超寬幅無(wú)筋橋面鋪裝技術(shù)應(yīng)用及施工優(yōu)化研究

摘要 橋面鋪裝質(zhì)量直接影響橋梁安全性和使用耐久性。傳統(tǒng)橋面鋪裝中鋼筋網(wǎng)片普遍存在下沉現(xiàn)象，鋼筋網(wǎng)施工難度大、周期長(zhǎng)，層間連接界面清理困難，導(dǎo)致橋面鋪裝整平層質(zhì)量不可控。無(wú)筋橋面鋪裝是一種新型復(fù)合材料施工技術(shù)，取消了鋼筋網(wǎng)片，使用摻入鋼纖維的高抗裂混凝土，使橋面鋪裝抗壓、抗折強(qiáng)度有較大提升，從而提高橋面強(qiáng)度和耐久性。以成綿擴(kuò)容高速連續(xù)40 km高架橋無(wú)筋橋面鋪裝試驗(yàn)段為背景，介紹無(wú)筋橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式、材料要求和施工工藝流程，在材料和配合比、施工設(shè)備、管控措施三個(gè)方面實(shí)踐和總結(jié)了優(yōu)化途徑，為后續(xù)無(wú)筋橋面鋪裝（尤其是超寬幅橋面）施工提供重要參考。

關(guān)鍵詞 超寬幅；無(wú)筋橋面鋪裝；配合比；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U 443 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）18-0061-03

0 引言

近年來(lái)，高速公路向復(fù)雜地形地質(zhì)條件的山區(qū)快速延伸，橋梁占路線總長(zhǎng)的比重越來(lái)越大。伴隨著交通量和氣候惡劣程度不斷提高，直接承受車輪荷載的橋面鋪裝面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，現(xiàn)有高等級(jí)公路橋梁橋面鋪裝采用帶鋼筋網(wǎng)片的水泥混凝土作為橋面鋪裝的整平層，出現(xiàn)鋼筋網(wǎng)片易“沉底”、界面清理困難、結(jié)合強(qiáng)度低等問(wèn)題，質(zhì)量難以控制，短期內(nèi)即出現(xiàn)裂縫、局部坑槽等病害，更有甚者，由于混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土拌和、澆筑與養(yǎng)護(hù)技術(shù)落后，在混凝土澆筑后的早期就出現(xiàn)大量裂縫，極大地縮短了橋面鋪裝整體壽命[1]。

目前，關(guān)于無(wú)筋橋面鋪裝已取得一定成果。劉大華[2]、范碧琨[3]等、王碧鋒[4]系統(tǒng)介紹了無(wú)筋橋面鋪裝施工工藝流程。近年來(lái)，雅西高速、遂廣遂西高速、廣南高速等超過(guò)100 km的橋梁已成功應(yīng)用無(wú)筋橋面鋪裝技術(shù)，并取得良好成效。

以國(guó)內(nèi)高速公路中最長(zhǎng)的連續(xù)40 km城市高架為工程背景，以國(guó)內(nèi)首次的超寬幅無(wú)筋橋面鋪裝施工為例，橋梁鋪裝單幅寬度達(dá)19 m，此前國(guó)內(nèi)尚無(wú)如此大規(guī)模的超寬幅無(wú)筋橋面鋪裝施工。因此，進(jìn)一步開展無(wú)筋橋面鋪裝大規(guī)模應(yīng)用施工優(yōu)化研究對(duì)于行業(yè)內(nèi)推廣該項(xiàng)技術(shù)具有重要意義。該文結(jié)合成綿擴(kuò)容高速連續(xù)40 km高架橋無(wú)筋橋面鋪裝試驗(yàn)段施工情況，探討超寬幅無(wú)筋橋面鋪裝施工技術(shù)優(yōu)化。

1 無(wú)筋橋面鋪裝技術(shù)介紹

1.1 結(jié)構(gòu)形式

無(wú)筋橋面鋪裝是一種新型復(fù)合材料施工技術(shù)，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。整平層采用韌性好、收縮量低、抗裂性能好的鋼纖維混凝土，整平層上界面通過(guò)防水黏結(jié)應(yīng)力吸收層，整平層下界面通過(guò)埋設(shè)于梁體內(nèi)的馬蹄形錨固鋼筋和界面激活技術(shù)形成強(qiáng)健連接層[3]。

1.2 材料要求

用于無(wú)筋橋面鋪裝的高抗裂混凝土，其材料性能要求如表1所示。

鋼纖維摻量通過(guò)試驗(yàn)研究確定，該文取值為50 kg/m3。

混凝土配置要求：28 d抗壓強(qiáng)度>48 MPa，28 d抗折強(qiáng)度>5.5 MPa。

工作性能要求：整平層混凝土拌和物的初始坍落度不應(yīng)大于160 mm，澆筑時(shí)的坍落度不宜大于 120 mm；橋面縱坡大于3%時(shí)，整平層混凝土拌和物的坍落度不應(yīng)大于80 mm。

1.3 施工工藝流程

整平層施工工藝如圖2所示。

2 無(wú)筋橋面鋪裝施工優(yōu)化研究

2.1 材料及配合比優(yōu)化

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和專家咨詢論證，發(fā)現(xiàn)30 mm長(zhǎng)鋼纖維可能存在拌和不勻、容易結(jié)團(tuán)的情況，對(duì)試驗(yàn)段混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，將原30 mm鋼纖維優(yōu)化為25 mm鋼纖維混凝土，優(yōu)化前后對(duì)比如表2所示。

