鋼橋面澆筑式鋪裝結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)

韓利明

(山西省公路局晉中分局，山西晉中 030600)

近年來，隨著我國橋梁事業(yè)的快速發(fā)展，大跨徑橋梁中采用正交異性鋼橋面板越來越多。鋼橋面鋪裝直接鋪筑在正交異性鋼橋面板上，是在鋼橋面板上施加的一層多功能保護(hù)層結(jié)構(gòu)，能對鋼橋面進(jìn)行有效保護(hù)，提高橋梁使用壽命，保證行車舒適性與安全性，減少行車振動與噪聲。經(jīng)過20余年的發(fā)展與創(chuàng)新，我國鋼橋面鋪裝技術(shù)與體系均取得了長足進(jìn)步。

鋼橋面鋪裝在使用過程中變形量大，損壞造成的損失和影響都非常大。在鋼橋面鋪裝層中，鋼橋面鋪裝層的受力和變形遠(yuǎn)比公路路面復(fù)雜，在具有優(yōu)良的強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、疲勞耐久性的基礎(chǔ)上，還必須具有良好的追從鋼板變形能力，與鋼板間具有良好的粘結(jié)性。鋼橋面板與鋪裝層共同承擔(dān)載荷，組成完整體系作為橋面系。

經(jīng)過多年實(shí)踐和技術(shù)改進(jìn)，澆筑式瀝青混合料鋪裝形成的“澆筑式瀝青混合料+高彈改性瀝青SMA”典型結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)新建及翻修的眾多大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝工程中得到廣泛應(yīng)用，成為國內(nèi)應(yīng)用數(shù)量最多、應(yīng)用面積最大的主流鋪裝體系。下層澆筑式+上層SMA具有顯著的優(yōu)勢，澆筑式瀝青具有較高油石比，空隙率很小，水分幾乎難以滲透，且具有優(yōu)良的變形隨從性，對鋼橋面板形成良好的保護(hù)，出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)病害較少。澆筑式瀝青混凝土鋪裝1997年在我國香港青馬大橋上首次使用，截至目前已在我國60余座鋼橋上使用，取得了不錯的效果。

1 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)對比

在進(jìn)行鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，各鋪裝層的性能分工均各有側(cè)重，以滿足橋面通行要求。在我國鋼橋面鋪裝方案中，雙層改性SMA、澆筑式瀝青混凝土+高彈SMA、雙層環(huán)氧瀝青混凝土是最常見的三種結(jié)構(gòu)形式。

在我國早期鋼橋面鋪裝中，采用雙層SMA鋪裝結(jié)構(gòu)(如圖1所示)較多。在該結(jié)構(gòu)中，下部采用環(huán)氧樹脂防水層和環(huán)氧富鋅漆防腐層，上部使用雙層環(huán)氧樹脂撒布碎石，具有的泌水性、抗車轍性能、耐疲勞性能顯著。常見病害主要有開裂、坑槽、車轍和推移。

圖1 雙層SMA鋪裝結(jié)構(gòu)

在早期“澆筑式+SMA”鋪裝結(jié)構(gòu)中，SMA采用SBS改性瀝青，后期多采用高彈瀝青(見圖2)，使得成型后鋪裝層的防水性、疲勞性能、水穩(wěn)性、抗滑性、耐久性顯著，其病害類型與雙層SMA相似。

圖2 澆筑式+SMA鋪裝結(jié)構(gòu)

在雙層環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)(如圖3所示)中，成型后的鋪裝層強(qiáng)度高，耐疲勞和耐腐蝕性能良好。與普通瀝青混凝土相比，雙層環(huán)氧瀝青混凝土的馬歇爾穩(wěn)定度可比其高3倍～5倍。該鋪裝層的綜合性能良好，常見病害鼓包、開裂、坑槽等，很少出現(xiàn)推移和車轍等永久變形，在國內(nèi)外應(yīng)用較多。

