2010年第33期（总第168期）NO.33.2010
（CumulativetyNO.168）
日本浇注式沥青混凝土钢桥面铺装概览
宗 海，戚兆臣，章登精
（南京长江第四大桥建设协调指挥部，江苏 南京 210033）
摘要：浇注式沥青混凝土由于其优良的变形能力和极好的防水性能，而在大跨径桥梁的钢桥面铺装中得到应用。文章结合南京四桥桥面铺装研究过程中赴日本对其桥梁桥面铺装使用状况进行考察的结果，编写而成关于日本的浇注式沥青混凝土钢桥面铺装的调查报告，可供国内研究浇注式沥青混合料的学者参考。
关键词：浇注式沥青混凝土；钢桥面铺装；正交导性板桥梁中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374 （2010）33-0163-04
融、抗老化和良好的变形追随性等特点，而较多的被使用在大跨径的钢桥面铺装上。
日本的浇注式沥青混凝土技术的研究开始于20世纪50年代，1955年，浇注式沥青混凝土双层铺装结构应用于日本东京都的新六桥上，随后学习引进了德国的浇注式沥青混凝土铺装技术，考虑到当时在美国盛行的环氧沥青混凝土极其苛刻的铺装施工条件，日本在浇注式沥青混凝土铺装上倾注了大量的心血。考虑到钢桥面铺装表层必须满足行车荷载重复作用的耐磨性和稳定性，日本在铺装上层仍然选择了改性沥青混凝土作为承重层。纵观日本国内应用最为普遍的浇注式沥青混凝土钢桥面铺装，根据相关部门为本四联络线桥梁桥面铺装课题而开展的调查结果可知，日本早在1980年已有超过40%的桥梁采用了下层浇注式沥青混凝土+上层改线I型沥青混凝土的双层结构，总厚度约60～75mm，且均具有较为优异的使用性能。以本州四国联络线上桥梁钢桥面铺装的应用为标志，浇注式沥青混凝土铺装在日本达到了顶峰，浇注式沥青混凝土施工技术也形成成套的技术规范与指导性的施工手册与意见。日本典型的浇注式沥青混凝土铺装结构示意如图1所示。
浇注式沥青混凝土，是一种具有流淌特性的物质，可以浇注成型的混合料。该混合料中含有较高油石比、较多的矿粉，高温搅拌熬制而成，属于悬浮密实结构型沥青混合料。因为其细集料和沥青含量大，因此拌制而成的混合料具有几乎为零的空隙率，这对钢桥面板具有极佳的防水保护功能。同样，因为其沥青含量高，混合料变形能力强，其优异的钢板变形追随性也越来越多的被大跨径钢箱梁桥桥面铺装得以青睐。
浇注式沥青混凝土铺装技术起源于欧洲，随后流入美国、德国和英国，并在德国、英国和日本得到广泛应用。在欧美，这种混合料主要应用于停车场和混凝土结构的路面铺装上。日本在引进国外浇注式沥青混凝土铺装材料后，结合其国内实际使用情况对浇注式沥青混合料进行了改进，在其国内的钢桥面上普遍应用开来，并编制了相关的试验规程与技术指导手册。2009年10月，笔者有幸赴日本对钢桥面浇注式沥青混凝土铺装进行考察，了解浇注式沥青混凝土铺装在日本钢结构桥梁中的使用情况，为浇注式沥青混凝土铺装技术的引进做好技术储备。文章介绍了日本采用浇注式沥青混凝土作为桥面铺装的桥梁的使用情况，可供国内学者参考。
图1 日本典型浇注式沥青混凝土铺装结构示意图当然，日本除了在浇注式沥青混凝土材料上进行了大量的科研以为，对浇注式沥青混凝土铺装施工也同步开展了相关研究，比如钢桥面板的防腐、桥面铺装的粘结问题以及如何将浇注式沥青混凝土铺装施工时的高温对钢桥面板的热变形影响降到最低，避免钢板产生过大温度应力等，对浇注式沥青混凝土铺装的发展起到了至关重要的推动作用。
此次主要参观学习的浇注式沥青混合料铺装桥梁为本四联络桥西线、中线与东线的桥梁，以及东京附近地区的彩虹桥、横滨桥、鹤见桥与世界第一座S型弯曲斜拉桥葛饰竖琴桥，总体使用状况优良。
