嘉閔高架鋼橋面新型耐久鋪裝技術應用

王 浩，冀振龍，劉經熠

（1.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海 200092；2.上海城投公路投資（集團）有限公司，上海 200335）

嘉閔高架鋼橋面新型耐久鋪裝技術應用

王 浩1，冀振龍2，劉經熠2

（1.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海 200092；2.上海城投公路投資（集團）有限公司，上海 200335）

針對城市鋼橋點多、面廣、量少的特點，采用了新型耐久的鋼橋面鋪裝技術，分別采用環氧云母防銹，大劑量無溶劑環氧樹脂防水和熱融顆粒粘接，從而保證鋪裝下部的長效性。鋪裝采用細粒式骨架密實型高粘度瀝青混合料，在嘉閔高架南延伸段SW匝道完成了工程應用，目前應用效果良好。

城市高架；鋼橋鋪裝；熱融顆粒；耐久性

0 引言

鋼橋面鋪裝是由防腐層、防水粘結層、鋪裝層等構成。在行車荷載、風載、溫度變化及鋼橋面局部變形等綜合因素影響下，其受力和變形遠較混凝土橋面復雜，因而對其強度、變形特性、溫度穩定性、疲勞耐久性等均有更高要求。同時，由于鋪裝所處的特殊位置，在使用性能上又提出重量輕、粘結性高、不透水等特殊要求。作為橋梁行車系的重要組成部分，橋面鋪裝的好壞直接影響到行車的安全性、舒適性和橋梁耐久性。

城市鋼橋可以歸結為點多、面廣、量少三個特點，以嘉閔高架為例，上海嘉閔高架（莘松路-聯明路）工程范圍南起莘松路，北至聯明路以北，全長約5.48 km，全線為高架橋梁快速路。工程范圍內設互通式立交一座：即G60立交，在G60立交范圍內，由于G60高速位于立交最上層，4條左轉匝道位于G60高速之下，因此匝道左轉時僅需跨越G60地面輔道，匝道總體布置在分隔帶中設墩。考慮匝道施工時，G60地面輔道已通車運營，為減小對G60地面輔道運營影響，橋梁結構采用26 m+26 m兩跨徑鋼結構連續梁，結構梁高1.8 m，相應的下部結構采用獨柱墩，頂部呈喇叭型加寬，以擱置雙支座，匝道鋼梁橫斷面見圖1所示。

圖1 嘉閔高架匝道橋鋼梁橫斷面圖

嘉閔高架鋼橋主要有以下特點：

（1）匝道鋼橋，縱坡坡度超過4% ，車輛存在頻繁加速和減速，車輛荷載的水平力作用較大，在鋼橋面鋪裝結構設計時，不能照搬常規鋪裝結構的設計方法，必須充分考慮大縱坡抗剪強度和層間粘結強度等技術要求，并提出相應的設計指標。

（2）鋼結構共4聯，跨徑布置均為26 m+26 m，總長為208 m，橋寬9.6 m，鋪裝面積約2 000 m2，并且分布于4個匝道，總體上體現了城市鋼橋點多、面廣、量少的特點，必須重點考慮施工可操作性、施工質量控制與經濟性問題。

對于城市高架的鋼橋鋪裝，采用大跨徑鋼橋面鋪裝技術，雖然材料的試驗室性能可滿足技術要求，但由于其材料應用、施工要求與施工機械具有特殊要求，而且橋面鋪裝面積較小，導致實施難度較大，施工質量不容易保證，而且經濟成本較高，單價往往要顯著高于大跨徑鋼橋。因此，采用適用于城市鋼橋點多、面廣、量少特點的新型耐久鋪裝方案對城市橋梁建設具有積極的工程意義和較高的社會經濟效益。

1 新型鋼橋面鋪裝技術方案

嘉閔高架鋼箱梁橋為匝道橋，單體跨徑與面積很小。借鑒長壽命瀝青路面設計理念，針對鋼橋橋面鋪裝，采用耐久高性能的防水、粘結體系，保證下部結構的防水、粘結性能，避免發生銹蝕、滲水與剪切破壞；從便于施工應用與后期養護角度，鋪裝下層采用常用的SMA材料，采用鋼橋面專用高粘度瀝青保證高溫穩定性，抗疲勞開裂性，對鋼板變形的追從性；鋪裝上層采用SMA材料，保證表面抗滑性。

