斜拉桥铺装层减重设计与施工

王学军

(中铁十八局集团有限公司，天津 300222)

1 工程概况

由中铁十八局集团有限公司施工承建的板芙二桥坐落在广东省中山市板芙镇，主桥为双独柱异型塔预应力混凝土斜拉桥，横跨岐江河。道路等级为一级公路兼城市主干道;桥梁宽度为双向6 车道设计，主桥桥幅总宽度35 m(主塔区段36 m)，桥型为凸曲线型，半径R = 2 000 m，纵坡:+3．5% ～-3．5%并于通航孔中心对称;双向横坡2%;桥梁平曲线为一直线;主塔高度52．287 m(边主梁顶缘起算)，主桥总长179 m(按两侧边墩中心线起算)，跨径组合边跨77 m+主跨102 m，离边跨边墩支承线水平距离26．1 m 处，设置一个辅墩(4#墩)。按受力需要将塔柱设置成向边跨倾斜的斜塔，其后仰角为13．5°，混凝土单塔为单箱单室结构，锚索区段几何尺寸为2．8 m(横向)×4．5 m(纵向)，下塔柱纵桥向尺寸进行线性渐变和向边主梁顶缘呈曲线过渡，斜拉索在塔上的索距为1．5 m(指拉索锚点间弦线与塔柱轴线交点的高程差)。主梁混凝土设计为C55 混凝土，边主梁形式为DP 形式。

2 斜拉桥桥面铺装出现的问题

在进行悬臂挂篮施工里程K2 +150 ～K2 +188 段过程中，施工线型和施工索力控制不好，导致混凝土桥面的实际高程比设计高程平均低了8．7 cm，为了调整桥面整桥线型，保证桥面不跳车、不积水铺装沥青混凝土厚度(平均约15 cm)大于设计厚度(9 cm)，致使主跨里程K2 +150 ～K2 +188 荷载值(314．77 t)大于设计荷载值(192．72 t)，致使部分斜拉索施工索力超过15%(见表1，索力为四根索力的平均值，以下各表均同)，该桥段路面实际高程比设计值平均低了11．8 cm(见表2)，若按此索力进行营运，斜拉桥的安全性得不到保证。

表1 设计施工索力与铺装超厚沥青混凝土索力比较

表2 桥面设计高程与铺装超厚沥青混凝土高程比较

3 铺装层减重设计

为保证桥梁结构的安全性减轻该桥段荷载是一种有效方法。减轻荷载有两种有效途径可行，一是直接降低沥青混凝土厚度，以减少沥青混凝土方量的方法达到减重的目的，这种方法将会导致整桥的线型不够平顺，低哇面将积水，影响行车安全，此种方法不可取;二是以轻质材料替代部分沥青混凝土，这种方法既能达到减重的目的又能保证桥梁线型，满足行车安全的要求，因此选择第二种方法比较合理、科学。

3．1 精确确定该桥段实际铺装厚度

按5 m 间距分别放样出K2 +150 ～K2 +188 段桥梁左右副边线和中线，采用钢钎探底的方式测量出该点的实际铺装厚度，得出该段实际铺装厚度。具体情况见表3。

表3 实测铺装厚度 m

根据以上测量结果得出此段铺装平均厚度为14．7 cm，总铺装质量为314．77 t，按设计厚度9 cm 沥青混凝土计算此段的总铺装量应为192．72 t，此桥段铺装质量超设计量122．05 t。

3．2 轻质材料和面层沥青混凝土的选择

3．2．1 轻质材料的选择

轻质混凝土是一种能有效解决强度与变形问题的新型轻质环保填筑材料，它由固化剂(主要是水泥)、水、气泡和其它外掺材料，按一定比例经充分混合、搅拌后凝固而成，其具有良好的轻质性、容重和强度可调节性、良好的耐久性、环保性、高流动性、良好的施工性和固化自立性，故选用轻质混凝土作为轻质材料。

3．2．2 面层沥青混凝土选用橡胶改性沥青混凝土

面层沥青混凝土的厚度将减薄，如果继续使用普通沥青混凝土其磨耗、耐久、面层弯沉量、抗车辙能力将得不到保证，因此，为了保证行车安全，面层沥青必须采用改性高性能沥青混凝土。热拌改性沥青混凝土其性能既能达到要求，经济性又比较好，改性沥青混凝土与普通沥青混凝土(AC 型)相比具有较高的路面抗流动性即高温下抗车撤的能力，良好的路面柔性和弹性即低温下抗开裂的能力，较高的耐磨耗能力和延长施工寿命。这样就可以用橡胶改性沥青混凝土代替有厚度要求(需要摊铺较薄的面层沥青混凝土)的摊铺普通沥青混凝土，以此来满足设计要求。

3．3 提高轻质混凝土与橡胶改性沥青混凝土性能的措施

在铺装橡胶改性沥青混凝土前将在轻质混凝土面层洒铺一层沥青粘层和铺一层土工格栅，以此来提高面层沥青混凝土与轻质混凝土面的粘结力和橡胶改性沥青混凝土的抗车辙能力。

4 铺装层减重施工

4．1 施工工序

主要工序就是清理K2 +150 ～K2 +188 段已铺装的沥青混凝土后对残渣进行清除，凿毛桥面后进行轻质混凝土铺装，待养护期满后在轻质混凝土表面刷一层沥青粘层后再铺土工格栅，最后铺装橡胶改性沥青混凝土。施工工艺流程如图1 所示。

4．2 施工注意事项

(1)在清除沥青混凝土时要注意不能破坏主桥结构混凝土。

(2)加强轻质混凝土养护工作，不到龄期不能进行下一步工序的施工。

(3)在铺装过程中注意检测全桥索力和高程的变化。

(4)在铺装面层沥青混凝土时注意接缝位置的衔接。

5 斜拉索索力和高程在施工各阶段的变化情况

5．1 斜拉索索力在各阶段变化情况

斜拉索索力在沥青混凝土铲除后索力减少量比较大(见表4)，但M15 号索力却有微量增加，这也符合该斜拉桥受力的特点。在橡胶改性沥青铺装完后，斜拉索索力与铲除沥青混凝土前索力比较，索力总减少量2 089 kN，各索力变化符合预测效果，达到了减重的目的，最终索力需要进行调索才能达到设计要求。

5．2 桥面高程在各阶段变化情况

在沥青混凝土铲除后桥面高程发生了变化，平均上浮4．1 cm(见表5);在橡胶改性沥青铺装完后，桥面实际高程与设计高程相比较只低了0．15 cm，桥面线型比较好，达到了行车安全之目的。

图1 铺装层减重施工工艺流程

表4 斜拉索索力在各阶段变化对比 kN

表5 桥面高程在各阶段变化情况 m

6 结束语

斜拉桥在施工过程中经常会出现线型控制不好的问题，需要进行线型调整，轻质混凝土和橡胶改性沥青混凝土的成功运用，为以后斜拉桥的施工提供了参考。