以無錫金匱橋為例介紹鋼橋面瀝青鋪裝

臧華偉

1 工程概況

金匱橋建于1988年，寬僅30m。2002年太湖大道改拓建時，對金匱橋作了加固處理，但未進行橋面拓寬。多年以來，金匱橋除了承擔太湖大道東西方向的車流量，還承載著轉向運河東路、運河西路的交通功能，雙向四車道已不適應快速發(fā)展的交通需求，成為太湖大道的一個交通瓶頸。此外，金匱橋的凈空高度已不能滿足京杭運河三級航道通航標準，亟需拆除重建。

新金匱橋全長290m，寬46m，原先的雙向四車道此次拓寬至雙向八車道。主橋長216.4m，主橋為三跨兩片鋼桁架結構，其中主跨105m，跨越京杭運河;兩邊跨各55.7m，跨越運河東路及運河西路。橋梁中央設0.5m寬防撞欄，兩側分設15m寬機動車道、2.25m寬桁桿、3.5m寬非機動車道和2m寬人行道。

2 鋪裝結構

金匱橋鋼橋面行車道鋪裝層厚度考慮功能要求的不同，分多層設計，鋪裝結構見表1。橋面鋪裝設計總厚度77mm，結構自上而下為:40mm高彈改性瀝青瑪脂碎石(SMA13)+(300～500)g/m2改性乳化瀝青粘結層+35mm聚合物改性澆筑式瀝青混凝土(GA10)+2.0mm Eliminator防水粘結體系，見表1。

表1 機動車道鋼橋面鋪裝結構

瀝青混凝土鋪裝面層應具備良好的高溫抗車轍性、抗滑性及抗水損害性，因此，選用SMA13作為鋪裝面層;此外，為解決SMA存在抗裂性不足的缺陷，對鋪裝層的SMA進行了改進，改進后的高彈改性瀝青SMA具有良好的變形能力，抗疲勞開裂性優(yōu)良，從近幾年的工程使用情況來看，高彈改性瀝青SMA的抗裂性未得到較成功的解決。

在面層SMA13與下層GA10之間增設改性乳化瀝青作為防水粘結層主要原因是:在交通荷載作用下，要求瀝青混凝土鋪裝層具有良好的抗剪切能力，防止因?qū)娱g剪應力過大造成的推移和波浪等病害。

橋面鋪裝的最主要作用之一即是保護橋面板及橋梁結構，除了重視瀝青鋪裝層的密水性外，還應加強防水粘結層材料的選擇。考慮到本項目橋梁的重要性以及橋位區(qū)的氣候條件，防水粘結層采用了英國進口的Eliminator防水粘結體系，該體系已成功在國外應用四五十年，在國內(nèi)的20余座鋼橋的應用效果良好，E-liminator防水粘結體系在中國最早的應用是1997年的中國香港青馬大橋，至今已使用14年，橋面仍然完好;自2006年進入中國大陸后，相繼使用在20余座鋼橋上，比如近年的重慶朝天門大橋、上海閔浦二橋及山西太原祥云橋等;澆筑式瀝青混凝土與E-liminator防水粘結體系結合使用的橋梁無論是在國外還是國內(nèi)至今無一破壞。Eliminator防水粘結體系是由防腐底漆Zed S94，雙層的甲基丙烯酸類樹脂防水膜以及粘結層Tack Coat No.2共同組成，具有防腐、防水、粘結性;鋼橋面鋪裝要求防水粘結層具有優(yōu)良的變形協(xié)調(diào)性，該防水體系的防水膜具有優(yōu)良的韌性，能隨鋼板的變形而變形，耐久性良好。

鋼橋面板在施工、營運過程中一般會發(fā)生銹蝕，為保護橋梁結構的耐久性，在鋪裝前應對鋼橋面進行噴砂除銹處理。同時，為保證防腐層與鋼橋面的附著力，要求鋼橋面板噴砂除銹后粗糙度達到50μm～100μm。

該鋪裝結構共設置了三道防水屏障，第一道防水屏障由SMA鋪裝層和防水粘結層高強水性防水粘結劑共同承擔，第二道防水屏障由鋪裝下層GA承擔，第三道防水屏障則由Eliminator防水粘結體系來承擔，三道防水屏障確保對橋梁結構的保護。最后，本項目施工時在2011年2月底，平均氣溫低，為確保改性瀝青SMA的壓實度和澆筑式瀝青混合料的流動性，可在瀝青混合料拌合過程中添加一定量的Sasobit，具有良好的溫拌效果和降粘作用。

3 內(nèi)場瀝青混合料生產(chǎn)

3.1 澆筑式瀝青混合料

澆筑式瀝青混合料所用的聚合物改性瀝青的加熱溫度是175℃～185℃。由于澆筑式瀝青混合料拌和溫度高，攪拌時間長，因此對拌和樓的拌和能力和耐高溫能力有很高的要求。同時，澆筑式瀝青混合料所用的瀝青粘度大，而且瀝青含量比較高，混合料容易粘附在設備上，每次生產(chǎn)完畢后，待設備還沒完全冷卻時，應對粘附的混合料進行徹底清理，在生產(chǎn)前應對運料小車、儲罐或卸料斗清理并涂刷隔離劑。

