摘 要：以浙江省某高速公路路面大修工程为例，介绍了针对桥梁局部沉陷和伸缩缝错台的路面平整度控制技术。分析了原有路面病害和平整度不足产生的原因，提出了采用桥梁同步顶升的方法解决因桥墩沉降和伸缩缝错台造成沥青路面基层不平整的问题，采用了沥青路面摊铺分幅摊铺的施工工艺，详细阐述了路面大修平整度控制的技术要点。
关键词：公路桥梁;路面大修;沥青路面;平整度控制;养护;
1 工程概况浙江省某高速公路桥梁全长7.855km，采用双向4车道，单幅桥梁净宽12m，设计行车速度100km/h。路面结构为5cm沥青混凝土 10cm C40水泥混凝土桥面铺装，上部结构形式为装配式预应力混凝土空心板和装配式预应力混凝土连续T梁，该路段1995年开工建设，于1998年建成通车，为某国家高速公路的一部分。现已通车已20余年，期间路面经过多次铣刨重铺。
经查阅相关资料和现场调研后发现，局部路面出现不均匀沉降，平整度不足状况日益严重。随着历年多次铣刨重铺沥青路面，沉陷调平路面结构与设计初期已发生变化，部分路段出现了松散、麻面、裂缝、坑槽、龟裂等病害。根据《公路养护技术规范》(JTG H10-2009)规定，对该路段沥青混凝土路面采取路面大修措施，以恢复路面表面功能性，改善平整度，提高行车舒适性，延长路面使用寿命。
2 病害成因分析(1)路面平整度不足主要原因是部分桥墩出现不同程度的沉降，伸缩缝型钢错台大，加之历年多次铣刨重铺所导致。桥墩的不同程度的沉降的主要原因是由于桥梁运营时间长，重载车辆多，导致桩基在载荷作用上桩端以下部位和桩间的土会因为压缩而产生变形。伸缩缝型钢错台大的主要原因是由于伸缩缝型钢变形和支座压缩量不均匀导致。
(2)路面长期使用，受光照、温度变化等环境因素和汽车荷载等作用影响，路面持续老化、沥青含量低，形成细集料剥落等松散病害。
(3)水损害是沥青路面松散的常见原因，水分子渗入混合料内部，受车轮动载的作用，产生较大的动水压力破坏沥青与石料的粘结，造成松散病害。
(4)石料本身粘附性不高，历年面层铺设时使用了与沥青粘附性差的酸性石料，路面厚度与压实度不够，运营期间车辆的柴油、机油滴漏在路表面上，沥青被稀释后，粘结力降低，加之在行车荷载作用下极易形成松散、麻面病害。
(5)路面横向裂缝主要是基层裂缝自上而下反射导致，纵向裂缝主要是受车辆荷载长期作用形成疲劳开裂。
3 平整度控制3.1 设计方案设计方案本着“因地制宜、经济合理、节能环保、方便施工”的原则，对本高速公路桥梁路面结构大修方案设计为:铣刨5cm原沥青路面层→加铺SBS改性沥青同步碎石封层→加铺5cm SMA-13沥青混凝土，其中SMA-13沥青混凝土石料采用玄武岩。
在沥青路面摊铺前，对桥面裂缝、路面裂缝、坑槽、网裂、麻面、松散等病害先行进行处治，保证基层结构完好。其中桥面裂缝主要是墩顶处水泥混凝土桥面铺装反射裂缝导致，采取的措施是凿除原桥面铺装，更换桥面连续缝处砼，铺设C50桥面铺装混凝土。桥面裂缝、路面裂缝处治完毕先铺设60cm宽聚酯玻纤布再进行沥青摊铺。
3.2 平整度控制由于本项目部分桥墩出现不同程度的沉降，加之部分伸缩缝型钢错台大，常规简单的铣刨加铺只能改善桥墩之间的路面平整度。若对沉降路面加铺至设计标高则使会导致桥梁荷载增加，不利于桥梁的正常运营，从而带来安全隐患，且伸缩缝型钢错台不能消除导致整体平整度不能保证。如何恢复桥面原有线形、消除伸缩缝处错台是本项目路面平面度控制的关键，合理的沥青摊铺工艺是保证措施。因此，在沥青路面摊铺前进行了方案优化，提出以下确保路面平整度指标的相关控制措施。
