泉州田安大橋鋼結構橋面鋪裝施工技術

孔 莊

（東南大學，江蘇 南京 210096）

0 前言

鋼橋面鋪裝，直接將瀝青鋪設在正交異性鋼板上，在行車荷載、風載、溫度變化及地震等因素影響下，其受力和變形較一般公路路面復雜，因而對其強度、穩(wěn)定性、疲勞耐久性、變形協(xié)調性等均有更高要求。決定了對鋪筑在鋼橋面上的鋪筑層的要求高于一般道路，它的好壞直接影響到行車的安全性、舒適性、橋梁耐久性以及投資效益和社會效益。

1 工程概況

田安大橋主橋為城市Ⅰ級主干路；行車道為雙向6車道兩側各設置5.5 m人非混合車道；設計行車速度60 km/h；設計荷載Ⅰ級公路；地震基本烈度Ⅶ度；設計基準期為100 a。其橋梁結構為上承式梁拱組合橋梁，橋面布置為50m+160m+50m=260 m，上部采用雙幅分離、三跨連續(xù)結構體系。橋面單幅寬為17.75 m，全橋總寬度為36.5 m。全橋頂板均采用16mm厚度鋼板。頂板采用U形加勁肋加勁，上口寬300mm，下口寬170mm，高280 mm，標準中心間距為600 mm，橋面板兩端各設置一道16 mm×180 mm的扁鋼加勁肋，橋面結構剛度大，攤鋪總量小，適用于多種結構攤鋪類型，本工程采用雙層SMA瀝青鋪裝。

2 瀝青鋪裝層病害分析及破壞形式

鋼橋面鋪裝病害可歸結為內因和外因兩個方面：

外因主要是受外部條件的影響，如氣候、交通荷載狀況等等。內因主要指材料特性，如防水粘結材料的結合強度、防腐性能，瀝青鋪裝層的高低溫特性、變形性能等。

2.1 縱向、橫向裂縫的破壞

該破壞形式比較普遍，主要產生原因有：（1）過往車輛荷載超重；（2）鋼橋面板設計厚度過薄，縱橫加勁肋間距過大；（3）鋪裝層抗疲勞性能不足。

鋼橋面鋪裝結構特點決定了其上的鋪裝層受力較為復雜，在加勁肋的頂部為負彎矩區(qū)，鋪裝層表面受到拉應力、拉應變較大，在重載車的反復疲勞荷載作用下，極易出現(xiàn)疲勞開裂，表現(xiàn)為沿加勁肋頂部的縱向裂縫及沿橫隔板的橫向裂縫。有時，裂縫是斜向的，主要是由于鋪裝層整體的抗拉強度不足，鋪裝層在推移過程中形成的。

2.2 車轍破壞（熱穩(wěn)性病害）

車轍破壞一般分為失穩(wěn)性車轍、結構性車轍和磨耗性車轍。發(fā)生在鋼橋面鋪裝層上的車轍以失穩(wěn)性車轍為主，其產生原因有以下幾點：

外部環(huán)境：區(qū)域氣候條件惡劣，如氣溫高、高溫持續(xù)時間長；同時重載車多、超載現(xiàn)象普遍等。兩者耦合作用下，加劇了鋪裝層的熱穩(wěn)性破壞。另外，大多數(shù)鋼箱梁橋為封閉式，對環(huán)境溫度的吸收大于釋放，內部溫度相對較高，從而引起鋪裝層溫度過高，間接導致其熱穩(wěn)性破壞。以及鋪裝層材料和結構自身熱穩(wěn)性不足，在汽車荷載反復作用下逐漸形成永久性形變累積。

2.3 脫層及推移

脫層及推移破壞的出現(xiàn)主要和粘結層、鋪裝層瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有關。對于鋼橋面鋪裝層與鋼板之間的粘結則存在一些問題，主要是層間粘結強度隨溫度的升高而降低。使改性瀝青類鋪裝結構常溫時剪切強度在1.0 MPa以上，而70℃時的剪切強度一般在0.1～0.3 MPa之間。根據(jù)計算分析，考慮轉彎及制動條件下的最不利條件下，鋪裝層與鋼板間的剪應力可達到0.4～0.5 MPa，在重載交通的反復疲勞荷載作用下，鋪裝層更容易產生脫落層。同時，鋪裝層的開裂，同時，水分的滲透，可以加速鋪裝層的脫層和推移。