1 日本浇注式沥青混凝土铺装
浇注式沥青混合料是一种在基质沥青内加入一定比例的TLA湖沥青，并与一定级配的集料混合料拌制后，置入高温运输搅拌车内熬制而成的一种具有流动性能能浇注施工的一种混合料。浇注式沥青混凝土在高温状况下(约220℃～240℃)进行铺装施工，因为其沥青用量较大，混合料高温状态下具有很好的流动性能，不需要特殊的碾压设备，只需注意保证混合料的表面平整度即可使混合料达到自密实状态，形成空隙率几乎为零的铺装结构层。因为浇注式沥青混凝土这种极低的空隙率，使得其完全不透水，且还具有耐冻
2 本州-四国联络线桥梁
本州-四国由四个地区组成，即德岛、香川、高知及爱媛
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四个县，因为古代的日本在因岛上分成四个国家，所以又叫四国(赞岐、土佐、阿波、伊予)。现在的四国是日本四个主要岛屿中最小的岛，位于太平洋和濑户内海之间，北面隔濑户内海与本州的山阳地区遥遥对望，西面隔丰后水道与九州为邻。
日本于1942年在本州岛—九州岛之间建成关门海底隧道，1973年又在本州岛—九州岛之间架起关门海峡大桥，1988年在本州—北海道之间开通青函隧道。之后，日本四大主岛之中只有四国与本州之间尚未有跨海通道。四国是日本四大主岛中面积最小的岛，与本州相隔濑户内海而两两相望。1970年，专为修建跨海通道的本州-四国联络桥公团(本四
公团)成立，日本历史上规模最大的跨海工程正式开始架设。
本四联络桥共有3条线路，跨越濑户内海，连接本州和四国，路线总长172.9Km。东线为神户—鸣门通道，中线为儿岛—坂出通道，西线为尾道—今治通道。1988年4月，连接着高速公路和铁路的儿岛-坂出通道建成通车，结束了本州-四国之间千百年来靠船摆渡的历史，也标志着日本四大主岛间的联系已全部打通，实现了陆路交通的自由通行，达到真正意义上的天堑变通途。1999年，尾道-今治通道全面通车，整个本州-四国联络桥项目全面完工。
表1 本四联络桥部分采用浇注式沥青混合料铺装的正交异性板桥梁（交通量为2007年调查数据）
名 称桥型
因岛大桥主跨770m
三跨悬索桥
大岛大桥主跨560m三跨悬索桥
濑户大桥主跨990m三跨悬索桥
生口桥主跨490m斜拉桥
来岛一二三桥一桥：600 m二桥：1020m三桥：1030m
钢箱梁-1999.51级防锈明石海峡大桥主跨1991m三跨悬索桥
结构钢桁架钢箱梁钢桁架钢箱梁钢桁架铺装时间1982.7-81986.4-101986.6-121990.8-91997.9-1998.2通车时间1982.121987.11987.41991.31998.4桥面板防锈处理1级防锈3级防锈+1级防锈1级防锈1级防锈1级防锈下粘结层橡胶沥青铺装下层35mm浇注35mm浇注40mm浇注35mm浇注35mm浇注40mm浇注中间粘结层含橡胶的沥青乳剂铺装上层30mm改性I型混合料30mm改性I型混合料35mm改性I型混合料30mm改性I型混合料30mm改性I型混合料35mm改性I型混合料日均交通量13763-14411-699825052使用情况较好较好较好细微裂纹明显纵向裂纹有疑是车辙病害
注：1级防锈为喷砂除锈，充分清除钢板表面的锈蚀，并保持钢板金属面的清洁；3级防锈采用电动砂轮打磨或手工钢丝刷等除锈方式清除钢板浮锈。
