鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)及環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工藝

段 海 云

(山西呂梁公路建設(shè)有限公司，山西 呂梁 033000)

鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)及環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝工藝

段 海 云

(山西呂梁公路建設(shè)有限公司，山西 呂梁 033000)

分析了鋼橋面鋪裝的功能要求，說(shuō)明了在我國(guó)最常用的鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，并以環(huán)氧瀝青混凝土為例，介紹了鋼橋面鋪裝的施工工藝，研究了鋼橋面板防腐處理、噴灑粘結(jié)料、攤鋪、碾壓等施工要點(diǎn)，以提高環(huán)氧瀝青混凝土的鋪裝技術(shù)。

鋼橋面，鋪裝，環(huán)氧瀝青，工藝

近年來(lái)，我國(guó)交通業(yè)的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)突飛猛進(jìn)。20世紀(jì)的世界橋梁建設(shè)，70年代看歐美，90年代看日本，而21世紀(jì)則屬于中國(guó)。目前，我國(guó)的橋梁建設(shè)無(wú)論是建設(shè)規(guī)模，還是技術(shù)水平，特別是大跨度橋梁，均處于世界前列。我國(guó)在建設(shè)梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋上的跨越能力，均領(lǐng)先于世界同類(lèi)橋梁跨徑。我國(guó)占世界橋梁跨徑前十大工程中的一半以上。

在我國(guó)橋梁建設(shè)中，鋼橋面具有極大的發(fā)展和應(yīng)用前景。但鋼橋面鋪裝作為大跨徑橋梁的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，目前仍然是一個(gè)技術(shù)難題。鋼橋面鋪裝的受力和變形遠(yuǎn)較公路路面復(fù)雜，環(huán)氧瀝青混凝土是目前使用較多的橋面鋪裝材料，具有良好的追從鋼板變形的能力，具有極大推廣應(yīng)用前景。

1 鋼橋面鋪裝功能要求

鋼橋面鋪裝的受力和變形遠(yuǎn)比公路路面復(fù)雜。鋪裝層附著在鋼橋面板上，與橋面板共同承擔(dān)載荷。這就要求鋪裝層具有優(yōu)良的強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、疲勞耐久性等路用性能，特別是良好的追從鋼板變形的能力。

在工程設(shè)計(jì)中，要求的鋼橋面鋪裝層必須具有以下特性：

1)抗疲勞開(kāi)裂性能。橋面鋪裝層在車(chē)輛荷載的反復(fù)作用下，形成的反復(fù)拉應(yīng)力使得鋪裝面層極易出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂。同時(shí)，為使鋪裝層能適應(yīng)大跨徑鋼橋面的大變形特征，鋪裝層必須具備較強(qiáng)的柔韌性和適應(yīng)變形能力,否則，橋面鋪裝極易出現(xiàn)開(kāi)裂。

2)高溫穩(wěn)定性能。在同樣的氣候條件下，鋼橋面鋪裝的溫度要比普通瀝青路面高，這就會(huì)在鋼橋面板與鋪裝層之間形成較大的模量差。在受到車(chē)輛的荷載后，兩者之間的剪切作用十分顯著。這就要求鋼橋面鋪裝必須具有較強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性和抗剪能力。

3)完善的防排水體系。為確保鋼橋面板不被腐蝕，高度的密水性和抗水損壞能力鋪裝層必須具備。同時(shí)，防水、排水系統(tǒng)也必須完善。

4)良好的層間粘結(jié)。要確保鋼橋橋面結(jié)構(gòu)的整體性，鋼板與防水層、防水層與瀝青鋪裝層之間必須具備良好的粘結(jié)。在原材料選擇中，盡可能的采用粘結(jié)性能優(yōu)越且高溫穩(wěn)定性好、抗剪能力強(qiáng)的材料，盡量提高鋪裝下層的密實(shí)度。

5)鋼板變形良好的追從性。鋼橋橋面鋪裝應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度與剛度及良好的變形隨從性。由于鋼橋面板本身具有很大的變形、位移和振動(dòng)，鋪裝層良好的變形隨從性就尤為重要。否則，導(dǎo)致鋪裝層與鋼板之間錯(cuò)動(dòng)的剪切破壞和鋪裝層的彎曲破壞發(fā)生。

6)良好的平整度和優(yōu)越的抗滑性能。在鋼橋橋面鋪裝中，為減少車(chē)輛的沖擊和提高路面的抗滑性能，良好的平整性和粗糙性可顯著增加行車(chē)舒適度。

