武汉军山长江大桥ERE钢桥面铺装技术应用

钟 昕，曹 蔚，简 函，卢天翔，何文华

(1.湖北京珠高速公路管理处,武汉 430056；2.湖北省交通规划设计院股份有限公司,武汉 430051；3.湖北白洋长江公路大桥有限公司,宜都 443300；4.中南安全环境技术研究院有限公司,武汉 430071)

武汉军山长江公路大桥是京港澳和沪渝两条国道高速公路主干线跨越长江的共用特大桥梁，于2001年12月建成通车。大桥主桥为五跨(48+204+460+204+48=964 m)连续双塔双索面半漂浮体系钢箱梁斜拉桥。原设计桥面铺装层采用7.5 cm双层改性沥青SMA，面层与钢箱梁粘结采用溶剂型防水粘结剂。2010年全桥铺装进行大修，采用“橡胶环氧砂浆+双层改性SMA”铺装结构[1]，近年来随着交通量的激增，桥面铺装出现了较严重的车辙、推移、坑槽等病害。

通过现场病害调查分析，一方面，由于现有铺装层与原钢板的粘结力较差，容易在重载反复作用下发生层间剪切破坏。另一方面，高温气候下，沥青混合料受自身材料特性，容易变软从而导致病害加剧。为此，我国专业技术人员创新研究出一种新的钢桥面铺装技术——冷拌环氧树脂混凝土体系(ERE)铺装技术。

1 钢桥面铺装(ERE)结构

ERE技术是冷拌环氧树脂混凝土体系钢桥面铺装技术的缩写。其典型结构是EBCL+RA13/RA08+EBCL，见图1。其中“EBCL”(epoxy bonding chips layer)是环氧粘结碎石抗滑层的英文缩写，“RA08”和“RA13”(resin asphalt)是两种集料最大粒径为9.5mm和13.2 mm的冷拌树脂沥青混凝土的缩写。

1.1 技术特点

1)环氧粘结碎石层(EBCL)。具有改性环氧树脂耐高温、高强度和可追随变形的众多优点，在光滑的钢板上形成一层防水、防腐的抗滑层，约束铺装层不产生水平滑动位移，从而解决铺装界面与钢桥面剪切变形的问题[2]。

其特点是铺装完成后，EBCL防水抗滑界面可有型地独立存在，也可作为表面抗滑磨耗层，并不混同于其他铺装层。

2)环氧树脂混凝土层(RA)。具有强度高、整体性好、防水效果好、高温抗永久变形能力很强，低温抗裂性能好。

其特点是RA混合料因采用树脂沥青作为拌合用胶结料，具有很好的抗疲劳性能，并且由于环氧铺装刚度较大，能在一定程度上改善钢箱梁受力状态。

3)RA树脂沥青粘结层。环氧树脂沥青作为钢桥面铺装层混合料胶结料及界面粘结材料。ERE铺装体系下的树脂沥青采用常温固化剂，胶结料可以在常温条件下发生交联固化反应，因而树脂沥青及混合料可以在常温条件下进行拌合及摊铺碾压施工。

其特点是不仅自身强度和粘结能力比改性沥青有大幅提高，并且改变了石油沥青随温度提高自身迅速变软的特性。同时树脂沥青因为有石油沥青等柔性材料的加入而具有一定的可变形特性，可以满足钢桥面铺装追随钢箱梁变形的使用需要。

2 ERE配合比设计与性能研究

2.1 ERE配合比设计

ERE组合铺装设计中RA树脂沥青混合料RA13和RA08的级配范围见表1、表2。

表1 RA13混合料级配

表2 RA08混合料级配

2.2 ERE性能研究

对RA13和RA08树脂沥青混合料进行相关室内试验研究，试验结果见表3。

表3 RA树脂沥青混凝土性能要求

由表3可见，RA的马歇尔稳定度比SMA混合料(≥8 kN)大7倍，即ERE铺装在车辆荷载作用下产生破坏时所需要的能量比SMA大7倍，对于重载交通量巨大的军山桥来说，这一特性十分重要。

其次，RA混合料空隙率的降低使得水分难于渗入桥面铺装层内部，因此水稳定性和冻融劈裂对RA混合料性能的影响微弱，铺装体系发生水损坏的几率大大降低。

最后，由于RA混合料采用的是树脂沥青，固化后沥青材料的高温流变特性显著降低，70 ℃高温的动稳定度≥20 000 次/mm，高温抗车辙能力是SMA混合料(≥4 000 次/mm)无法比拟的。同时，RA树脂沥青胶结料的弹韧特性使得混合料在小梁低温弯曲时不容易发生断裂，其低温极限变形能力得以明显增加。

3 ERE铺装体系质量控制标准

ERE钢桥面铺装完成后，其质量控制标准应满足《公路钢结构桥梁设计规范 JTG D64—2015》[3]，如表4所示。

表4 钢桥面铺装质量控制标准

军山桥的RA混合料摊铺厚度为7～7.5 cm，为了保证平整度满足要求，宜分两层铺筑，每次铺筑厚度为3～4 cm[4]。同时，为了提高铺装层摩擦系数，顶面EBCL碎石撒布量也应做到超量全覆盖，固化后将未粘结的多余碎石扫除掉[5]。

现场检测表明，军山桥钢桥面铺装各项质量控制标准均满足规范及使用要求。并且，经过2年多的实践运行，目前桥面铺装的情况良好，未见任何不良病害出现。

4 结 语

军山长江大桥的ERE铺装实践表明，采用改性环氧树脂形成的EBCL抗滑界面和树脂沥青混凝土RA层后，有效地解决了现有双层SMA钢桥面铺装容易出现的车辙、推移、坑槽等问题。ERE铺装具有良好的高温稳定性，能够有效抵抗重车荷载，其常温施工的特点可使现场管理和质量控制都相对简便。该技术的研究与应用对其它类似桥梁的桥面铺装有着重要参考价值，并将产生巨大的经济和社会效益。

[1] 李远军．军山长江公路大桥钢桥面铺装设计及应用[J]．公路，2016(3)：95-98.

[2] 何 清，姜 炜，李知强，等．ERS钢桥面铺装技术在宜昌长江公路大桥中的应用[J]．交通科技，2012(3)：99-101.

[3] JTG D64—2015,公路钢结构桥梁设计规范[S].

[4] 曾 俊，肖高霞，毛 斌．树脂沥青组合体系(ERS)在之江大桥钢桥面铺装中的应用[J]．交通科技，2012(12)：56-59.

[5] 黄卫东，尚 磊．西陵长江大桥ERS钢桥面铺装技术应用研究[J]．交通科技，2015(3)：44-47.