本四联络桥之行第一天从西濑户尾道进入，沿途经过尾道大桥、因岛大桥、生口大桥、多多罗大桥和来岛大桥，第二天参观濑户通道濑户大桥，最后赴本四联络桥东线的明石海峡大桥学习观摩。纵观本四联络桥的调查结果可知，除来岛大桥有明显的纵向裂缝外，桥面铺装情况总体上较好。较为严重的来岛一、二桥，其破坏主要集中在莱岛二桥行车道的左侧轮迹带位置，如图2所示。详细的本州-四国联络线某些桥梁的桥面铺装的调查结果如表1所示：
图3 明石海峡大桥桥面铺装表面的疑是高温车辙轮迹从现场调查的结果可以看出，结合2007年的交通量调查数据，明石海峡大桥桥面铺装层所表现出的疑是高温车辙病害主要沿慢车道轮迹带分布，这与桥梁日均约2.5万的交通量是分不开的。另外，在现场调查时我们还发现，日本的车辆驾驶员的驾驶习惯较好，在没有超车必要的情况下，一般都
图2 来岛桥沿行车道左侧轮迹带的纵向开裂仔细观察来岛桥发生破坏的铺装层部分，可发现发生开裂病害的部分桥面铺装混合料表面较为粗糙，其混合料表面疑是在施工期间存在离析，混合料无法达到密实状态，导致桥面铺装层在后期运营出现开裂病害，但值得一提的是，该桥距其建成通车的1999年已整整运营10年。
另外，在明石海峡大桥的桥面铺装使用状况调查过程中，在慢车道表面发现疑似的高温车辙病害，如图3所示。明石海峡大桥是主跨1991米的三跨吊钢桁架悬索桥，桥面共设双向六车道，于1988年5月正式开工建设，1998年4月，历时十年建成通车，桥面宽度35.5米，为双向六车道。为目前世界上跨度最大的悬索桥，也是世界上最长的双层桥，是联结日本内陆工业中的重要纽带。它跨越日本本州岛—四国岛之
按慢车道行驶，因此慢车道的利用率要较其它车道高的多，这也是造成慢车道车辙病害的一个不可忽略的因素。
纵观整个本四联络线上的几座典型的桥梁，基本上均采用了下层浇注式沥青混凝土+上层改性沥青混凝土的厚层铺装结构，铺装厚度约65～75mm。因为交通量相对而言不是太大，所以绝大多数的桥梁的桥面铺装均表现出优异的使用性能，尤其以多多罗大桥为例，桥面铺装层性能优越，现场调查巡视基本未发现一例病害，参照同样位于本四联络桥西线上的来岛大桥的日均交通量计算，若考虑0.5的折减系数，整个西线桥梁通车运营至今，已有超过约1200万辆车辆通过，由此可见，这种浇注式沥青混凝土+改性沥青混凝土的厚层桥面铺装所表现出的性能的确让人咂舌。
间的明石海峡，最终实现了日本人一直想修建一系列桥梁把4个大岛连在一起的愿望，创造了二十世纪世界建桥史的新纪录。
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3 东京都城市桥梁
为了对比分析在大交通量通行的短期重复作用下的采用浇注式沥青混凝土铺装的桥梁桥面铺装使用情况，我们同时还对东京都城市的几座桥梁进行了调查，调查的桥梁如表2所示，所调查的桥梁桥面铺装均采用下层浇注式沥青混凝土+上层改性沥青混凝土结构。
东京位于本州岛关东平原南端，大致位于日本列岛中心，属于温带海洋性季风气候，四季分明、降水充沛，平均温度15.5℃，最高的是8月，月平均温度26.4℃，最低的是1月5.6℃。夏季受东南季风影响，降水较多，冬季则降雪较少。表2 东京附近部分采用浇注式沥青混凝土铺装的桥梁
横浜大桥鹤见港大桥彩虹桥
主跨460m主跨510m主跨570m
桥型
双索面斜拉桥单索面斜拉桥三跨悬索桥
结构钢桁架钢箱梁钢桁架通车时间191994.121993.8日均交通量17600-42331使用情况局部坑洞开裂大范围修补局部疲劳开裂名 称
葛饰竖琴桥主跨220mS弯曲线斜拉桥
钢箱梁1987.963306大范围修补
说明钢桁架体系较好的通风性能对浇注式沥青混凝土铺装的使用状况还是有一定的影响。但总体上来说，通车至今已逾15年之久，仅仅是进行一定范围的开裂与推挤病害，其铺装层的使用性能还是可以说是较为优异的。3.2 东京彩虹桥