7)適當(dāng)?shù)暮穸?。為減輕橋梁的恒載以及保證鋪裝層的變形隨從性，鋪裝層的厚度不宜太厚。在施工中，鋪裝層的厚度設(shè)計(jì)還要考慮到施工攤鋪與壓實(shí)的可能性。

2 常用的鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)

在國(guó)內(nèi)外鋼橋面鋪裝研究與實(shí)踐中,在鋼橋面鋪裝中應(yīng)用最廣泛的材料主要有三種，分別是澆筑式瀝青混合料、改性SMA混合料和環(huán)氧瀝青混合料。

在我國(guó)，最常見(jiàn)的鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)有四種類(lèi)型，分別是澆筑式鋪裝結(jié)構(gòu)、瀝青瑪脂鋪裝結(jié)構(gòu)、改性瀝青SMA鋪裝結(jié)構(gòu)和環(huán)氧瀝青鋪裝結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)。

鎮(zhèn)江潤(rùn)揚(yáng)大橋鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我國(guó)的設(shè)計(jì)者提出了一種“澆筑式瀝青混凝土(下層)+環(huán)氧瀝青混凝土(上層)”的新型鋪裝結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)，這是我國(guó)的首創(chuàng)。在潤(rùn)揚(yáng)大橋試驗(yàn)段的成功應(yīng)用，證明了該雙層結(jié)構(gòu)是適合鋼箱梁橋面鋪裝的一種新型鋪裝結(jié)構(gòu)，性能均優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)。

3 環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工工藝及控制要點(diǎn)

施工質(zhì)量直接決定和影響著鋪裝層的使用性能。在施工中，根據(jù)氣候，行車(chē)條件等綜合選擇適用的鋪裝結(jié)構(gòu)，確保鋼橋面瀝青混凝土鋪裝質(zhì)量，從而確保設(shè)計(jì)年限內(nèi)路面的使用性能，盡量延長(zhǎng)路面的使用壽命。

在我國(guó)，環(huán)氧瀝青混凝土是應(yīng)用最為廣泛的鋼橋面鋪裝材料之一。該種材料與鋼板的熱脹冷縮性能較為接近，具有很強(qiáng)變形追從性和較高的強(qiáng)度，特別是具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和耐久性，非常適用于大跨徑鋼橋橋面的鋪裝。鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工流程見(jiàn)圖3。

1)鋼橋面板防腐處理(見(jiàn)圖4)。采用真空無(wú)塵打砂法進(jìn)行橋面防銹處理，確保光潔度達(dá)到Sa2.5級(jí)，粗糙度達(dá)到40 μm～80 μm。一般采用環(huán)氧富鋅漆防腐涂裝，干膜厚度控制在60 μm～80 μm。

2)噴灑粘結(jié)料(見(jiàn)圖5)。噴灑前，通過(guò)人工、機(jī)械等方法進(jìn)行鋼橋面板清理。對(duì)已涂裝過(guò)的橋面進(jìn)行清理后，應(yīng)保持干燥、整潔。采用專(zhuān)用灑布車(chē)進(jìn)行噴灑作業(yè)，在行進(jìn)過(guò)程中，勻速行駛，以確保噴灑均勻。粘結(jié)層厚度按照下層不少于0.68 L/m2，上層不少于0.45 L/m2進(jìn)行控制。現(xiàn)場(chǎng)氣溫不得低于15 ℃，對(duì)出現(xiàn)的雨、霧天氣應(yīng)停止施工。

3)攤鋪(見(jiàn)圖6)。在選擇施工機(jī)具時(shí)，應(yīng)選擇帶有振動(dòng)熨平板及振動(dòng)夯等初步壓實(shí)、熨平裝置的攤鋪機(jī)。每天鋪攤機(jī)在正式施工前，都應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱。鋪裝層分兩層鋪筑，通過(guò)非接觸式平衡梁來(lái)進(jìn)行鋪攤厚度與平整度的控制。在鋪攤過(guò)程中，為確保勻速攤鋪，應(yīng)安排專(zhuān)人進(jìn)行速度控制，確?！安煌C(jī)、不超時(shí)”。

4)碾壓(見(jiàn)圖7)。分為初壓、復(fù)壓和終壓。在碾壓過(guò)程中，都應(yīng)豎立相應(yīng)的標(biāo)志，以便操作手辨認(rèn)。在碾壓過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行初壓溫度和終壓溫度的控制。在初壓和終壓后，使用紅外測(cè)溫計(jì)進(jìn)行路面表面溫度的測(cè)量。當(dāng)溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可再用插入式溫度計(jì)進(jìn)行內(nèi)部溫度的測(cè)量。當(dāng)內(nèi)部溫度還是達(dá)不到要求時(shí)，就再補(bǔ)壓兩遍。

