浇注式沥青混凝土病因分析及处治措施

摘要：本文结合国内某大桥钢桥面铺装病害工程实例，通过现场勘察，从不同角度分析了浇注式沥青混凝土车辙病害产生的原因，并根据病害发展的程度，提出了相应的病害处治措施和交通组织方案，为今后进行钢桥面铺装结构设计和施工质量控制提供了有益的借鉴。

关键词：浇注式沥青混凝土 车辙 病因分析 处治措施 交通组织设计

中图分类号：TU375 文献标识码：A

0引言

浇注式沥青混凝土用于钢桥面铺装具有明显的性能优势：沥青含量高，混合料摊铺后流动性大，无需机械碾压，仅用简单的整平机具即可完成施工，并能达到规定的密实度和平整度。由于沥青含量高达7%~10%，且混合料自流成型，成型后铺装层的空隙率非常小，并具有优良的追随变形特性，其抗疲劳开裂、抗低温开裂和密水性均较好。然而，浇注式沥青混凝土独特的结构组成特点，使得材料在具有显著优点的同时，还有着典型的、尚未完全解决的病害问题，特别是在我国，严酷的高温重载使得桥面产生车辙、推移等病害的现象时有发生。此外，浇注式沥青混凝土的施工需要专门的搅拌运输机械，摊铺整平也和普通混凝土不同，目前国内只有屈指可数的几家施工单位有设备和能力进行施工。在进行病害维修养护时，若采用原来的材料进行维修，养护费用将大大增加。

为了充分利用浇注式沥青混凝土的优势，同时尽可能的避免车辙病害的发生，本文结合国内某钢桥桥面铺装病害状况，对浇注式沥青混凝土的常见病害进行原因分析，并根据病害程度推荐相应的处治措施。

1工程概况

1）结构形式

国内某新建钢桥面铺装结构形式为：35mm厚高弹改性沥青SMA10+30mm厚聚合物改性沥青GA10 +2mm厚防水粘结体系。

2）沿线水文、气候条件

桥位区气候温和、四季分明、降雨适中、光照充足。气候表现为冬夏长、春秋短，冬季干寒、夏季炎热多雨，具有明显的季节性特点。桥位区历史极端最高气温为41℃，历史极端最低气温为-40℃，年平均降雨量为900mm。

3）桥面破损状况

今年夏天的连续高温天气，使国内不少钢桥面都出现了严重的车辙和推移病害。该桥也不例外，在今年7、8月份的罕见连续高温下，钢桥面部分路段开始出现明显的横向波形车辙，同时伴随少量泛油，并导致部分标线扭曲变形。车辙分布特点为：重车多的行车方向的车辙明显比对向车道严重，车辙深度为15~28mm不等，车辙最深处可达30mm。个别路段出现泛油，但不严重。此外，该桥至今未出现裂缝，也没有层间推移现象，且在此之前，该桥梁桥面铺装状况一直良好，未出现任何病害。

2病因分析

目前钢桥面铺装出现的典型病害即车辙，并伴有少量泛油。而导致车辙出现的因素很多，既有外因，又有内因。本文结合该工程的病害表现，查阅相关原始资料及现场检测，认为车辙的产生是由以下几方面因素综合产生的：

1）铺装材料自身结构的影响

钢桥面铺装下层采用的浇筑式沥青混凝土，为完全悬浮结构，沥青和细集料含量比普通沥青混合料明显偏高，该桥混合料生产配合比确定的最佳油石比高达7.6%。这种材料配比特点使其结构强度受沥青和细集料的影响较大。当遇到极端高温天气和重载作用时，沥青胶浆容易软化产生车辙。

2）罕见连续高温天气的影响

自进入2013年8月份以来，桥梁区连续出现35℃以上的高温天气达15天，比去年同月份高出6~8℃。连续的高温天气势必使钢桥面铺装遭受前所未有的高温考验，沥青混合料发生塑性变形的可能性比较大。该桥在8月份之前未发现明显的车辙病害，也可以说明这一点。

此外，由钢箱梁自身结构引起的高温也是导致钢桥面产生车辙的原因之一。钢箱梁上部为封闭结构，通风性差，内部热量难以散出，使得钢桥面板和铺装层的温度不但更高，而且持续时间更长，这一因素加剧了沥青的软化。