东京彩虹桥是横跨东京海湾的一座主跨570米的三跨吊悬索桥，桥梁全长798米。于1987年开工建设，1993年8月建成通车，是位于首都高速公路11号台场线上的桥梁，主要用于缓解东京的交通阻塞，是进入首都(东京运输城)沿海 中心的干线道路桥梁。彩虹桥采用钢桁架梁，共设置上下两层汽车通道，下层为双向四车道，同时在下层的中间分隔带位置设置了双向的轨道交通。现场调查时发现，在横隔板位置附近的铺装层表面产生了典型的H型疲劳开裂，如图6所示。3.3 葛饰竖琴桥
葛饰竖琴桥是世界上第一座采用S型弯曲线的正交异性钢箱梁斜拉桥，主跨220米，桥梁全长455米。位于东京都绫濑川与中川的交叉位置，连接葛饰区东四木一丁目与西新小岩三丁目，承担繁重的过境交通，近年来发生了较为严重的高温推挤，铺装表层混合料进行了较大面积的修补，如图7所示。
经了解得知，近五年来大桥管养单位对桥梁桥面铺装进行了间断的养护维修，所进行的铺装维修主要是针对慢车道进行的，且仅限于上层改性沥青混合料，局部维修铣刨时下层浇注式沥青混合料铺装层仍表现出较好的使用性能。
注：交通量为2007年数据3.1 横滨海湾大桥与鹤见港大桥
横滨是日本的第二大城市，离东京仅32km，面对东京湾。因为有丰富资源的横滨港口而成为日本最大的贸易集散地，吸引大量的产业集聚，由此也带来了巨大的交通流。为了缓解经济快速增长而导致的横滨地区交通不断恶化的状况，于1980年11月正式开工建设横浜海湾大桥，大桥位于日本神奈川县横滨市，为全桥长860m(跨中长460m)的钢桁架斜拉桥，19年9月28日建成通车，成为横滨港口区物流输送的主要通道之一。
横滨海湾大桥与鹤见港大桥为同一条高速公路(首都高速公路湾岸线)上的两座临近桥梁，横滨桥连接中区与鹤见区，鹤见大桥连接鹤见区与西区，过往于该两座桥梁的交通量及荷载情况理论上几乎完全相同，且桥梁跨径与桥型结构也大体类似，唯一不同的是后者采用的是正交异性钢箱梁，而前者是钢桁架体系。据2007年交通调查的相关数据了解，这两座桥梁上的重载车辆最大达110t，在如此重的车辆荷载长期作用下，前者使用情况较好，仅进行过表面层的正常保养维护，出现过局部的坑洞开裂病害，而后者却出现了较大范围的开裂与铺装层推挤病害并进行了局部修补，如图4所示。这
图6 彩虹桥桥面铺装（下层车道）典型疲劳开裂病害
图7 竖琴桥繁重的交通情况与大范围修复
4 我国的应用展望
在所调查的桥梁中，破坏最为严重的主要集中在交通量较大的东京附近地区的桥梁。其中，葛饰竖琴桥由于采用S型弯的曲线钢箱梁，受力条件极其复杂，且过境交通量非常大
图4 横浜海湾大桥桥面铺装情况
(根据2007年统计数据表明，最大日交通量达94170辆)，因此破坏也最为严重，有较为明显的开裂与推挤等病害。值得一提的是，东京湾彩虹桥于1993年建成通车至今，虽然桥面铺装出现了典型的疲劳开裂病害，但没有进行过一次大修，其运营情况可以说是非常优异。但此次调查的主要是下层行车
道的桥面铺装，由于常年受阳光照射时间短，且又是钢桁架结构体系，其桥面铺装的温度条件应该相对较为宽松，因此，没
图5 鹤见港大桥交通情况与桥面铺装的推挤病害
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2010年第33期（总第168期）NO.33.2010
（CumulativetyNO.168）
浅析水利工程中混凝土裂缝成因及预防控制措施
于光林
（山东新汇建设集团有限公司，山东 东营 257091）
