以無(wú)錫金匱橋?yàn)槔榻B鋼橋面瀝青鋪裝

臧華偉

1 工程概況

金匱橋建于1988年，寬僅30m。2002年太湖大道改拓建時(shí)，對(duì)金匱橋作了加固處理，但未進(jìn)行橋面拓寬。多年以來(lái)，金匱橋除了承擔(dān)太湖大道東西方向的車流量，還承載著轉(zhuǎn)向運(yùn)河?xùn)|路、運(yùn)河西路的交通功能，雙向四車道已不適應(yīng)快速發(fā)展的交通需求，成為太湖大道的一個(gè)交通瓶頸。此外，金匱橋的凈空高度已不能滿足京杭運(yùn)河三級(jí)航道通航標(biāo)準(zhǔn)，亟需拆除重建。

新金匱橋全長(zhǎng)290m，寬46m，原先的雙向四車道此次拓寬至雙向八車道。主橋長(zhǎng)216.4m，主橋?yàn)槿鐑善撹旒芙Y(jié)構(gòu)，其中主跨105m，跨越京杭運(yùn)河;兩邊跨各55.7m，跨越運(yùn)河?xùn)|路及運(yùn)河西路。橋梁中央設(shè)0.5m寬防撞欄，兩側(cè)分設(shè)15m寬機(jī)動(dòng)車道、2.25m寬桁桿、3.5m寬非機(jī)動(dòng)車道和2m寬人行道。

2 鋪裝結(jié)構(gòu)

金匱橋鋼橋面行車道鋪裝層厚度考慮功能要求的不同，分多層設(shè)計(jì)，鋪裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。橋面鋪裝設(shè)計(jì)總厚度77mm，結(jié)構(gòu)自上而下為:40mm高彈改性瀝青瑪脂碎石(SMA13)+(300～500)g/m2改性乳化瀝青粘結(jié)層+35mm聚合物改性澆筑式瀝青混凝土(GA10)+2.0mm Eliminator防水粘結(jié)體系，見(jiàn)表1。

表1 機(jī)動(dòng)車道鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)

瀝青混凝土鋪裝面層應(yīng)具備良好的高溫抗車轍性、抗滑性及抗水損害性，因此，選用SMA13作為鋪裝面層;此外，為解決SMA存在抗裂性不足的缺陷，對(duì)鋪裝層的SMA進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的高彈改性瀝青SMA具有良好的變形能力，抗疲勞開(kāi)裂性優(yōu)良，從近幾年的工程使用情況來(lái)看，高彈改性瀝青SMA的抗裂性未得到較成功的解決。

在面層SMA13與下層GA10之間增設(shè)改性乳化瀝青作為防水粘結(jié)層主要原因是:在交通荷載作用下，要求瀝青混凝土鋪裝層具有良好的抗剪切能力，防止因?qū)娱g剪應(yīng)力過(guò)大造成的推移和波浪等病害。

橋面鋪裝的最主要作用之一即是保護(hù)橋面板及橋梁結(jié)構(gòu)，除了重視瀝青鋪裝層的密水性外，還應(yīng)加強(qiáng)防水粘結(jié)層材料的選擇。考慮到本項(xiàng)目橋梁的重要性以及橋位區(qū)的氣候條件，防水粘結(jié)層采用了英國(guó)進(jìn)口的Eliminator防水粘結(jié)體系，該體系已成功在國(guó)外應(yīng)用四五十年，在國(guó)內(nèi)的20余座鋼橋的應(yīng)用效果良好，E-liminator防水粘結(jié)體系在中國(guó)最早的應(yīng)用是1997年的中國(guó)香港青馬大橋，至今已使用14年，橋面仍然完好;自2006年進(jìn)入中國(guó)大陸后，相繼使用在20余座鋼橋上，比如近年的重慶朝天門(mén)大橋、上海閔浦二橋及山西太原祥云橋等;澆筑式瀝青混凝土與E-liminator防水粘結(jié)體系結(jié)合使用的橋梁無(wú)論是在國(guó)外還是國(guó)內(nèi)至今無(wú)一破壞。Eliminator防水粘結(jié)體系是由防腐底漆Zed S94，雙層的甲基丙烯酸類樹(shù)脂防水膜以及粘結(jié)層Tack Coat No.2共同組成，具有防腐、防水、粘結(jié)性;鋼橋面鋪裝要求防水粘結(jié)層具有優(yōu)良的變形協(xié)調(diào)性，該防水體系的防水膜具有優(yōu)良的韌性，能隨鋼板的變形而變形，耐久性良好。

