鋼箱梁橋澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)研究

黃慧生

摘要 鋼箱梁橋面鋪裝對(duì)鋪裝材料與鋼橋面的黏結(jié)性和質(zhì)量狀態(tài)要求較高，處理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)病害。某橋梁在鋼箱梁橋面鋪裝中采取下層澆筑GA10瀝青混凝土、上層鋪裝SMA10瀝青復(fù)合料、中間鋪設(shè)高分子防水黏結(jié)層的施工措施，并結(jié)合結(jié)構(gòu)層技術(shù)要求，在多個(gè)鋪裝環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，較好地完成了建設(shè)任務(wù)，保證了鋼橋面鋪裝層質(zhì)量滿(mǎn)足規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。梳理介紹相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，以為同類(lèi)鋼箱梁橋鋪裝應(yīng)用提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 鋼箱梁橋；橋面鋪裝；澆筑式瀝青混凝土；施工技術(shù)；工藝研究

中圖分類(lèi)號(hào) U443.33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）09-0144-03

0 引言

鋼箱梁橋是指橋墩上將鋼箱梁作為承重結(jié)構(gòu)的橋梁。鋼箱梁橋具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承重能力大、牢固穩(wěn)定、抗風(fēng)抗震能力強(qiáng)、施工周期短等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用。鋼箱梁橋不僅可以用于公路、鐵路等交通領(lǐng)域，也可以用于城市道路建設(shè)、水利工程等方面。

鋼箱梁橋面通常采用瀝青或混凝土鋪裝。如果鋼箱梁橋面鋪裝處理不好，施工質(zhì)量存在缺陷，會(huì)導(dǎo)致龜裂、掉塊、坑槽、漏斗、翹邊等一系列工程病害。龜裂病害表現(xiàn)為鋼箱梁橋長(zhǎng)度方向發(fā)生細(xì)長(zhǎng)龜裂，會(huì)嚴(yán)重影響道路表面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。掉塊病害表現(xiàn)為鋪裝層內(nèi)部出現(xiàn)斷裂和開(kāi)裂，一部分鋪裝層會(huì)脫離原位或者整塊掉落，對(duì)車(chē)輛通行安全造成危害?？硬鄄『Ρ憩F(xiàn)為道路表面出現(xiàn)沿車(chē)轍方向或者鋼箱梁橋長(zhǎng)度方向的坑槽。隨著車(chē)流量的增加，坑槽的發(fā)展會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)道路結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。漏斗病害表現(xiàn)為道路表面出現(xiàn)溶洞或凸出部分，形成明顯的水蝕痕跡，建議及時(shí)處理，以免加劇病害程度。翹邊病害表現(xiàn)為道路表面鋪裝邊緣部分向上翹起，對(duì)車(chē)輛和行人安全的威脅較大。

澆筑式瀝青混凝土具有材料黏附性好和持久性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在鋼板輕微變形時(shí)具有比普通瀝青混凝土材料更好的適應(yīng)性。該文將重點(diǎn)結(jié)合具體工程分析澆筑式瀝青混凝土在鋼箱梁橋中的運(yùn)用，以供參考。

1 工程背景

某大橋?yàn)槿A東某干線公路網(wǎng)組成部分，是一座雙塔雙索面五跨半浮式連續(xù)鋼箱梁斜索橋。該橋的南汊橋、北汊橋分別包括南引橋、主橋和北引橋3個(gè)部分，全長(zhǎng)12.90 km，跨徑設(shè)計(jì)為（95+230+780+230+95）m，鋼箱梁采用了扁平流線型設(shè)計(jì)，時(shí)速設(shè)計(jì)100 km/h，橋面鋪裝采用SMA10高彈性澆筑式瀝青混凝土。工程建設(shè)條件復(fù)雜，區(qū)域內(nèi)花崗石層狀風(fēng)化嚴(yán)重、海水鹽含量高、地震頻發(fā)、多臺(tái)風(fēng)等等，導(dǎo)致施工難度大。鋼橋面鋪裝采用上部SMA瀝青混凝土，下部采用澆筑瀝青混凝土，具體見(jiàn)表1[1]。

2 結(jié)構(gòu)層技術(shù)要求

2.1 車(chē)道防水黏結(jié)層

在車(chē)道防水黏結(jié)層施工前，施工人員應(yīng)先對(duì)鋼橋面進(jìn)行噴砂除銹處理，待鋼橋面滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)后，再對(duì)其噴涂防水材料。

