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浅谈ERS钢桥面铺装新技术的应用及造价分析
杨天秀
（四川华通建设工程造价管理有限责任公司，四川 成都 610000）
摘 要：钢桥面铺装是一项世界性的难题，也一直是大桥建设的重点和难点。二十世纪60年代以前，世界各国对钢结构桥梁建设比较少，此时用于钢桥面铺装的材料主要是普通集料配沥青砼。但由于其抗变形能力差，同时难以适应钢桥面板的变形，在交通荷载作用下铺装层容易产生车辙及裂缝。国外以德国、日本、英国、美国为代表的常采用有双层SMA结构、浇筑式结构、双层环氧铺装方案。随着浇筑式沥青砼、环氧沥青砼、沥青玛蹄脂碎石混合料等铺装体系的出现，铺装性能得到大幅提高。我国于2000年左右引进以上铺装技术。随着国内对钢桥面铺装技术研究的不断深入，国内也自主研发了树脂沥青组合体系ERS钢桥面铺装技术。该文在对ERS铺装技术及造价控制方面进行分析的基础上，探讨了该项新型铺装技术在国内的推广及适应性。
关键词：ERS钢桥面；树脂沥青组合体系；铺装施工
0 引言
我国桥梁在以前多用石材，例如著名的卢沟桥、赵州桥、洛阳桥、广济桥等。改革开放后国内经济建设呈现欣欣向荣景象，大力发展工业建设，此时我国的桥梁建设主要为钢筋砼结构。2015年左右，为实现节能环保，国家大力推行装配式钢结构。此时钢结构桥梁慢慢进入工程建设，通过多年的发展，工程技术日益成熟。桥面铺装技术也不断更新，总体包括两类：浇筑式沥青砼、下层浇筑式砼+上层SMA。 这些传统钢桥面铺装体系，虽然技术已较成熟，具有很多的优势，但也存在一些缺点。
1 国内传统桥面铺装的优缺点分析
1.1 优点
（1）超高的力学性能和超高韧性，可大幅降低原钢桥面的应力幅，提高钢桥面刚度；
（2）铺装强度高、整体性好；
（3）电阻率高，抗腐蚀性能极好，可有效地保护钢桥面不受腐蚀；
（4）低收缩徐变；
（5）高温时抗塑流和永久变形能力强。
1.2 缺点
（1）防水性能差；
（2）施工性能差；
（3）随动性差；
（4）自重较大，增加永久荷载；
（5）STC和SMA模量差异较大，极易出现脱层及推移病害；
（6）STC表面较为光滑，与SMA层的粘结、抗剪切性能较差。因钢结构受温度影响较大，高温会导致高结构桥面抗车辙能力下降，同时抗弯性能下降、铺装材料与钢板粘接强度下降，就会导致车辙、纵横向裂缝、脱层/推移等病害。
1.3 失败案例
失败案例如图1所示。
图1 失败案例图选
2 国内新型ERS钢桥面铺装技术及其应用
ERS是树脂沥青组合体系钢桥面铺装技术的简称，其中“E”是环氧粘结碎石抗滑层的缩写，主要功能是保证对钢板表面的粘结和防水，约束铺装层不产生滑动。“R”是冷拌树脂沥青砼的缩写，主要功能是承担车轮荷载，为SMA铺装混合料提供可靠的下层支撑。“S”是SMA混合料，为钢桥面铺装提供安全行车的表面功能。ERS铺装典型的结构如图2所示。
图2 ERS树脂沥青组合体系铺装典型结构图
2.1 发展历程
为了解决钢桥面板与铺装层间防水、抗滑移、高温稳定等问题，在引进的浇筑式沥青钢桥面铺装、环氧沥青桥面铺装技术的基础上，结合我国气候和交通荷载情况，自主研究出冷拌树脂沥青砼铺装技术，其中以ERS钢桥面铺装技术最为典型，并在沿海及北上广等城市推广应用。
2.2 施工技术原理
（1）利用树脂沥青胶结料对钢板粘结能力强大和可追随变形的特点，在光滑的钢板上形成一层防水、防腐、凹凸不平抗滑的EBCL界面，使树脂沥青混凝土 RA层与EBCL的碎石表面实现咬合连接，约束铺装层不产生水平滑动位移和开裂。
（2）树脂沥青混凝土RA层具有强度高、模量大、孔隙率小、耐高温、耐疲劳的特点，可有效地承担(分散) 集中的车轮荷载，还可保护EBCL层免受SMA施工机械和高温的损伤，并与EBCL界面共同构成可靠的铺装防水体系。