由表2可看出，較于30 mm鋼纖維混凝土，25 mm鋼纖維所需水泥、粉煤灰、減水劑材料均有所下降，而28 d抗壓及抗折強(qiáng)度均有所上升。

2.2 施工設(shè)備優(yōu)化

為了實(shí)現(xiàn)19 m超寬幅橋面鋪裝一次性施工，引入了XD-SWJG219三維激光攤鋪機(jī)（如圖3所示）；采用FM3200全自動(dòng)覆膜機(jī)（如圖4所示），實(shí)現(xiàn)薄膜自動(dòng)覆蓋。

2.3 管控措施優(yōu)化

（1）加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制

砂的含泥量、碎石的針片狀和壓碎值必須滿足規(guī)范要求；砂的細(xì)度模數(shù)控制在2.6～2.9。

（2）調(diào)整拌和時(shí)間

鋼纖維干拌時(shí)間太短，初始混合料嚴(yán)重不均勻，適當(dāng)調(diào)整混合料干拌時(shí)間，原干拌時(shí)間由5～10 s調(diào)整為50～60 s，以確保鋼纖維在混凝土中三維均勻分布。

（3）采取有效措施保障混凝土的澆筑環(huán)境

混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格按照混凝土澆筑環(huán)境溫度的相關(guān)要求，從而控制混凝土收縮的最小范圍。橋面鋪裝施工前，應(yīng)對(duì)混凝土梁體頂部充分潤(rùn)濕，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)35℃時(shí)，采取較長(zhǎng)時(shí)間潤(rùn)濕的措施確保澆筑前的環(huán)境溫度滿足要求。濕潤(rùn)后的梁體頂部不能積水，積水必須處理，避免混凝土托空。

（4）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑后及時(shí)覆膜，養(yǎng)護(hù)覆膜前，需用噴霧將薄膜噴濕后再貼膜，在養(yǎng)生膜貼上后不間斷用霧炮灑水潤(rùn)濕，混凝土終凝后再人工鋪透水土工布，并不間斷灑水確保土工布濕潤(rùn)。灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于3 d，覆膜養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于10 d。所灑的水宜與當(dāng)時(shí)的外界環(huán)境溫度基本一致。

（5）縮短切縫時(shí)間

縮短切縫時(shí)間，不宜超過(guò)24 h，可直接在薄膜上切縫。

3 無(wú)筋橋面鋪裝施工優(yōu)化成效

（1）降本增效

1）通過(guò)橋面鋪裝整平層復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)，將傳統(tǒng)鋼筋網(wǎng)片橋面鋪裝更改為無(wú)筋橋面鋪裝，取消了鋼筋網(wǎng)層，節(jié)省造價(jià)15%；2）采用三維激光攤鋪機(jī)、覆膜機(jī)機(jī)械組合，橋面攤鋪工人由30人縮減為19人，省員率達(dá)50%。日攤鋪長(zhǎng)度從120 m提高到240 m，提高工效100%。

（2）結(jié)構(gòu)可靠

采用混凝土密實(shí)骨架堆積法增加鋼纖維。1）減少氣泡和空隙的形成，增加混凝土的強(qiáng)度和耐久性；2）材料之間黏結(jié)力更強(qiáng)，再配合界面激活技術(shù)，層間黏結(jié)更好。

（3）施工智能

采用三維激光攤鋪技術(shù)，由激光控制系統(tǒng)核對(duì)里程樁號(hào)及對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)高程，通過(guò)液壓升降系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整。在攤鋪機(jī)后端配套使用覆膜機(jī)，可將覆膜時(shí)間控制在5 min以內(nèi)，提高了養(yǎng)生及時(shí)。

（4）質(zhì)量可控

有效解決橋面龜裂、厚度不均、脫空、邊部銜接不順、混凝土包裹性差等質(zhì)量通病。

（5）品質(zhì)提升

對(duì)比30 mm鋼纖維混凝土，25 mm鋼纖維混凝土能將平整度提升為≤4 mm，厚度為±5 mm，抗壓強(qiáng)度提高7.1%，抗折強(qiáng)度提高11.3%

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)筋混凝土橋面鋪裝是一種新型復(fù)合材料施工技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工便捷、質(zhì)量可控、耐久性好，具備廣泛的應(yīng)用前景。

該文結(jié)合成綿擴(kuò)容高速連續(xù)40 km高架橋試驗(yàn)段的施工實(shí)踐，在材料和配合比、施工設(shè)備、管控措施三個(gè)方面實(shí)踐和總結(jié)了優(yōu)化途徑，并取得了顯著的成效，為后續(xù)無(wú)筋橋面鋪裝（尤其是超寬幅橋面）施工提供重要參考，探索超寬幅無(wú)筋橋面鋪裝無(wú)人化智能攤鋪是下一步的研究重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]橋面鋪裝整平層復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)規(guī)程：DB 51/T 1993—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

[2]劉大華.無(wú)筋混凝土橋面鋪裝施工技術(shù)[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2016（4）：190-192.

[3]范碧琨，熊國(guó)斌，趙藝程.無(wú)筋橋面鋪裝的技術(shù)革命[J].中國(guó)公路，2018（11）：134-137.

[4]王碧鋒.橋面鋪裝用摻有減縮劑的乳膠改性混凝土性能[J].廣東公路交通，2023（5）：32-37.