2.2 車(chē)道瀝青復(fù)合料鋪裝層

車(chē)道路面采用澆筑式瀝青混凝土。該混凝土為改性瀝青，是由天然瀝青、SBS及其他改性劑復(fù)合而成。面層SMA10改性瀝青為彈塑性改性瀝青，其指標(biāo)符合規(guī)范要求。鋼橋面鋪裝使用的骨料為玄武巖，通過(guò)添加纖維可以提高SMA瀝青復(fù)合料的抗疲勞效果。鋪裝面層采用SMA10澆筑瀝青復(fù)合料，其級(jí)配應(yīng)符合表2要求，其中纖維含量應(yīng)為復(fù)合料質(zhì)量的0.20%～0.40%，SMA10復(fù)合料的油石比取5.80%～7.00%，GA10復(fù)合料的油石比取7.00%～10.00%。

2.3 排水管道與填縫材料

對(duì)路面滲入水分的排放，案例采用在路面邊緣設(shè)計(jì)螺旋管道的方式。螺旋排水管的外徑10～12 mm不等，采用防銹材料制成。填縫材料主要采用瀝青熱灌類(lèi)填縫料。

3 橋面鋪裝施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工器材和材料準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)方案及技術(shù)要求，該橋面鋪裝使用的機(jī)械裝備數(shù)量及功能具體見(jiàn)表3。

除了表3提到的機(jī)械設(shè)計(jì)外，該次橋面鋪裝施工還須配備一些小型施工設(shè)備，如防水黏結(jié)層作業(yè)專(zhuān)用的攪拌噴播設(shè)備、灌注機(jī)、裝載機(jī)、手持夯錘等。為確保復(fù)合料劑量的準(zhǔn)確性，需對(duì)拌和樓的計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)[2-4]。

橋面鋪裝涉及的原料一定要有供應(yīng)商出具的質(zhì)檢報(bào)告，所用瀝青、礦石粉、骨料的質(zhì)量應(yīng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室檢驗(yàn)，并形成和提供相關(guān)檢驗(yàn)報(bào)告。

3.2 試驗(yàn)段鋪裝

選擇500 m試驗(yàn)段進(jìn)行試鋪，通過(guò)試鋪檢驗(yàn)材料和鋪筑工藝是否滿(mǎn)足工程質(zhì)量要求。通過(guò)試鋪路面，積累橋面鋪裝的質(zhì)量控制相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。試鋪流程按照鋼橋面的鋪裝工藝進(jìn)行，具體流程見(jiàn)圖1。

3.3 噴砂除銹與防腐

橋面鋪裝施工前，施工人員應(yīng)對(duì)橋面進(jìn)行噴砂和防銹處理，并對(duì)鋼橋面進(jìn)行外觀檢查，確保橋面鋪裝質(zhì)量。橋面的油污要用清洗劑處理，橋面表面的油污和污垢要用高壓水槍沖洗掉。

3.4 邊緣排防水處理

路表面的雨水通過(guò)設(shè)置在路面上的橫坡和豎坡排出。進(jìn)入路面的水通過(guò)路面邊緣的螺旋排水管排出。

3.5 改性瀝青的加工儲(chǔ)存

橋面鋪裝采用的改性瀝青需按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行加工，并在改性瀝青的功效檢測(cè)合格后方可用于施工，處理后的改性瀝青儲(chǔ)存在有具有保溫和調(diào)拌功能的改性瀝青儲(chǔ)罐中。儲(chǔ)存溫度須低于190 ℃，儲(chǔ)存量應(yīng)大于30 t。改性瀝青加工后，每個(gè)施工日都要檢測(cè)針入度、延度、軟化點(diǎn)等關(guān)鍵指標(biāo)，以驗(yàn)證是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[5-8]。

3.6 澆筑式瀝青復(fù)合料施工

（1）施工準(zhǔn)備。瀝青復(fù)合料攤鋪前，確保防水黏結(jié)層的表面無(wú)油漬污染，如有積水或者過(guò)度潮濕，要做干燥處理，可用鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備將防水黏結(jié)層吹干。為了保證瀝青路面的平整度，需要準(zhǔn)確測(cè)量擋板的高度。對(duì)施工車(chē)輛進(jìn)行清潔處理，避免攜帶污染物，影響鋪裝質(zhì)量。為保證橋面鋪裝質(zhì)量，對(duì)機(jī)械應(yīng)用、材料供應(yīng)、作業(yè)人員調(diào)配等方面提出要求，防止橋面鋪裝發(fā)生人為冷接縫。