鋼橋面板在施工、營(yíng)運(yùn)過(guò)程中一般會(huì)發(fā)生銹蝕，為保護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，在鋪裝前應(yīng)對(duì)鋼橋面進(jìn)行噴砂除銹處理。同時(shí)，為保證防腐層與鋼橋面的附著力，要求鋼橋面板噴砂除銹后粗糙度達(dá)到50μm～100μm。

該鋪裝結(jié)構(gòu)共設(shè)置了三道防水屏障，第一道防水屏障由SMA鋪裝層和防水粘結(jié)層高強(qiáng)水性防水粘結(jié)劑共同承擔(dān)，第二道防水屏障由鋪裝下層GA承擔(dān)，第三道防水屏障則由Eliminator防水粘結(jié)體系來(lái)承擔(dān)，三道防水屏障確保對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的保護(hù)。最后，本項(xiàng)目施工時(shí)在2011年2月底，平均氣溫低，為確保改性瀝青SMA的壓實(shí)度和澆筑式瀝青混合料的流動(dòng)性，可在瀝青混合料拌合過(guò)程中添加一定量的Sasobit，具有良好的溫拌效果和降粘作用。

3 內(nèi)場(chǎng)瀝青混合料生產(chǎn)

3.1 澆筑式瀝青混合料

澆筑式瀝青混合料所用的聚合物改性瀝青的加熱溫度是175℃～185℃。由于澆筑式瀝青混合料拌和溫度高，攪拌時(shí)間長(zhǎng)，因此對(duì)拌和樓的拌和能力和耐高溫能力有很高的要求。同時(shí)，澆筑式瀝青混合料所用的瀝青粘度大，而且瀝青含量比較高，混合料容易粘附在設(shè)備上，每次生產(chǎn)完畢后，待設(shè)備還沒(méi)完全冷卻時(shí)，應(yīng)對(duì)粘附的混合料進(jìn)行徹底清理，在生產(chǎn)前應(yīng)對(duì)運(yùn)料小車、儲(chǔ)罐或卸料斗清理并涂刷隔離劑。

混合料拌合溫度控制:由于本工程所用拌和樓的礦粉都沒(méi)有加熱裝置，所以石料加熱溫度應(yīng)為330℃左右，混合料拌合后出料溫度按220℃～250℃目標(biāo)控制。由于混合料中礦粉含量很大，因此混合料的拌合時(shí)間比較長(zhǎng)，拌合時(shí)間為干拌15 s，濕拌90 s，并在濕拌過(guò)程中加入適量的改善流動(dòng)性的Sasobit，上述工藝均需現(xiàn)場(chǎng)試拌后確定。拌合過(guò)程中應(yīng)充分注意礦粉摻加、改性瀝青用量及出料溫度的控制。同時(shí)，冷料倉(cāng)上料速度的設(shè)置應(yīng)充分考慮到加熱鼓風(fēng)中細(xì)集料的粉料(＜0.3mm材料)損失。

3.2 澆筑式瀝青混合料的運(yùn)輸

從拌和樓生產(chǎn)出來(lái)的澆筑式瀝青混合料還需不斷攪拌和加溫，因此，澆筑式瀝青混合料使用專門(mén)的運(yùn)輸設(shè)備(國(guó)外稱為Cooker)。在Cooker初次進(jìn)料之前，應(yīng)將其溫度預(yù)熱至160℃左右，裝入Cooker中的混合料應(yīng)保持不停的攪拌，同時(shí)應(yīng)讓混合料升溫至220℃ ～250℃。

應(yīng)盡量避免澆筑式瀝青混合料在高溫的Cooker車中停留太長(zhǎng)時(shí)間，超過(guò)250℃時(shí)停留時(shí)間不能超過(guò)1 h，220℃ ～250℃時(shí)停留時(shí)間不能超過(guò)4 h。但在Cooker中的攪拌時(shí)間至少應(yīng)在40min以上。

在從運(yùn)輸混合料的Cooker車中出料時(shí)必須對(duì)加熱溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以避免結(jié)合料結(jié)硬。同時(shí)還須減慢攪拌速度，不讓空氣中的氧氣進(jìn)入澆筑式瀝青中，以減少結(jié)合料的氧化。

4 澆筑式瀝青混合料的攤鋪

4.1 澆筑式瀝青攤鋪

澆筑式是自流成型無(wú)須碾壓的瀝青混合料，GA10型澆筑式瀝青混合料攤鋪需要使用澆筑式專用攤鋪機(jī)。其施工工藝如下:

1)邊側(cè)限制。澆筑式瀝青混凝土在220℃ ～260℃攤鋪時(shí)具有流動(dòng)性，需設(shè)置邊側(cè)限制，防止混合料側(cè)向流動(dòng)。邊側(cè)限制分別采用約40mm厚和10mm～15mm厚、100mm寬的鋼制或木制擋板，設(shè)在車道連接處的邊緣。根據(jù)鋼板表面平整度的情況，用不同厚度的鐵片或木片調(diào)節(jié)，以達(dá)到保證鋪裝表面平整的目的。

2)厚度控制。在攤鋪之前，根據(jù)鋼板表面情況進(jìn)行測(cè)量放樣，確定一定間隔某一點(diǎn)的攤鋪厚度，然后調(diào)整導(dǎo)軌的高度及邊側(cè)限制板，從而確定攤鋪厚度。攤鋪機(jī)整平板由自動(dòng)的水平設(shè)備控制，按照側(cè)限板高度攤鋪規(guī)定厚度的路面。

3)行車道攤鋪。應(yīng)根據(jù)攤鋪機(jī)及橋面寬度設(shè)定合理的攤鋪寬度，盡量避免接縫位于行車道輪跡帶內(nèi)。Cooker倒行至攤鋪機(jī)前方，把混合料通過(guò)其后面的卸料槽直接卸在鋼橋面板上。攤鋪機(jī)的整平板的前方布料板左右移動(dòng)，把澆筑式瀝青混合料鋪開(kāi)。攤鋪機(jī)向前移動(dòng)把瀝青混合料整平到控制厚度。

緊跟攤鋪機(jī)后，對(duì)接縫進(jìn)行加熱并由工人使用木制的刮板修整。攤鋪機(jī)應(yīng)帶有紅外加熱設(shè)備，用于對(duì)先鋪路面的加熱，保證與新鋪的瀝青混凝土形成整體，接縫處連接可靠。在攤鋪機(jī)行走過(guò)后，再采用噴槍進(jìn)行加熱，使新舊混合料變軟;同時(shí)人工用工具搓揉，使結(jié)合部位進(jìn)一步結(jié)合良好，消除接縫。

4.2 接縫及邊界處理

由于采用人工攤鋪的形式，決定了每幅施工寬度不能太寬，基本保持在1.2m左右，所以說(shuō)就不可避免的要產(chǎn)生多條縱向接縫和橫向接縫。

對(duì)于橫向接縫可以采用噴火槍加熱的方式軟化已施工接頭，然后再繼續(xù)施工。對(duì)于縱向接縫應(yīng)盡量減少，采用梯隊(duì)前進(jìn)的方式能夠有效解決這一問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)施工過(guò)程中存在以下問(wèn)題。

5.1 澆筑式混凝土麻面

整體上，機(jī)械攤鋪的澆筑式瀝青混凝土外觀均勻一致，局部范圍有輕微麻面現(xiàn)象;邊帶人工攤鋪麻面較為嚴(yán)重，外觀非常難看。

造成澆筑式表面麻面的原因是澆筑式混合料不穩(wěn)定，澆筑式瀝青混合料生產(chǎn)一輪共6車～7車，40t～50t，拌和樓出料溫度情況為:前兩車225℃左右、中間3車230℃左右、后兩車215℃左右。通常，最后兩車料的溫度無(wú)法保證，到場(chǎng)后混合料的流動(dòng)性不好，機(jī)械攤鋪時(shí)，局部出現(xiàn)麻面，人工攤鋪時(shí)，麻面更嚴(yán)重。

5.2 澆筑式表面碎石脫落

澆筑式瀝青混凝土鋪裝成型后，由于金匱橋其他項(xiàng)目部交叉作業(yè)，未能嚴(yán)格限制施工車輛通行，導(dǎo)致澆筑式瀝青混凝土表面撒布的瀝青預(yù)拌碎石大量脫落，尤其是主線橋北半幅最為嚴(yán)重。所以在以后的施工過(guò)程中要嚴(yán)格限制交通，做好成品保護(hù)。

5.3 施工過(guò)程質(zhì)量控制及混合料性能檢測(cè)工作不力

澆筑式瀝青混合料和SMA施工過(guò)程缺乏有效的質(zhì)量控制措施，澆筑式混合料的施工和易性、溫度情況、Cooker的運(yùn)行狀況未能在卸料之前及時(shí)掌握，澆筑式瀝青混合料的貫入度試驗(yàn)未能及時(shí)完成，未能掌握澆筑式混合料的高溫穩(wěn)定性，SMA攤鋪施工過(guò)程中未能及時(shí)對(duì)施工缺陷進(jìn)行處治。