摘要：文章根据水利工程施工中混凝土常常出现温度裂缝情况，研究了裂缝成因，提出了防止裂缝的措施，并指出只要在实践中多观察、多比较，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。
关键词：水利工程；混凝土裂缝；温度应力；后期养护中图分类号：TU755 文献标识码：A文章编号：1009-2374 （2010）33-0166-02
混凝土出现的裂缝，往往直接影响到结构的整体性和耐久性。我们经常遇到的主要是施工中的温度裂缝，对此本文对水利工程施工过程中混凝土裂缝的成因和处理措施做简单分析。
1 裂缝成因
1.1 混凝土受温、湿度变化影响
水利工程中混凝土的裂缝是一种常见病和多发病，且大多数发生于施工阶段，其原因较复杂，造成裂缝主要原因是温度和湿度的变化。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，受到结构基础或青混凝土依然能保持较好的使用状态。
总体来说，日本正交异性钢桥面板上普遍使用的这种下层浇注式沥青混合料+上层改性沥青混合料铺装结构体系运营状况较好，没有出现我们担心的普遍高温稳定性不足而产生大面积的推挤变形与车辙病害。考虑到桥面铺装的使用年限，除个别桥梁进行了较大范围的局部维修外，大多数桥梁均表现出较好的使用性能。
本次浇注式沥青混合料桥面铺装运营情况考察由于时间仓促，且未能近距离观察铺装层，受地方管理的，个别桥梁只能在车内浏览，因此对桥面铺装使用状况的认识难免存在一定的局限性。
参考文献
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混凝土在现代水利工程建设中占有重要地位。而在今天，水利工程中混凝土的裂缝较为普遍，在水闸、泵站及桥梁等工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在施工中采取各种措施，但裂缝仍然时有出现。
有发现由于铺装层的高温稳定性不足引起的推挤、拥包等病害。
纵观本次所参观的日本桥梁钢桥面铺装中，以本四联络桥的相关桥梁桥面铺装使用状况最好。考虑到其较低的过境交通，虽然经历逾十年的交通总量也很大，但介于浇注式沥青混合料的高柔性特点，在瞬时荷载作用下产生的变形能在后期缓慢恢复，残余应变较小，不易出现开裂病害。
在调查过程中，我们也通过问询的方式了解到，在日本，驾驶员有很高的素质，基本不存在超载的现象，日本的标准轴载的胎压标准值为约0.6MPa，这对桥面铺装的使用性能来说是至关重要的。另外，良好的驾驶习惯促使车辆在过桥时基本保持同一速度，也很大程度上杜绝了桥面铺装的推挤与拥抱等高温病害。在国内，标准轴载的设计值约为0.7MPa，同时，还存在大量的超载情况，这已成为诸多大桥桥面铺装破坏的主要原因之一。另一个方面，桥梁结构上的差异，也会对桥面铺装的使用性能产生一定影响，我国多采用全封闭钢箱梁结构，而国外采用桁架式桥梁，在夏季高温季节有较好的通风性能，不会使桥面铺装产生过高的温度。因此，浇注式沥青混凝土的双层铺装结构桥面铺装在我国应用时，最为关注的，应该是如何避免发生高温稳定性方面的病害，同时应加强超载车辆管理。
5 结语
浇注式沥青混凝土几乎为零的空隙率，使得其具有优异的抗疲劳性能。因此可以理解为何在某些桥梁桥面铺装维修时只需针对上面层的改性沥青混凝土进行养护，而浇注式沥
作者简介：宗海（1981-），男，供职于南京长江第四大桥建设协调指挥部，硕士，研究方向：道路与桥梁工程。
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