特種橋面鋪裝設計與施工技術東南大學2014年3月一、特種橋面鋪裝定義二、橋面鋪裝普遍存在問題分析三、特種橋面鋪裝要求四、特種橋面鋪裝設計方法五、常用的特種橋面鋪裝結構六、特種橋面鋪裝施工技術主要內容（1）普通橋面鋪裝

范圍：一般混凝土橋梁的鋪裝

材料：普通瀝青與改性瀝青。混合料類型：瀝青混凝土（AC、SMA等）鋪裝設計：與路面結構基本相同施工技術：與路面結構基本相同

一、特種橋面鋪裝定義（2）特種橋面鋪裝

范圍：鋼橋面鋪裝

特殊路段混凝土橋梁（長大縱坡）

特殊地區混凝土橋梁（沿海）

城市橋梁

材料：特種改性瀝青與級配（環氧瀝青、湖瀝青、高粘瀝青等）混合料類型：專用級配

鋪裝設計：特助設計

施工技術：需要專用設備、專業施工隊伍一、特種橋面鋪裝定義

在橋梁設計過程中，橋梁設計人員注重橋梁的結構設計，而橋面鋪裝不參與受力分析計算；路面設計人員根據交通量和路面結構類型進行路面設計；橋面鋪裝便成為設計階段的空白，未進行專門設計；其結構及厚度沿用路面面層結構。

從而導致橋面鋪裝先天存在如下問題：1.沒有將鋪裝結構、基面結構、材料的物理力學性能納入設計體系中，鋪裝結構及厚度的確定具有隨意性（橋梁鋪裝層厚度確定僅源于橋梁恒重）2.防水層材料及厚度設置沿用路面結構，與鋪裝層不匹配，起不到與鋪裝層之間的聯接和防水作用。二、橋面鋪裝普遍存在問題分析

除了設計階段帶來的諸多問題之外，還涉及到施工、材料、氣候、交通條件等方面，尤其是在鋪裝層材料、粘結層及防水層材料的選擇。瀝青砼橋面鋪裝還存在如下問題：1.水引起的早期損壞2.溫度條件所引起的損壞3.瀝青混凝土鋪裝層結構受力所引起的損壞4.交通荷載超重所引起的損壞5.粘結層材料性能差，導致層間結合不良二、橋面鋪裝普遍存在問題分析由于瀝青的粘附性差，空隙率過大或鋪裝層開裂導致水分滲入。水滲入到瀝青面層內部和橋面板與鋪裝層的界面之間，在行車荷載及溫度變化下產生水損害，從而出現唧漿、網裂、剝落、松散、坑洞等現象。另一方面由于界面之間存在水壓力，降低了界面之間的聯結強度，造成瀝青層脫落、起皮等現象，使鋪裝層失去強度和防水能力。1.水引起的早期損壞

橋面結構直接承受氣候條件的影響，同正常路面結構相比，鋪裝層材料夏季溫度更高，冬季溫度更低。即：相同的氣候條件對鋪裝結構材料的要求更苛刻。因此，在普通路面中使用良好的材料，用在鋪裝結構中往往會由于溫度產生損壞。同時由于橋面板或梁結構產生過大撓度也易引起鋪裝層開裂，水滲入后易造成面層松散和坑槽破壞。2.溫度條件所引起的損壞

瀝青混凝土橋面鋪裝層同橋梁結構在材料性能上差異較大，即一柔一剛，因此在外力作用下會導致應力與變形的不連續。在剛度大得多的橋梁結構上，柔性鋪裝層必須具有足夠的強度和穩定性，尤其是抗剪強度更為重要。鋪裝層內部容易產生較大的剪應力，引起不確定破壞面的剪切變形，或者由于鋪裝層與橋面板層間粘結力差，抗水平剪切能力較弱，在水平方向上產生相對位移以致剪切破壞，產生車轍、推移、擁包、波浪等病害。3.瀝青混凝土鋪裝層結構受力所引起的損壞

車輛超載造成橋面鋪裝層結構應力增大，加劇結構的損壞。目前車輛超載嚴重，軸載高達200～300kN，而路面設計標準軸載為100kN，超載是橋面嚴重損壞的一個重要方面。因此，一方面應嚴格限制大型超載車上橋，另一方面要提高鋪裝層材料的性能等級與設計標準。4.交通荷載超重所引起的損壞在橋梁結構與柔性鋪裝層之間的粘結層，對橋面鋪裝結構起著至關重要的作用。這一層次應能起到承上啟下的過渡作用，同時還應能防水。但一些研究表明，許多的損壞是由這一層誘發的，其原因是通常采用普通瀝青作為粘層油，軟化點較低，高溫條件下易產生推移、擁包、波浪和車轍，由于瀝青灑布量難以控制，更加劇了界面剪切損壞。5.粘結層材料性能差，導致層間結合不良良好的抗裂性和適應變形的能力優良的高溫穩定性能良好的層間結合能力與橋面板之間保持良好的追從性完善的防排水系統良好的平整性和抗滑性合理的鋪裝厚度三、特種橋面鋪裝要求