（2）復(fù)合料的拌和。澆筑采用的瀝青復(fù)合料的拌和條件不同于其他瀝青復(fù)合料，其攪拌時(shí)間長(zhǎng)，拌和需要溫度高，因此對(duì)拌和樓的要求較高。由于澆筑式瀝青復(fù)合料使用的瀝青黏度和用量均較高，為避免澆筑式瀝青復(fù)合料黏在裝備表面，在裝備冷卻前要及時(shí)處理，運(yùn)輸裝備的表面刷涂隔離劑。在澆筑瀝青復(fù)合料的攪拌過(guò)程中，如發(fā)生異常情況，立即停止攪拌。

（3）瀝青復(fù)合料的運(yùn)輸。瀝青復(fù)合料在運(yùn)輸過(guò)程中需要不斷進(jìn)行攪拌加熱，并安排專(zhuān)用運(yùn)輸車(chē)輛。運(yùn)輸車(chē)輛第一次投料時(shí)，提前預(yù)熱以免影響瀝青復(fù)合料的質(zhì)量。運(yùn)輸過(guò)程中的車(chē)內(nèi)停留時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，確保在運(yùn)輸車(chē)輛內(nèi)攪拌40 min左右。瀝青復(fù)合料運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，為了防止復(fù)合料硬化，嚴(yán)格控制加熱溫度以外，需盡可能地避免氧氣進(jìn)入，造成瀝青復(fù)合料老化。

（4）復(fù)合料的攤鋪。由于澆筑式瀝青復(fù)合料需要自流成型，不需要碾壓，所以要用專(zhuān)門(mén)的攤鋪機(jī)，并在攤鋪前進(jìn)行流動(dòng)El試驗(yàn)檢測(cè)。具體攤鋪過(guò)程分為以下3部分：

①側(cè)限：通過(guò)在攤鋪層側(cè)面配置木制或鋼制擋板，限制瀝青攤鋪過(guò)程中的流動(dòng)。所用擋板厚約30 mm，寬約300 mm，為保證路面的平整度，要配置不同厚度的鐵片。②厚度控制：在攤鋪澆筑式瀝青復(fù)合料之前，要根據(jù)鋼板的表面狀況確定攤鋪厚度。在實(shí)際施工過(guò)程中，攤鋪厚度通過(guò)調(diào)節(jié)側(cè)限位板和導(dǎo)軌進(jìn)行確定。攤鋪機(jī)的水平板也可以控制攤鋪厚度。③鋪筑車(chē)道：根據(jù)橋面寬度和攤鋪機(jī)的性能確定鋪設(shè)寬度，防止接縫處于車(chē)道內(nèi)。運(yùn)輸?shù)戒佒F(xiàn)場(chǎng)的復(fù)合料，通過(guò)卸料槽直接卸到橋面上。攤鋪機(jī)將瀝青復(fù)合料攤鋪到橋面后，及時(shí)安排人工修整接縫，保證攤鋪質(zhì)量。澆筑式瀝青復(fù)合料攤鋪過(guò)程中發(fā)生氣泡，要安排人工及時(shí)處理，以保證路面的密實(shí)度。

3.7 改性乳化瀝青黏層

橋面鋪裝層的下層鋪好后，配置乳化瀝青黏結(jié)層，以保證層間的黏結(jié)質(zhì)量。改性乳化瀝青黏結(jié)層提前一天鋪設(shè)。改性乳化瀝青的施工用量控制在300～500 m2/g，以確保改性乳化瀝青黏結(jié)層分布均勻。

3.8 SMA復(fù)合料施工

（1）SMA復(fù)合料生產(chǎn)。拌和SMA復(fù)合料前，對(duì)拌和樓等生產(chǎn)裝備進(jìn)行檢修和維護(hù)，避免拌和樓故障發(fā)生污染復(fù)合料或者影響鋪筑進(jìn)度，檢查和校準(zhǔn)相關(guān)計(jì)量裝備，保證上料準(zhǔn)確性。SMA復(fù)合料生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制拌和溫度。石料的加熱溫度一般控制在200～240 ℃之間，其出料溫度控制在170～195 ℃之間。正式拌和前，SMA復(fù)合料先進(jìn)行試拌，包括干拌5～10 s和濕拌30～60 s。拌和過(guò)程中要嚴(yán)格控制瀝青、礦石粉、纖維的用量和出料溫度。檢測(cè)人員對(duì)復(fù)合料進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，以確保拌和質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和使用要求。拌和好的復(fù)合料及時(shí)用于鋪筑，避免留存時(shí)間太長(zhǎng)，影響復(fù)合料質(zhì)量。在拌和過(guò)程中，未經(jīng)技術(shù)部門(mén)同意，嚴(yán)禁調(diào)整拌和工藝。SMA復(fù)合料拌和過(guò)程中發(fā)生異常情況，應(yīng)停止拌和[9-10]。