混合料拌合溫度控制:由于本工程所用拌和樓的礦粉都沒有加熱裝置，所以石料加熱溫度應為330℃左右，混合料拌合后出料溫度按220℃～250℃目標控制。由于混合料中礦粉含量很大，因此混合料的拌合時間比較長，拌合時間為干拌15 s，濕拌90 s，并在濕拌過程中加入適量的改善流動性的Sasobit，上述工藝均需現(xiàn)場試拌后確定。拌合過程中應充分注意礦粉摻加、改性瀝青用量及出料溫度的控制。同時，冷料倉上料速度的設置應充分考慮到加熱鼓風中細集料的粉料(＜0.3mm材料)損失。

3.2 澆筑式瀝青混合料的運輸

從拌和樓生產(chǎn)出來的澆筑式瀝青混合料還需不斷攪拌和加溫，因此，澆筑式瀝青混合料使用專門的運輸設備(國外稱為Cooker)。在Cooker初次進料之前，應將其溫度預熱至160℃左右，裝入Cooker中的混合料應保持不停的攪拌，同時應讓混合料升溫至220℃ ～250℃。

應盡量避免澆筑式瀝青混合料在高溫的Cooker車中停留太長時間，超過250℃時停留時間不能超過1 h，220℃ ～250℃時停留時間不能超過4 h。但在Cooker中的攪拌時間至少應在40min以上。

在從運輸混合料的Cooker車中出料時必須對加熱溫度進行調(diào)節(jié)，以避免結合料結硬。同時還須減慢攪拌速度，不讓空氣中的氧氣進入澆筑式瀝青中，以減少結合料的氧化。

4 澆筑式瀝青混合料的攤鋪

4.1 澆筑式瀝青攤鋪

澆筑式是自流成型無須碾壓的瀝青混合料，GA10型澆筑式瀝青混合料攤鋪需要使用澆筑式專用攤鋪機。其施工工藝如下:

1)邊側限制。澆筑式瀝青混凝土在220℃ ～260℃攤鋪時具有流動性，需設置邊側限制，防止混合料側向流動。邊側限制分別采用約40mm厚和10mm～15mm厚、100mm寬的鋼制或木制擋板，設在車道連接處的邊緣。根據(jù)鋼板表面平整度的情況，用不同厚度的鐵片或木片調(diào)節(jié)，以達到保證鋪裝表面平整的目的。

2)厚度控制。在攤鋪之前，根據(jù)鋼板表面情況進行測量放樣，確定一定間隔某一點的攤鋪厚度，然后調(diào)整導軌的高度及邊側限制板，從而確定攤鋪厚度。攤鋪機整平板由自動的水平設備控制，按照側限板高度攤鋪規(guī)定厚度的路面。

3)行車道攤鋪。應根據(jù)攤鋪機及橋面寬度設定合理的攤鋪寬度，盡量避免接縫位于行車道輪跡帶內(nèi)。Cooker倒行至攤鋪機前方，把混合料通過其后面的卸料槽直接卸在鋼橋面板上。攤鋪機的整平板的前方布料板左右移動，把澆筑式瀝青混合料鋪開。攤鋪機向前移動把瀝青混合料整平到控制厚度。

緊跟攤鋪機后，對接縫進行加熱并由工人使用木制的刮板修整。攤鋪機應帶有紅外加熱設備，用于對先鋪路面的加熱，保證與新鋪的瀝青混凝土形成整體，接縫處連接可靠。在攤鋪機行走過后，再采用噴槍進行加熱，使新舊混合料變軟;同時人工用工具搓揉，使結合部位進一步結合良好，消除接縫。

4.2 接縫及邊界處理

由于采用人工攤鋪的形式，決定了每幅施工寬度不能太寬，基本保持在1.2m左右，所以說就不可避免的要產(chǎn)生多條縱向接縫和橫向接縫。

對于橫向接縫可以采用噴火槍加熱的方式軟化已施工接頭，然后再繼續(xù)施工。對于縱向接縫應盡量減少，采用梯隊前進的方式能夠有效解決這一問題。

5 結語

整個施工過程中存在以下問題。

5.1 澆筑式混凝土麻面

整體上，機械攤鋪的澆筑式瀝青混凝土外觀均勻一致，局部范圍有輕微麻面現(xiàn)象;邊帶人工攤鋪麻面較為嚴重，外觀非常難看。

造成澆筑式表面麻面的原因是澆筑式混合料不穩(wěn)定，澆筑式瀝青混合料生產(chǎn)一輪共6車～7車，40t～50t，拌和樓出料溫度情況為:前兩車225℃左右、中間3車230℃左右、后兩車215℃左右。通常，最后兩車料的溫度無法保證，到場后混合料的流動性不好，機械攤鋪時，局部出現(xiàn)麻面，人工攤鋪時，麻面更嚴重。

5.2 澆筑式表面碎石脫落

澆筑式瀝青混凝土鋪裝成型后，由于金匱橋其他項目部交叉作業(yè)，未能嚴格限制施工車輛通行，導致澆筑式瀝青混凝土表面撒布的瀝青預拌碎石大量脫落，尤其是主線橋北半幅最為嚴重。所以在以后的施工過程中要嚴格限制交通，做好成品保護。

5.3 施工過程質(zhì)量控制及混合料性能檢測工作不力

澆筑式瀝青混合料和SMA施工過程缺乏有效的質(zhì)量控制措施，澆筑式混合料的施工和易性、溫度情況、Cooker的運行狀況未能在卸料之前及時掌握，澆筑式瀝青混合料的貫入度試驗未能及時完成，未能掌握澆筑式混合料的高溫穩(wěn)定性，SMA攤鋪施工過程中未能及時對施工缺陷進行處治。