2.4 坑槽、松弛及其它

坑槽破壞一般與材料的局部不均勻性以及對其它病害沒有及時維護有關。如瀝青混凝土混合料空隙過大，抗水損害能力不足，病害發(fā)生會迅速向周邊擴散。

2.5 其他鋼橋面鋪裝的破壞形式

（1）伸縮縫與鋪裝結合部位在長期行車荷載作用下形成錯臺；

（2）行車磨耗作用及使用材料抗磨光功能不足而引起鋪裝抗滑性能不足；

（3）瀝青混凝土鋪裝施工中產生（鼓包）等破壞，主要是由于防水粘結層施工時，界面不清潔，存在著水、油污等污染源；乳化瀝青粘結層未完全破乳，殘留多余水分也會導致這種破壞；

（4）鋪裝表面局部松散、乏油、表面光滑等輪跡帶。主要是由于施工配合比設計不當、局部施工缺陷造成。

橋面鋪裝層一旦發(fā)生開裂，水分將通過裂縫滲入鋪裝層結構內容部，不僅加速了鋪裝層的破壞，嚴重情況下危及橋梁的使用壽命，見圖1。因此施工中要科學選取鋪裝材料，并嚴格控制施工質量。

圖1 鋼橋面鋪裝常見病害形式

3 鋪裝層結構特點

鋼橋面鋪裝層的主要功能是再設計期內為車輛提供穩(wěn)定、平整的行駛路面，要求鋪裝層具有較高的強度及耐久性，較好的耐磨性及抗滑性，優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及防水滲透能力。

鋪裝層厚度考慮功能要求的不同，分三層設計?？偤穸?5mm，粘接層和緩沖層總厚度為5mm；鋪裝下層采用SMA10厚度35 mm；鋪裝面層采用SMA10，厚度 35 mm。

3.1 鋪裝面層及鋪裝下層

SMA具有粗集料多、礦粉多、瀝青多和細集料少等特點，粗集料石對石接觸、相互嵌鎖形成的骨架直接承受了荷載的作用，對高溫敏感性較小，含量較高的礦粉與瀝青形成粘結力很高的瑪蹄脂，提高整體力學性能。改性瀝青SAM混合料鋪裝層優(yōu)點：柔韌性、抗松散、抗裂能力強；具有良好的耐久性和防水性能；抗塑流和抗永久變形的能力強，不易產生車轍；具有粗糙的表面結構，防滑性能好；沒有特殊的施工要求，施工期短，費用較低。

3.2 防水粘結層及緩沖層

防水粘結層是整個橋面鋪裝結構形成有機整體的重點，除了防止水分下滲銹蝕鋼板，還應粘結鋼橋面與鋪裝層，使之成為一個整體。其性能的好壞對鋼橋面鋪裝的耐久性有著直接影響。本工程擬采用環(huán)氧樹脂，在固化反應過程中收縮率小，其固化物的粘結性、耐熱性、耐腐蝕性和憎水性等性能優(yōu)良。

緩沖層由兩層200～400 g/m2，溶劑粘結劑作為底涂層和3～6 mm橡膠瀝青砂膠組成。作為變形能力大的彈性材料，有效吸收應變，降低橋面裝鋪層的彎拉應力。削弱鋼橋面在溫度升高對粘結防水層的力學穩(wěn)定性的影響。阻止水分下滲，提高防水層與瀝青混凝土鋪裝層的抗剪切能力。

通過防水層及緩沖層的有效設置，滿足致密不透水，具有較高的粘結強度和良好的變形協(xié)調能力，以及具有抵抗溫度對防水層不利影響的作用。

4 施工工藝流程

鋼橋面噴砂除銹－環(huán)氧富鋅漆－環(huán)氧粘結層－橡膠瀝青砂膠緩沖層－SMA鋪裝下層－改性瀝青SMA鋪裝面層－封霧層，流程見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