在施工中，碾壓遍數(shù)可參照表1。

表1 碾壓遍數(shù)

在施工中，對(duì)于一些壓路機(jī)難以有效壓實(shí)的部位，可采用小型機(jī)具振搗密實(shí)。

5)接縫處治。在施工中，應(yīng)盡量減少橫向施工縫的產(chǎn)生。對(duì)一些確實(shí)無(wú)法避免的，則要求將其設(shè)置在鋼箱梁的橫隔板中間附近，必須將其相鄰的兩幅及上、下層錯(cuò)開(kāi)。當(dāng)繼續(xù)進(jìn)行施工時(shí)，先使用切縫機(jī)進(jìn)行切割，必須確保切面光潔平整。在切割時(shí)，必須對(duì)鋪裝上、下層的切縫深度進(jìn)行控制。在噴灑粘結(jié)料時(shí)，同時(shí)噴涂縫壁，應(yīng)跨過(guò)接縫。

6)消泡。碾壓后的3 d～5 d內(nèi)，應(yīng)派專(zhuān)人不斷檢查是否有鼓包的發(fā)生。對(duì)發(fā)現(xiàn)的鼓包，先放氣，再用手持夯錘將其擊平，最后使用環(huán)氧膠將空隙填涂抹平。

環(huán)氧瀝青混凝土在施工中，與普通瀝青混凝土一樣，原材料質(zhì)量、配合比控制、碾壓組合與遍數(shù)、施工溫度等均會(huì)對(duì)鋪裝質(zhì)量造成影響。在施工中，應(yīng)特別注意對(duì)溫度、時(shí)間和水分的控制。溫度過(guò)低或時(shí)間過(guò)短，反應(yīng)不充分，難以達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度；溫度過(guò)高或時(shí)間太長(zhǎng)，則混合料固化太快，難以碾壓密實(shí)。

環(huán)氧瀝青混凝土孔隙率小，具有不透水特性。因此，施工過(guò)程中應(yīng)注意不能有水分或油進(jìn)入混合料。否則，極易造成鋪裝層局部開(kāi)裂和脫層，影響行車(chē)安全。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展，鋼橋面鋪裝無(wú)論在技術(shù)還是施工上，均取得了巨大進(jìn)步，但還需要進(jìn)一步發(fā)展和完善。

1)鋼橋面鋪裝要求條件非常高。

在鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)論選擇采取什么類(lèi)型的鋪裝方案,每種方案都應(yīng)是一個(gè)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的鋪裝系統(tǒng)，都必須滿足作為路面使用性能的要求,如抗開(kāi)裂、抗變形等要求，還要滿足層間粘結(jié)良好、平整、抗滑以及具備完善的防水系統(tǒng)的要求。

2)近年來(lái)，鋼橋橋面鋪裝技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但鋪裝設(shè)計(jì)和施工仍是一個(gè)難題，既經(jīng)濟(jì)又能解決問(wèn)題的材料與工藝仍需進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。

環(huán)氧瀝青混合料作為鋼橋面鋪裝材料，具有強(qiáng)度高、高溫時(shí)抗塑性流動(dòng)和永久變形能力強(qiáng)、低溫抗裂性能好、抗疲勞性能優(yōu)越、抵抗化學(xué)物質(zhì)侵蝕能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，環(huán)氧瀝青混合料的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，在施工過(guò)程中對(duì)時(shí)間和溫度的要求比較嚴(yán)格，施工難度大。在施工中做好原材料質(zhì)量、配合比控制及施工質(zhì)量控制，確保鋪裝質(zhì)量是可行的，在我國(guó)具有極大的推廣應(yīng)用前景。

[1] 錢(qián)振東，陳磊磊.國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青混凝土在鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用技術(shù)[J].中國(guó)科技成果，2009(21)：31-32.

[2] 錢(qián)振東.大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工[Z].東南大學(xué)橋面鋪裝課題組.

[3] 朱 峰，鄧振波.鋼橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝層性能研究[J].城市道橋與防洪，2010(6)：64-66.

On paving structure of steel deck and pavement craft for epoxy asphalt concrete

Duan Haiyun

(ShanxiLvliangRoadConstructionCo.,Ltd,Lvliang033000,China)

The paper analyzes the functional requirements for the steel deck pavement, indicates common steel deck pavement structure in China, introduces its construction craft by combining with the epoxy asphalt concrete, and researches some construction points including the anti-corrosion treatment of steel deck, spraying bond, pavement, and compaction, so as to improve the pavement technique for the epoxy asphalt concrete.

steel deck, pavement, epoxy asphalt, craft

2015-02-03

段海云(1976- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0160-02

U443.33

A