3.2.1 高程设计先采用铣刨机对全桥原有沥青路面结构层进行铣刨，保证铣刨干净、不超铣、不欠铣，不留夹层、纹路清晰、基底平整。再对铣刨后的路面按10m一个横断面，一个横断面按左、中、右3个点进行高程测量。测量工作完成后将其数据整理后导入“纬地道路设计软件”，先拟合出路面平纵曲线及路面横坡，再按《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)中高速公路、设计行车速度100km/h的标准取值平纵曲线及路面横坡参数，使平面、纵断面、横断面三者间相互结合、相互协调。
表1 最大纵坡参数 下载原图
表2 最小竖曲线半径值 下载原图
由于本路段已通车20余年，加之历年多次铣刨重铺以及部分桥墩出现不同程度的沉降，线形设计实际操作中进行不断调整、不断优化，调整优化过程保证了整体桥面沥青铺装层摊铺厚度，使各项指标与桥头路基段过渡平顺，从而线形连续、安全舒适，以满足平整度及行车舒适度要求。
3.2.2 桥梁局部沉陷处理根据现场勘测和实地测量，本路段共有7座墩台出现5～16cm不同程度的沉降。为保证沥青摊铺厚度，防止为保证路面平整度使沥青加铺厚度增大，使沥青摊铺不增加桥梁荷载，采用桥梁同步顶升恢复桥面原有标高的方式，以恢复桥梁纵断面线形。依据沉降量数据采用高强度还氧砂浆将支座垫石采永久加高，使墩台处的沉降量趋于0，以此尽量保持纵向线型平顺，恢复路面原设计线形。
由于梁底与盖梁间空间高度较小，千斤顶无法放置，因此采用在桥墩上部安装钢抱箍(图1)作为顶升支架来放置千斤顶。通过在钢抱箍下部安装限位装置，以保证支架稳定，并在顶升过程中可以通过观测钢抱箍底部标记来监测其工作状态。
图1 钢抱箍示意图 下载原图
桥梁顶升采用PLC液压同步顶升技术(图2)，在正式顶升之前，应先进行试顶升，为正式顶升提供依据。由于每片梁顶升高度不同，顶升时采用分级顶升，每次顶升高度≤5mm。桥梁顶升到位后，将原有支座垫石顶面清理凿毛，安装与原支座垫石平面尺寸相同的竖向钢模板，浇筑高强度还氧砂浆将支座垫石采永久加高。
图2 PLC液压同步顶升系统 下载原图
3.2.3 伸缩缝型钢错台处置采用3m检测尺对伸缩缝型钢错台进行测量，发现本路段有5处伸缩缝型钢出现了3～15mm的错台，对于伸缩缝型钢错台采用两种方式处理:(1)对于伸缩缝型钢3～8mm的错台采用同步顶升改变伸缩缝处标高的方式，即将桥梁同步顶升根据错台高度利用在支座处支垫不同厚度的不锈钢板进行加高调整，尽量将伸缩缝错台恢复为0，顶升工艺如上文所述;(2)对于伸缩缝型钢9～15mm的错台或锚固区混凝土破损较大的伸缩缝进行整体更换，在沥青摊铺完成后安装同型号伸缩缝。以此恢复伸缩缝处纵向线型平顺，提高路面平整度。
这两种方式可消除伸缩缝型钢的错台，但是如何选择顶升加高还是更换伸缩缝要根据现场实际情况由多种因素决定，如伸缩缝锚固区混凝土的状态、型钢本身的变形程度和桥梁支座的工作状态等，综合考虑，合理决策。