在車輪荷載作用下，某些結構鋪裝層內產生較大的拉應力，反復作用容易導致鋪裝層的疲勞開裂；連續梁橋橋墩處出現的負彎矩在鋪裝層產生較大的拉應力，從而引起鋪裝結構層開裂；大跨度橋梁結構變形較大，因此要求橋面鋪裝具有優良的柔韌性和適應變形的能力，以避免鋪裝層早期疲勞開裂和較低溫度時的收縮開裂。1、良好的抗裂性和適應變形的能力

橋面在夏季高溫季節，太陽輻射大，瀝青鋪裝層從上到下溫度都較高，遠遠高于瀝青路面的溫度，而因橋面板與鋪裝層之間模量存在較大差異，在載重汽車及車輛超載的情況作用下，鋪裝層與橋面板之間的剪切作用更為顯著。因熱穩定性和高溫抗剪能力差而導致的鋪裝產生車轍、推擠、擁包等現象較為普遍。因此，要求橋面鋪裝必須具有較好的高溫穩定性和抗剪能力。2、優良高溫穩定性能

在橋面與防水層之間、防水層與瀝青鋪裝層之間都必須具有良好的粘結力，使各層能夠形成牢固的整體，才能保證在荷載作用或溫度變化時共同受力。與橋面板粘結牢固是鋪裝層與橋面板保持良好變形隨從性的必要條件。為提高鋪裝層與橋面板之間的粘結力，一方面應盡可能選擇粘結能力強且高溫穩定性、抗剪能力好的粘結材料，另外還可以盡可能提高鋪裝下層的密實度。3、良好的層間結合能力

足夠的強度與剛度以及良好的變形隨從性是橋面鋪裝首先應該具備的性能之一。橋面板本身的變形、位移、振動比較大，尤其是大跨徑鋼橋。其梁體變形大，且變形復雜，對橋面板的變形隨從性不好，將可能產生兩種類型的破壞：其一為鋪裝層與橋面板之間的相互錯動的剪切破壞，該現象主要存在于粘結層中；其二則為鋪裝層的彎曲破壞。而鋪裝層的強度與剛度較差則使輪跡帶的混合料產生擠壓損壞的可能性增加。4、與橋面板之間保持良好的追從性

保護橋面及內部結構不被腐蝕，是保證橋梁功能的首要問題。因此橋面的鋪裝體系不僅本身要具備高度的密水性和抗水損壞能力，而且還要具有完善的防水、排水系統。5、完善的防排水系統鋪裝表面應具有良好的平整性和抗滑性，以減少車輛的沖擊和提高鋪裝的抗滑能力，增加行車舒適性。6、良好的平整性和抗滑性

鋪裝層厚度的選擇應綜合考慮層間剪應力、防水層保護、平整度和施工工藝等因素；為減輕橋梁的恒載以及保證鋪裝層的變形隨從性，鋪裝層的厚度不易太厚。而又為了使鋪裝層具有足夠的強度與剛度，并且提高鋪裝層的荷載分散能力與抗疲勞能力，鋪裝層又不易太薄。在實際施工過程中，鋪裝層的厚度設計還要考慮到施工攤鋪與壓實的可能性。7、合理的鋪裝厚度設計步驟及流程四、特種橋面鋪裝設計方法1、分析橋面鋪裝的使用條件,包括氣候與環境條件、交通條件和橋面鋪裝的受力狀態。①根據氣候和環境條件，選擇與之相適應的鋪裝材料方案，再通過標準試驗方法確定橋面鋪裝設計材料特性參數；②根據交通條件分析，以彈性力學理論為基礎,應用通用有限元軟件分析橋面鋪裝體系的受力特性,采用沖擊系數反映動力荷載響應。為鋪裝結構分析與設計提供技術參數。③根據①、②的分析結論初步擬定橋面鋪裝結構。四、橋面鋪裝設計方法四、橋面鋪裝設計方法2、進行橋面鋪裝力學計算與分析，得出鋪裝層受力狀態，以此作為橋面鋪裝設計依據。

3、分析橋面鋪裝可能出現的主要破壞類型,明確橋面不同瀝青混合料鋪裝設計必須控制的主要破壞形式,提出橋面鋪裝結構設計指標體系。4、對初擬鋪裝結構進行橋面鋪裝結構設計指標體系的適應性與合理性進行驗證。5、初擬的鋪裝結構方案滿足結構設計指標體系要求，結構設計結束，否則，需從新進行結構擬定。四、橋面鋪裝設計方法