3）重、超载交通的影响

根据以往交通量调查研究的经验，重车和超载车辆对桥面的破坏程度远大于正常载重的车辆。调研发现，该桥自通车以来，顺利实现了所在地区的交通分流，交通量持续增长，并且由于该桥附近有石料厂，重车和超载车逐渐增多。据统计，货车比例高达58%，其中载重25t以上货车比例高达40%。从现场踏勘情况来看，重车方向的车辙比空车方向的车辙要严重的多。高温环境下，交通量和轴载的增大进一步加剧了沥青混合料的车辙变形。

4）施工质量的影响

①施工气温的影响

对于碾压型沥青混合料SMA，若施工温度较低，混合料温度下降快，则不易压实，在正式通车以后有可能继续压实而产生车辙。而对于浇注式沥青混凝土，为自流平成型，无需碾压，若现场施工温度较低，则其自流平程度不好，平整度差，导致面层摊铺后厚度不均匀，后期通车运营中也可能会产生车辙。查询当时的施工记录，桥面铺装的施工时间已接近冬季，气温基本在10℃以下，而且风力较强，更加剧了混合料温度的降低。

②生产配合比设计的影响

查询施工期间的配合比设计资料，发现SMA混合料抽提试验油石比为6.4%，比设计的最佳油石比6.1%要高，此外，SMA混合料使用的纤维为矿物纤维，用量为混合料总量的0.25%。这一用量并未达到相关规范要求的“不小于0.4%”。这就使得混合料中的富余沥青较多，在高温和荷载作用下容易产生车辙。

总之，该桥面铺装车辙的产生是以上各因素综合作用的结果，从现场开挖断面情况来看，两种混合料均发生了变形，说明浇注式沥青混凝土和SMA均对车辙的产生有贡献，也可能是下层浇注式沥青混凝土发生了变形，导致上层SMA也随之变形。

3病害处治措施

根据目前浇注式沥青混凝土的维修经验，根据病害发展程度不同，应采取不同的处治措施。对于该桥，由于车辙病害比较严重，为避免病害的进一步发展以及次生病害的产生，应对产生病害的铺装层进行彻底处理。此外，考虑到交通通行影响和施工季节的敏感性，如果病害未继续发展，也可采用微表处罩面处理，以恢复表面行驶功能。

两种维修方案的比较情况如表3-1所示。

4病害维修期间的交通组织设计

为最大限度保证过往车辆顺利通行，采用分幅分车道施工方式。

对于单幅宽度，首先封闭右车道进行病害维修，同时封闭中间车道紧靠施工区域的局部路段作为施工通道，其余车道则开放交通。待该部分施工完成养护结束并通车后，再封闭中间车道，将右车道局部路段作为施工通道，其余车道开放交通。最后封闭左车道，同时封闭中间车道紧靠施工区域的局部路段作为施工通道，其余车道则开放交通。一幅车道施工完并通车后，再按相同方法维修另一幅车道。交通组织图见下图所示。

维修中间车道的交通组织示意图

施工期间交警和路政人员要加强桥面巡查，并在大桥两头设立交通管理点，进行交通控制和指挥，确保车辆在桥上处于畅通状态。清障车辆在大桥两头待命，如发现车辆在桥面上抛锚，应立即控制上桥车辆，并及时清障。

5结论

浇注式沥青混凝土是目前为止能够较好的适应钢桥面柔性变形的铺装材料。但高温稳定性不足一直是这种材料的一大缺陷，因此在使用时，不仅应加强施工过程中的质量管理，更应在设计时考虑极端天气连续作用和超重载条件的影响，从而在源头上避免车辙的发生。

参考文献

[1]《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）

[2]《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）

[3]《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）

[4]《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）

[5]《公路养护技术规范》（JTG H10-2009）

[6] 樊叶华，王敬民，陈雄飞，沈永富. 浇注式沥青混凝土钢桥面铺装养护对策分析[J].中外公路，2005

[7] 丁林江，邵虎. 易密实沥青混凝土在车辙处治中的应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2009

[8] 陈仲扬，倪富健，茅荃. 易密实沥青混凝土在高速公路养护维修工程中的应用研究[C].中国高速公路管理学术论文集(2010卷)，2010

作者简介：

王春红（1984—），女，工程师，山东德州人，主要从事路桥材料研究与应用工作

工作单位：安徽省交通规划设计研究院有限公司