3.2.4 沥青路面摊铺方案桥梁局部沉陷和伸缩缝型钢错台处理完毕后即开始沥青路面摊铺。本项目路面单幅净宽12m，为双高四车道，超车道和行车道宽共8m，紧急停车带宽4m。为保证沥青摊铺质量，采用福格勒2100-2型8m摊铺机和福格勒1900-2型4m伸缩机分开作业。2台摊铺机接缝位于行车道和紧急停车带的标线中心处，使接缝不在车道上，以保证沥青摊铺质量和平整度指标。施工中先采用采用福格勒2100-2型8m摊铺机摊铺超车道和行车道，采用双侧挂线用钢丝绳调平，钢丝绳拉力控制在1.2kN，支杆间距为10m。摊铺碾压后，选取8m位置(即行车道和紧急停车带的标线中心处)进行放样，对8m外侧多余的沥青混凝土采用切割机进行切除清理，清理干净后采用福格勒1900-2型4m伸缩机双侧走雪橇进行后续摊铺、碾压。本沥青路面摊铺方案使超车道和行车道全幅摊铺，保证了整体平整度，将2台摊铺机接缝设置于行车道和紧急停车带的标线中心处消除了外观质量，便于现场作业。
3.2.5 沥青摊铺质量控制上文中对路面基层的平整度进行了恢复措施，而沥青摊铺质量控制是影响平整度的关键。首先严格控制原材料和沥青混合料拌和质量，特别是沥青混合料的温度控制尤为重要。摊铺前先施作300～500m的试验段，确定松铺厚度、机械组合、碾压遍数等指标，最终按规范要求和试验段总结数据进行摊铺和碾压。
影响沥青路面平整度的因素很多，本文主要叙述了桥梁因墩台沉降和伸缩缝型钢错台导致路面摊铺基层不平整条件下的平整度控制技术。施工过程中其它的控制因素也非常重要，如沥青混合料拌和、运输和各阶段的温度等，只有抓好每个施工质量控制环节，才能保证路面的平整度。
4 效果评价路面大修施工完成后，由专业的检测机构通过多功能检测车对该路段的国际平整度指数(IRI)进行了检测。经检测，国际平整度指数(IRI)检测结果均满足规范要求，国际平整度指数(IRI)优良，本项目达到了路面大修的目的，取得了比较好的平整度指标。检测结论表明采用上文中所列的平整度控制技术效果显著，路面平整度指数得到大幅改善。
表3 整公里沥青路面平整度检测汇总表 下载原图
路面平整度是高速公路路面使用性能之一，对行车速度、行车安全、行车舒适及车辆寿命都存在直接影响。本项目桥梁因长期运营出现墩台沉降、伸缩缝型钢错台，加之历年多次铣刨重铺，导致桥面原有线型极大改变。若为保证路面平整度直接加铺沥青会导致桥梁荷载增加，影响桥梁运营安全。本文依托某高速公路桥梁路面大修工程实例，提出了优化路面平纵曲线及路面横坡计算设计标高，对于沉降的桥墩采用同步顶升恢复桥面原有线形和消除伸缩缝错台的具体措施，并结合本项目实际情况对沥青摊铺工艺进行了优化，取得了比较好的效果，路面平整度指数得到大幅改善，提高了行车舒适性。目前我国桥梁基本进入高运营期，同类问题会越来越多，类似的路面大修工程如何高效率、高质量地完成是今后研究的重点方向，本文提出的相关控制技术为以后同类桥梁沥青路面平整度控制提供了可借鉴的经验。
参考文献[1] JTG H10-2009，公路养护技术规范．
[2] JTG D20-2017，公路路线设计规范．
[3] JTG 5421-2018，公路沥青路面养护设计规范．
[4] JTG/T J23-2008，公路桥梁加固施工技术规范．
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