（3)高粘度复合改性沥青 SMA混合料作为表面行车功能层，为桥面铺装提供优良的行车安全舒适性和外观，并可降低整个铺装的造价。
2.3 主要特点
（1）EBCL界面层可在常温下施工并固化，现场施工十分方便，一般一天即可达到设计强度。EBCL对钢板粘结力强大,可有效解决桥面铺装界面的高温抗剪问题和防水防腐问题。当铺装施工完成后，EBCL界面仍独立地保持最初的设计形态，不因铺装层施工而消失。即使铺装层开裂也仍能保持防水抗滑的功能。
（2）RA混合料在常温下拌合和摊铺施工，施工工艺和设备十分简便，一般采用通用设备，后期维修养护经济方便。RA混合料具有耐高温、无车辙、零空隙不透水和耐腐蚀等特点，以RA做铺装下层可有效解决钢桥面铺装的高温蠕变和推移开裂问题。
（3）以SMA作为表面功能层，具有长寿命路面的设计理念。使用一定年限后，铣刨去除已损坏的 SMA上面层并重新铺筑，即可使桥面铺装恢复如新。维修养护比较方便，维修费用较低。
2.4 施工工艺
（1）钢板表面喷砂除锈施工，采用真空无尘抛丸机对清理后的钢板进行抛丸喷砂，使钢板表面清洁度达到 Sa2.5级，粗糙度达到80- 120μm 技术要求。
（2）EBCL层施工抛丸施工结束后应立即进行 EBCL胶结料的涂布施工。按照EBCL设计用量称量相应的胶结料，由人工均匀涂布在方格网内，要求一次涂布完成。EBCL刮涂均匀后，立即在胶结料表面撒布一层 3~5mm 单粒径的石子，使之完全与EBCL胶料一起固化，石子采用机械撒布，人工辅助。
（3）RA粘层施工。EBCL层固化后在RA混合料施工前人工或机械洒布RA树脂沥青粘层，用量同设计要求。
（4）RA05混合料施工，包括RA05混合料的拌和、摊铺、碾压施工。RA05采用树脂沥青混凝土专用拌和机进行生产。RA05混合料采用胶轮压路机碾压。
（5）二阶热固性环氧沥青粘层施工。待RA05混合料固化达到设计强度后由拉毛机拉毛后采用机械或人工按设计用量洒布施工。
（6）SMA面层施工，包括拌合、摊铺、碾压，全部完成后达到一定条件即可开放交通。
2.5 病害及日常养护
虽然ERS钢桥面铺装体系经实践反馈效果较为理想，但也不是完全没问题。2019年中外公路期刊第39卷第3期，由交通运输部公路科学研究院发表了《ERS钢桥面铺装病害调研及原因分析》一文、2022年江苏长路智造科技有限公司在道路工程杂志发表了《ERS钢桥面铺装病害成因分析及日常养护技术研究》一文，文章中均提及ERS钢桥面铺装技术依然存在缺陷。存在的问题如下：
（1）上面层SMA出现车辙和推移，在高温时段，车流量大且重载较多，加剧了SMA面层的破坏，一旦养护措施不到位，将造成下层RA的迅速破坏；
（2）车流量大且重载较多，SMA与RA粘结层失效，造成变形类病害加剧；
（3）车流量大、重载车辆较多、桥梁处于大纵坡路段，上坡方向车辙较为明显，下坡方向路面情况较为良好，但SMA面层脱落依然较为明显。
因此可以看出任何一种钢桥面铺装技术都不可能真正的一劳永逸地解决完钢桥面铺装问题，需要进行铺装技术调整，同时要采取行政措施控制车流量及重载车辆通行。同时，由于该铺装技术涉及技术专利及施工特殊性，为了避免出现质量缺陷纠纷，一般整个铺装体系均由一个队伍实施。目前，市面上能实施这类铺装技术的不多，均由相关研究钢桥面铺装技术的公司实施，如宁波天意、中路交科集团（简称C公司）等。当然也有其他劳务队伍进行施工，但后续质量缺陷责任无法划分。
2.6 全国实施案例
全国实施案例表1所示。
表1 全国实施案例
2.7 主要性能指标
ERS体系由三个主要部分组成：防水抗滑粘结界面层EBCL、整体化承力层RA和表面行车功能层SMA 。ERS的各层主要技术及材料性能指标如下表2、表3、表4、表5、表6所示。
表2 EBCL 胶结料性能指标
表3 RA拌合用胶结料性能指标
表4 RA混合料级配及油石比要求
表5 RA树脂沥青混凝土性能指标