相對其他兩種鋪裝結(jié)構(gòu)來說，澆筑式+SMA鋪裝不透水，也不吸水，對潮氣之類的氣候影響因素不敏感，不會出現(xiàn)水損害問題，且柔韌性強(qiáng)，對沖擊及顛簸不敏感，在德國、日本應(yīng)用廣泛。澆筑式瀝青混凝土作為鋪裝下層兼具了優(yōu)良防水性、整體性、熱穩(wěn)性、低溫抗裂性及變形能力，SMA作為鋪裝面層，提供了良好的行駛性能及耐久性;防水粘結(jié)體系具有優(yōu)良的防腐、防水性，其優(yōu)良的韌性可協(xié)調(diào)鋼板的變形，長久保護(hù)鋼板。橋面鋪裝總體效果不錯，雖然在我國應(yīng)用相對較晚，但應(yīng)用較多。

2 施工工藝要點(diǎn)

某大橋?yàn)榛旌狭轰摌?gòu)橋，主橋鋼箱梁段采用“Eliminator防水體系+澆筑式GA+SMA(切縫)”方案(見圖4)，鋼混結(jié)合段受力復(fù)雜，采用豎向柔性連接方式，延長鋼混結(jié)合段鋪裝×米，利用材料強(qiáng)度和剛度及柔韌性來確保鋪裝效果。

2.1 鋼橋面板處置

主要是進(jìn)行鋼橋面板清潔和拋丸除銹施工。進(jìn)行鋼橋面板清潔(如圖5所示)時，進(jìn)行表層松散物清除，祛除鋼板表面較厚的油污和油脂。采用溶劑清洗時，須保證作業(yè)人員安全，嚴(yán)禁吸煙和電焊作業(yè)，清洗后將溶劑集中收集清理。清潔后的鋼板表面須清潔、干燥、無污染，表面無焊瘤、飛濺物、針孔。進(jìn)行粗糙度和清潔度檢測，粗糙度控制在80 μm～120 μm。

拋丸除銹施工時，實(shí)行區(qū)域性封閉施工，由多臺噴砂機(jī)連續(xù)勻速進(jìn)行除銹，作業(yè)范圍須注意搭接。最后一遍拋丸除銹，須進(jìn)行磨料更換，回收磨料不得使用。在作業(yè)中，須進(jìn)行噴砂機(jī)作業(yè)速度和拋丸遍數(shù)控制。使用手提式真空拋丸機(jī)對部分邊角處及橋面凹坑部位進(jìn)行補(bǔ)充拋丸。

噴砂作業(yè)完成后，回收散落鋼砂。拋丸后的鋼板表面保持清潔無污染。規(guī)定時間未涂刷EBCL膠料的，應(yīng)重新處理。

進(jìn)行除銹作業(yè)時，天氣須晴朗干燥，環(huán)境溫度10℃以上、相對濕度小于85%，鋼板表面溫度大于實(shí)測空氣露點(diǎn)溫度+3℃。施工現(xiàn)場風(fēng)速大于10 m/s、有霧、露水、下雨時，不得施工。

2.2 防水粘結(jié)層施工

在除銹處理后3 h內(nèi)須進(jìn)行粘結(jié)層施工，不得在霧天及下雨天施工。在施工前，要求鋼橋面表面清潔、干燥、無塵埃，施工現(xiàn)場溫度在10℃以上，濕度小于90%。

采用Eliminator防水粘結(jié)層(見圖6)，除銹處理后開始防腐底涂層ZedS94，ZedS94固化后噴涂Eliminator防水層，再刷涂、滾涂或噴涂TackCoatNo.2膠粘劑。

圖6 防水層涂敷

進(jìn)行厚度和拉拔強(qiáng)度控制，要求成型后的防水層干膜厚度不小于2 mm，常溫下與鋼板間的抗拉拔強(qiáng)度不小于5 MPa。

施工結(jié)束后，進(jìn)行封閉養(yǎng)護(hù)，不得在膠料初始固化前可能下雨的天氣中施工。

2.3 GA澆筑式瀝青混凝土層施工

進(jìn)行混合料拌和時，先干拌15 s，再濕拌90 s，總拌和時間控制在115 s，以均勻無花白料為準(zhǔn)。瀝青加熱溫度控制在170℃ ～190℃，集料加熱溫度控制在280℃ ～320℃，出料溫度控制在220℃ ～250℃。

混合料運(yùn)輸時，使用專用運(yùn)輸設(shè)備cooker(見圖7)，具有自動保溫和加熱功能，混合料運(yùn)輸途中溫度控制在220℃ ～250℃。進(jìn)行運(yùn)輸時間控制，從裝料到出料時間不得大于45 min。