（1）橋面鋪裝前，為保護橋梁結構的耐久性，先對橋面進行清潔，用清潔劑或溶劑清洗鋼橋面板表面的油、油脂、鹽分及其它臟物。用高壓清水清潔,直至無油污、塵垢為止。干燥處理后進行噴砂除銹處理，要求噴砂清潔度達到Sa2.5級，要求鋼橋面板噴砂除銹后粗糙度達到50～150 um。在清潔度和粗糙度都滿足要求之后對橋面進行環(huán)氧富鋅漆的施工，環(huán)氧富鋅漆的施工與橋面噴砂除銹完成的時間間隔不能超過4 h，以免鋼板表面被氧化而不能完全達到保護鋼板的要求。

（2）在環(huán)氧富鋅漆完全固化，用刮涂工具刮涂第一層環(huán)氧樹脂，施工時應嚴格按涂布率為200～300/m2，將環(huán)氧樹脂均勻刮涂，在環(huán)氧樹脂表面還未固化前，用人工撒布0.3～0.6 mm碎石，用量約為300～400 g/m2。當?shù)谝粚迎h(huán)氧膠完全固化后，用掃把清走表面多余的碎石，經鋼橋板與環(huán)氧膠界面的附著力檢測合格后，在均勻地刮涂第二層環(huán)氧樹脂，涂布率為400～600，均勻地撒布1.18～2.36 mm的碎石，待環(huán)氧膠完全固化后清掃多余的石子。

（3）橡膠瀝青緩沖層：環(huán)氧粘結層固化合格后，涂灑溶劑型粘結劑，其用量為：200～400 g/m2，在溶劑粘結劑施工完4～8 h后，即可施工橡膠瀝青砂緩沖層，在緩沖層施工中要注意施工厚度，厚度不能太厚也不能太薄，太厚容易形成車轍，太薄又不能起到很好的緩沖作用，在橡膠瀝青砂膠生產過程中要注意控制溫度，防止瀝青老化。

（4）緩沖層固化后，在上部施工雙層參加聚酯纖維的高彈改性瀝青SMA10，設計空隙率為3.0%～4.0%，高彈改性瀝青SMA10具有良好密實性和整體性，高彈改性瀝青相對于普通改性瀝青而言，具有更好的抗開裂能力和耐疲勞能力，且其粘度較小更容易壓實以保證空隙率；上下層間設置網孔大小為38.1 mm×38.1 mm的自粘玻纖格柵，起到防止推移、抵抗車轍的作用；鋪設時不允許出褶，卷端重疊部分搭接75～150 mm，確保重疊部分順著鋪設方向，兩側重疊部分搭接25～50 mm，鋪設格柵并碾壓后，施工車輛或緊急車輛可以通過，但應保證不因車輛的轉彎或剎車造成對格柵的損壞，保持格柵的清潔、無泥、無塵或其他雜物，損壞部分應被移走或修補，注意格柵的整體性。

（5）玻纖格柵鋪設前撒布改性乳化瀝青粘層（用量300～500 g/m2）。改性乳化瀝青粘層在鋪裝面層混合料攤鋪前一天施工(必須在面層混合料攤鋪8 h前完工)，要求灑布均勻并基本滿布。

（6）在面層SMA10鋪設完后，即可進行整個橋面的封水處理，最好在面層冷卻之后。封水前需對橋面進行清理，封水施工用瀝青撒布車進行施工，局部地方用人工進行補涂，以確保涂布均勻。

5 結語

鋼橋面鋪裝關系到整個工程質量。鋼橋面鋪裝施工中，防水粘結層又為重要控制環(huán)節(jié)，其施工質量直接關系到鋪裝結構的耐久性。另外，在施工還需要嚴格控制原材料質量、配合比、拌合溫度控制及碾壓工藝等各個環(huán)節(jié)的處理，嚴格按設計指標規(guī)定的要求施工，確保橋面鋪裝一次成優(yōu)。

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