（2）SMA復(fù)合料運(yùn)輸。施工單位須準(zhǔn)備足夠的自卸汽車(chē)運(yùn)輸SMA復(fù)合料，并對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛做好清潔處理。在運(yùn)輸過(guò)程中，須注意對(duì)復(fù)合料進(jìn)行保溫。運(yùn)輸車(chē)輛在施工現(xiàn)場(chǎng)要規(guī)范行駛，避免行駛不當(dāng)影響鋼橋面鋪裝質(zhì)量。

（3）SMA復(fù)合料攤鋪。在攤鋪SMA復(fù)合料的過(guò)程中，采用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪，施工前注意做好攤鋪機(jī)的檢修，防止攤鋪過(guò)程中出現(xiàn)攤鋪機(jī)故障。為防止損壞防水黏結(jié)層，不得將攤鋪機(jī)及其他施工裝備停放在防水黏結(jié)層上。在攤鋪過(guò)程中，要注意三方面的事項(xiàng)：一是注意控制攤鋪行進(jìn)速度匹配于拌和樓的拌料速度，防止因復(fù)合料供應(yīng)能力不足而造成攤鋪機(jī)待工；二是注意控制攤鋪溫度；三是嚴(yán)禁攤鋪機(jī)在攤鋪過(guò)程中調(diào)頭或脫離鋪層。

（4）SMA復(fù)合料壓實(shí)。緊跟攤鋪機(jī)壓實(shí)SMA瀝青復(fù)合料的面層，壓實(shí)過(guò)程包括三個(gè)階段，即初壓、復(fù)壓和終壓，大型壓路機(jī)較難壓實(shí)的鋼橋面邊緣，采用小型壓路機(jī)或者人工進(jìn)行壓實(shí)[11]。

3.9 施工縫處理

為保證鋼橋面鋪裝的質(zhì)量，盡可能采用一次性鋪裝成型，如果特殊情況下需要配置施工縫，要注意接縫的位置，上下接縫防止位置重疊，不同層位的橫縫保持至少錯(cuò)開(kāi)1.50 m。SMA復(fù)合料的橫縫涂膠黏劑或者改性乳化瀝青處理。澆筑式瀝青復(fù)合料的橫縫和縱縫采用瀝青接縫條。澆筑式瀝青復(fù)合料接縫施工時(shí)，先用紅外線槍加熱接縫處的瀝青復(fù)合料，保證新舊料之間形成較好的連接。注意觀察接縫處的質(zhì)量狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量瑕疵，應(yīng)及時(shí)給予人工處理。路面上層的SMA橫縫應(yīng)碾壓成斜面并切割去除斜面部分，然后進(jìn)行下段作業(yè)面施工。

3.10 開(kāi)放交通

鋼橋面鋪裝施工完成后，2 t以下的輕型交通3 d后才能通車(chē)，正式通車(chē)至少需要5 d。

4 結(jié)論

基于工程案例，開(kāi)展了鋼箱梁橋澆筑式瀝青混凝土鋪裝技術(shù)研究：

（1）介紹該工程應(yīng)用的鋼梁橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即下層澆筑GA10瀝青混凝土＋中間配置高分子防水黏結(jié)層+上層鋪裝SMA10瀝青復(fù)合料。

（2）從車(chē)道防水黏結(jié)層、車(chē)道瀝青復(fù)合料鋪裝層、排水管道與填縫材料等3個(gè)方面，介紹了結(jié)構(gòu)層技術(shù)要求。

（3）從施工器材和材料準(zhǔn)備、噴砂除銹與防腐、改性瀝青的加工儲(chǔ)存、澆筑式瀝青復(fù)合料施工等10個(gè)方面，介紹鋼箱梁橋面澆筑式瀝青復(fù)合料施工技術(shù)要點(diǎn)。澆筑式瀝青混凝土具有材料黏附性好、持久性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在鋼板輕微變形時(shí)具有比普通瀝青混凝土材料更好的適應(yīng)性。

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