土铺装：下面层铺装厚度为3.0 cm、上面层铺装厚度为2.5 cm（见图1）。

 该桥建成通车于2009年12月31日，铺装总体使用状况良好。2012年12月钢桥面环氧沥青混凝土铺装层开始产生裂缝，2013年1月~3月该桥面裂缝数量、长度快速发展，进入2013年5月份雨季以后，不少开裂位置产生锈水上泛，给结构耐久性带来不利影响。

1.2钢桥面裂缝损坏的现状调查  ，

 对该桥面环氧沥青混凝土钢桥面铺装发生裂缝损坏现状进行全面调查，损坏类型包括横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、网状裂缝、环状裂缝及少量修补等。所有损坏类型中纵、横向裂缝占损坏总数的87.3%，其典型特征见图2。对该钢桥面铺装裂缝损坏汇总如表1所示。

1.3裂缝损坏原因分析

 调查表明，该大桥部分车道环氧沥青混凝土铺装产生较多的裂缝损坏，结合原设计施工资料调查、养护维修记录以及本次调查结果，分析钢桥面铺装产生裂缝损坏的主要成因如下。

 1)纵横向裂缝产生成因。钢桥面铺装结构体系受力复杂，在行车荷载作用下，U形肋肋顶的铺装层出现负弯矩，与荷载区域邻近的U形肋肋顶上方及靠近荷载的横隔板上方的铺装层分别出现最大横向拉应力与最大纵向拉应力。当拉应力或累计疲劳应变超出材料抗拉极限时，该处出现与横向拉应力垂直的纵向裂缝，而在靠近荷载的横隔板顶的铺装层则出现与纵向拉应力垂直的横向裂缝。

 2)网状、斜向、环状裂缝。早起维修翻挖跟踪表明，局部位置黏层失效是铺装表面产生网状、斜向、环状裂缝直接原因，也是导致铺装损坏进一步显性化的最主要的成因。

2钢桥面维修技术方案

2.1环氧碎石混凝土与环氧沥青混凝土维修技术比较

 1)环氧碎石混凝土。该材料由专用环氧树脂（包括A、B组分）、特殊粒径规格(0~5 mm)石屑，常温搅拌而成，具有良好的浇筑施工特性的混合料，其强度形成较快，常温下5～7h便可满足开放交通要求。

 2)环氧沥青混凝土。该材料由专用环氧沥青材料（A、B组分）、矿料（包括4.75~9.5 mm、2.36~4.75 mm、0~2.36 mm以及矿粉），经130~180℃拌合，形成碾压型沥青混合料，其强度形成与环氧沥青材料的选用关系较大。国产及美国产中温拌和碾压环氧沥青混凝土需养生20 d方可开放交通，日本进口高温拌和碾压环氧沥青混凝土也需养生7d方可开放交通。

 3)方案比较与推荐。根据已有经验对2种维修技术方案进行综合比较，结果如表2所示。

 根据以上方案比选，经综合分析研究选用环氧碎石混凝土作为闵浦大桥环氧沥青桥面铺装裂缝损坏的维修技术方案。

3环氧碎石混凝土维修工艺设计

 根据环氧碎石混凝土材料技术特点以及环氧沥青混凝土铺装裂缝损坏特性，对环氧碎石混凝土铺装进行维修工艺设计如下。

3.1清除损坏环氧沥青混凝土

 1)标定修复区域。机械清除2.5 cm环氧沥青混凝土面层后，对下层损坏情况进行调查，观察下部环氧沥青混凝土铺装状况。

 2)切割、凿除环氧沥青混凝土。如损坏严重，则清除下层3 cm损坏环氧沥青混凝土。

3.2表面抛丸处理

 环氧沥青混凝土清除干净后，采用大功率抛丸机对钢板表面进行抛丸处理，具体抛丸速度宜根据现场情况进行调整；钢板表面抛丸等级必须达到Sa2.5级标准，粗糙度≥100μm。

3.3刮涂环氧树脂黏结层

 1)将环氧树脂的双组分按比例混合放入提桶中，使用搅拌器在300转/min左右的速度下搅拌2~3 min，直至均匀。

 2)将搅匀的树脂倒在已完成抛丸且满足铺装要求的施工区域，采用小齿橡胶耙刮涂均匀，确保区域表面及四周边界被树脂完全覆盖；边角区域采用毛刷均匀涂布。

 3)黏层用环氧树脂搅拌时，温度严格控制在20~30℃内；刮涂环氧黏结层时，环氧树脂用量为0.8±0.2 kg/m2。

3.4铺筑环氧碎石混凝土

 1)将搅拌均匀的环氧树脂倒人专用环氧碎石混凝土搅拌设备内，缓慢加入预先配制好的碎石中，搅拌3 min，直至所有颗粒都被润湿。

 2)将环氧碎石混凝土倒入清理好的修复区域内，将标尺或者浮标放到理想水平，刮涂、抹光表面，立即撒布1~3 mm粒径碎石材料。

 3)环氧碎石混凝土铺筑应在环氧黏结层刮涂完成10~15 min后进行，具体可根据温度条件现场进行调整。

 4)环氧碎石混凝土应分2层铺筑，第一层完成5～7h后，进行第二层铺筑，第二层铺筑前应对第一层环氧碎石混凝土表面进行抛丸处理，刮涂环氧黏结层，环氧树脂用量为0.8±0.2 kg/m2，铺筑厚度与环氧沥青铺装层分层厚度一致。

3.5养护与开放交通

 环氧碎石混凝土铺筑完成，应养护5～7h，待环氧碎石混凝土形成足够强度，便可开放交通。4工程应用实践与应用效果跟踪

 1)项目实施。2013年5月下旬～7月中旬，利用环氧碎石混凝土对闵浦大桥钢桥面进行试验性维修，图3～图8是裂缝损坏环氧沥青混凝土清除、钢板表面抛丸处理、环氧树脂黏结层刮涂、环氧碎石混凝土铺筑等施工工艺的实景图。

 2)效果跟踪与后续工程实施。项目完工后，对维修区域为期1a的跟踪，结果表明维修区域及与相邻区域搭接位置未产生任何损坏，验证环氧碎石混凝土维修方案的技术有效性。为延长上海闵浦大桥环氧沥青钢桥面铺装使用寿命，确保行车舒适性与安全，在2013年预试验的基础上，于2014年8月~ 11月实施闵浦大桥钢桥面铺装病害整治及预养护工程，对全桥产生的400余处裂缝损坏采用环氧碎石混凝土进行维修。维修完成后对铺装层进行抛丸处理，采用同步碎石工艺，加铺6 mm厚的双层环氧树脂黏结碎石封层。项目完工至今已有近1.5 a时间，现状调查表明，闵浦大桥钢桥面铺装总体完好（见图9），各项技术状况指标优良（表3为维修工程实施前后2车道相关技术状况指标的对比）。

5结语

 通过闵浦大桥钢桥面裂缝破损调查与分析，环氧沥青混凝土桥面铺装的开裂是钢桥面早期主要损坏形态，应该及早修复，以避免大面积破坏。通过技术、经济、施工可操作性等综合分析与比较，提出环氧碎石混凝土对钢桥面局部破损维修具有更好的适应性。针对环氧碎石混凝土维修方案，提出成套施工工艺，并用于既有钢桥面铺装维修及预防性养护工程，通过近1.5 a时间的跟踪观测，验证维修技术的有效性，其间所取得的工程实践经验可供相关工程作参考。