（1）混凝土類型

密級配瀝青混凝土（AC）

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）

澆筑式瀝青混合料

環氧瀝青混凝土

（2）結構形式

均一類型：雙層均為同種材料（相同級配或不同級配）

組合類型：雙層為不同材料五、特種橋面鋪裝典型結構1、雙層SMA鋪裝結構優點：柔韌性、抗裂性、耐久性和防水性能優于密級配瀝青混凝土；具有粗糙的表面構造，防滑性能好；沒有特殊的施工要求，施工期短，費用較低；缺點：鋪裝層較厚（大于60mm），對集料要求高，耐久性及追從性較差。五、常用的橋面鋪裝典型結構2、雙層澆注優點：柔韌性、抗裂性、耐久性和防水性能優于SMA，密水性能、耐久性及追從性好；缺點：特殊施工要求，施工期長，費用高。

最大問題是高溫穩定性能不足、由于澆注施工溫度較高需要特殊粘結層材料、施工高溫對橋梁結構產生損傷未得到評估五、常用的橋面鋪裝典型結構3、澆注式+AC組合結構（或SMA結構）優點：優良的防水、抗老化性能、抗裂性和對橋面板的追從性，與橋面板之間的粘結性能好于一般瀝青混合料。缺點：高溫穩定性差（易形成車轍），施工需專用設備，對氣候和橋面清潔度要求苛刻，施工期長。澆注的不足仍然存在。一般只適用于夏季溫度不太高的國家和地區,而在熱帶和亞熱帶夏季氣溫高且持續時間長的地區，它們的適用性有很大的局限。五、常用的橋面鋪裝典型結構3、雙層環氧瀝青鋪裝結構優點：強度高，高溫時抗塑流和抗永久變形能力很強，低溫抗裂性能很好；具有極好的抗疲勞性能和抵抗化學物質侵蝕的能力。缺點：環氧瀝青混合料的配制工藝比較復雜，施工中對時間和溫度要求嚴格，有一定的施工難度大；價格較高。一般用于鋼橋面鋪裝。五、常用的橋面鋪裝典型結構4、環氧瀝青+AC或SMA組合結構優點：強度高，高溫時抗塑流和永久變形能力很強，低溫抗裂性能很好；具有極好的抗疲勞性能和抵抗化學物質侵蝕的能力，表面功能較好。缺點：環氧瀝青混合料的配制工藝比較復雜，施工中對時間和溫度要求嚴格，有一定的施工難度，但對于一般瀝青施工單位略加培訓即可；價格大大低于雙層環氧瀝青（由于環氧層強度較高，一般厚度可以采用低限）五、常用的橋面鋪裝典型結構

澆筑式瀝青混合料和環氧瀝青混凝土橋面鋪裝有各自的特點，要想充分發揮其功能和優良性能，必須認真做好施工。1、澆筑式瀝青混合料①施工工藝六、特種橋面鋪裝施工技術準備工作防水粘結層涂敷澆筑式瀝青混合料攤鋪拌和、運輸溫度保持鋪裝層修整碎石灑布降溫養生上面層施工開放交通五、橋面鋪裝施工技術②施工要點橋面清潔防水粘結層涂敷施工前應保持橋面清潔、干燥；同時，準確確定軌道的高度。1、澆筑式瀝青混合料五、橋面鋪裝施工技術②施工要點拌和過程專用運輸設備1、澆筑式瀝青混合料拌和、運輸過程中應確保混合料溫度控制在220~250℃之間。五、橋面鋪裝施工技術②施工要點攤鋪機下料攤鋪過程1、澆筑式瀝青混合料采用專用攤鋪設備，攤鋪前需預熱至160~200℃；攤鋪時需設置邊側限制；五、橋面鋪裝施工技術②施工要點人工修整碎石灑布1、澆筑式瀝青混合料五、橋面鋪裝施工技術②施工要點人工滾壓碎石澆注式瀝青混凝土成型路面碎石碾壓可采取人工滾壓和小型鋼輪碾壓兩種形式。1、澆筑式瀝青混合料2、環氧瀝青混合料①施工工藝流程五、橋面鋪裝施工技術環氧瀝青粘度增長規律粘度隨時間增長，不同施工工序對應相應的時間、粘度。五、橋面鋪裝施工技術②施工要點2、環氧瀝青混合料攤鋪時間范圍

粘度200-1000mPa·s拌和時間范圍

粘度小于200mPa·s混合料施工（拌和·運輸·攤鋪）通過室內試驗確定“容留時間與溫度關系”，施工中嚴格控制、記錄各環節時間和溫度，確保在環氧瀝青容留時間內完成施工。混合料的碾壓—采取靜壓方式。養護—進行留樣馬歇爾試驗，確定養護的時間。施工溫度（℃）105110115120125備注容留時間（min）攤鋪6357514438粘度200-1000mPa·s碾壓7869615244粘度1000-2000mPa·s極限粘度3000mPa·s五、橋面鋪裝施工技術②施工