表6 SMA混合料技术性能要求
3 我省实际应用项目及其造价分析
3.1 项目概况
某跨锦江大桥（简称B桥）为变截面钢箱拱桥，桥跨225m，车行道宽度34m，人行道及非机动车道均为3.5m，桥梁纵坡5%。两桥断头不远处为道路交叉口，设置有红绿灯。其作为锦江区及高新区的重要枢纽，交通量较大。且该桥附近正在进行大量的基础设施及商业建筑施工，施工运输重载车辆较多。与之较为相似的另一座跨锦江桥（简称A桥），结构形式与B桥也相似，采用钢纤维砼+SMA铺装体系，在运营大半年后出现了较为严重的车辙及纵向裂纹。为避免出现类似情况，B桥计划采用ERS钢桥面铺装技术。
3.2 多方案对比分析
ERS桥面铺装技术虽然在国内实施案例较多，但多为沿海或者湖南、北京等城市，四川地区实施案例很少。据了解目前正在实施的有“泸州白沙长江大桥、G247线岷江大桥非机动车道面层改造”，均由研究冷拌树脂沥青类的公司实施，实践效果目前不得而知。咨询单位在考察了解这类技术时也由相关单位(C公司）进行了报价，但由于其在川内实施不多，价格的合理性无法去核实。由于材料购买渠道、施工队伍不一样，其价格也存在很大差异。如表7所示。
表7 ERS桥面铺装技术询价表
从上表中可以看出：
（1）如果单纯就只是采购原材料，不考虑其供应商的资质及材料品质，可以看出材料价格与C公司的原材料报价差异巨大。按照合同组价原则，单方铺装层造价也差异巨大。
（2）如果由C公司提供原材料，总包单位施工，按照合同组价原则为885.99元/㎡。但如果C公司包工包料实施，按照合同组价原则，总包单位的清单综合单价最少为1272.37元/㎡，价格差异也很大。
（3）因为川内实施该铺装技术的很少，施工单位为了避免后续质量出现问题责任不好划分，不愿意自己实施。同时C公司也表示为了避免后续质量出现问题责任不好划分，也影响公司的口碑，不利于扩展西南片区市场，提出要由自己实施整个铺装体系，而且该公司还可以在满足相关验收指标要求基础上，根据项目特点，合理调配每层材料的配比。
（4）不论是市政桥梁还是公路桥梁，在竣工验收后均会移交给相应的运营单位进行养护维修，有些接收单位有自己的养护队伍，如若由自己队伍养护，依然需要从C公司处购买材料及请其进行技术指导，后期维护的成本也会增加。如果由专业单位进行维修养护，其成本也较常规铺装体系贵。
3.3 方案确定
鉴于以上原因ERS钢桥面铺装技术的造价控制比较难，如何在创新与成本之间找到平衡是所有参建单位面临的考验。同理根据相关研究显示，车流量大、重载车辆多且纵坡大的桥梁，使用ERS也容易出现问题。而B桥梁正好都具有以上条件，是否有必要以增加造价的代价去印证这个技术，或者说为了改变以上病害问题，是否可以采用更新型的ERE技术或者其他冷拌树脂沥青铺装体系，即使价格比ERS更高，这也是参建单位需要考虑的问题。
4 结语
ERS钢桥面铺装技术是我国专业人员针对以往钢桥面铺装不足发展起来的新技术，施工工艺简单，施工条件温和；各个结构层功能明确、清楚；有良好的施工和易性，不需特殊的机具设备；所有材料均为国产；表面功能层SMA可以根据使用状况及时进行修复，修复施工简单，全寿命周期费用更合理。因此，ERS钢桥面铺装技术优势明显，是今后大力推广的钢桥面铺装技术。ERS钢桥面铺装技术在大力应用的同时，该铺装技术的造价成本管控也是参建单位应重视的地方，一项新工艺、技术的推广，不能只考虑其适用性，也须结合经济成本综合考虑。过硬技术加合理的价格，市场才会更广阔，应用才会更顺利。
参考文献：
[1]杨崇国，刘小勇.明州大桥钢桥面铺装层ERS施工技术
[2]何清，姜炜，李志强，张志宏.ERS钢桥面铺装技术
[3]马融，陈飞.ERS钢桥面铺装病害调研及原因分析
[4]朱瑶之.ERS钢桥面铺装病害成因分析及日常养护技术研究
[5]中华人民共和国交通运输行业标准，钢桥面铺装冷拌树脂沥青JT/T1131-2017