混合料攤鋪時，使用專用攤鋪設(shè)備(見圖8)，無需進(jìn)行碾壓。對產(chǎn)生的氣泡應(yīng)及時刺破。施工時間控制在60 min內(nèi)，結(jié)束后封閉交通2 d～3 d。

進(jìn)行接縫控制，須盡可能不設(shè)施工縫。必須設(shè)置的，橫縫在橫梁間隔約1/4處，上下層橫縫位置至少錯開1.5 m，橫縫界面應(yīng)涂布粘結(jié)材料。

在施工前，應(yīng)準(zhǔn)確定位側(cè)限擋板高度。施工時的天氣須晴朗，不得在霧天和下雨時施工。

施工完畢后，進(jìn)行貫入度和流動性、厚度質(zhì)量檢測。

圖7 混合料運(yùn)輸設(shè)備

圖8 混合料鋪攤

2.4 SMA 表面層

SMA是一種嵌擠骨架結(jié)構(gòu)的瀝青混合料，具有優(yōu)異的抗高溫車轍變形能力及低溫和疲勞開裂能力，作為橋面鋪裝的磨耗層使用，抗永久變形能力強(qiáng)，在大量實(shí)際工程應(yīng)用中得到驗(yàn)證。

SMA10混合料配合比、施工工藝、質(zhì)量控制和質(zhì)量檢查應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范相關(guān)規(guī)定，采用木質(zhì)素纖維。在施工中，由于使用高粘改性瀝青進(jìn)行SMA混凝土制備，SMA混合料對各環(huán)節(jié)溫度要求高，須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行混合料出料溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度控制。

進(jìn)行SMA表面層混合料溫度、壓實(shí)度、馬歇爾指標(biāo)、厚度、表面抗滑和滲水系數(shù)控制。該項(xiàng)目成型后的SMA瀝青面層動穩(wěn)定度達(dá)到6 000次/mm以上，高溫穩(wěn)定性大大提高，－10度小梁彎曲破壞應(yīng)變達(dá)到15E－3，是普通SMA的3倍以上，鋪裝層耐疲勞性能大大提高。

3 質(zhì)量控制措施

鋼橋面采用“澆筑式+SMA”鋪裝結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，使用效果良好，幾乎無破壞，在我國使用較多。

為確保施工質(zhì)量，在作業(yè)過程中須做好以下質(zhì)量控制措施:

1)施工現(xiàn)場溫度要求較高，要選擇專業(yè)隊(duì)伍施工，實(shí)現(xiàn)防水層的快速固化，短時間內(nèi)即可進(jìn)行下一工序。

2)SMA表面層混合料生產(chǎn)、攤鋪和碾壓工藝與SMA路面基本相同。鋼橋面鋪裝時，建議采用水平震蕩壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。縱向接縫應(yīng)盡量采用熱接縫，縱向裂縫應(yīng)避開輪跡帶部位。

3)SMA表面層接縫。通過調(diào)整機(jī)械配置，使?jié)仓綖r青混凝土連續(xù)攤鋪，減少橫向接縫設(shè)置。對于必須設(shè)置的橫向接縫，應(yīng)設(shè)置于橫隔板間距1/4處。接縫處應(yīng)采用貼縫條進(jìn)行處治。

4)鋼橋面SMA施工完畢，行車道鋪裝表面層壓實(shí)3 d后，可開放2 t以下輕型交通，5 d后正式開放交通。

5)澆筑層空隙率極小，接近于0，無需進(jìn)行碾壓即可達(dá)到最終強(qiáng)度。

大量的工程實(shí)踐表明，澆筑式+SMA鋪裝結(jié)構(gòu)很少先在下層澆筑式出現(xiàn)病害，絕大部分是SMA面層病害。對出現(xiàn)的面層裂縫須及時用瀝青灌縫封閉。對出現(xiàn)的面層坑槽病害，將結(jié)構(gòu)遭受破壞的部分挖除后，使用普通瀝青混合料填補(bǔ)壓實(shí)。隨著使用年限的增加，當(dāng)整個面層破損嚴(yán)重時，則僅對SMA面層銑刨重鋪即可，有效節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。