耐久高性能的防水、粘結體系采用如下材料：

（1）防腐層采用含云母氧化鐵底涂。

（2）防水層采用無溶劑改性環氧樹脂材料，具有極佳的抗腐蝕性能，可抵御除冰鹽、水、機油、汽油侵蝕作用，耐240℃短時高溫。

（3）粘結層采用熱融型顆粒，顆粒既可以與防水層較好粘結，同時在熱拌瀝青混合料的高溫作用下融化，與瀝青混合料融為一體，將防水層與瀝青鋪裝結合為一個整體，防止層間的滑動與開裂，保證防水層的耐久性；有效地改變傳統的防水層和瀝青鋪裝層之間單一的物理剪切鍵的作用，通過化學粘結鍵和物理剪切鍵的雙重功效，增強鋪裝系統的粘結強度和抗剪切強度。

鋼箱梁橋面鋪裝設計方案見表1所列。

表1 嘉閔高架鋼橋面新型耐久鋪裝設計方案表

該方案具有以下優點：

（1）通用性強，鋪裝采用相對常規材料，不需采用專用設備，防水層采用常規設備施工，整體施工工藝簡單，可操作性強，適用于各類正交異性鋼橋橋面鋪裝。而鋼橋面特種瀝青鋪裝需采用專用設備，施工難度大，適用于大跨徑橋梁，不適用于嘉閔高架這種中小型橋梁；同時部分特種鋪裝流動性較大，不適合用于坡度較大的鋼結構，上海嘉閔高架匝道部分為超過5%的縱坡鋼結構。

（2）耐久性高，分別采用環氧云母防銹，大劑量無溶劑環氧樹脂防水和熱融顆粒粘接，從而保證鋪裝下部的長效性，鋪裝下層采用細粒式密實型高粘度瀝青混合料，采用SMA-13，進一步保證密水性，同時采用高粘度瀝青確保柔韌性與高溫穩定性，鋪裝上層采用SMA-13，提高表面抗滑性能，保證行駛安全性與舒適性。同時，鋪裝材料便于后期養護維修。而澆注式瀝青鋪裝材料抗剪切能力較差，坡度大、水平力推力大的區域剪切破壞嚴重，嘉閔高架鋼橋鋪裝存在4%以上的大縱坡，因此應盡可能避免這個問題的發生。

（3）經濟性強，相對于大跨徑鋼橋面鋪裝方案，該鋪裝方案初期建設投入降低20%以上，后期維修簡單，成本較低，全壽命周期內經濟性強。

2 新型鋼橋面鋪裝方案工程應用

嘉閔高架南延伸段SW匝道，設置了一聯50 m的鋼箱梁結構，橫截面寬8.6 m，總面積約為450 m2。實施新型耐久鋪裝，施工工藝包括噴砂除銹、防腐層施工、防水層與粘結層施工、瀝青混合料施工，施工質量要求應滿足表2的要求。

表2 鋼橋面鋪裝施工過程中質量要求一覽表

2.1 噴砂除銹

開工后，對鋼橋面進行表面清理。包括鋼板表面油污的檢查及清除，粉塵記號、油漆等表面附著物及雜物的清除。現場做到表面無油、無雜質。

拋丸除銹是目前最有效的鋼結構表面處理方法，SW匝道鋼橋面采用密閉式拋丸除銹法，施工面積不大，現場采用1臺國產拋丸設備（配備發電機），另外備用1臺拋丸設備。該設備單機拋丸寬度為800 mm。正式噴砂除銹施工前，首先確認施工環境（大氣相對濕度、鋼板表面溫度、鋼板露點）以滿足施工要求（見表3）。

所有施工條件滿足后，方可進行施工。為保證橋面整體拋丸除銹的質量，采用1臺拋丸機施工，往返多次，直至將整塊預定面積拋丸完畢，達到規定的清潔度Sa2.5級，粗糙度60～100 μm要求，現場拋丸遍數在2遍左右。對真空拋丸后少量漏砂，隨時緊跟清除。不適于拋丸的少數部位使用機械打磨處理，處理的等級為清潔度St3.0級。

圖2為施工現場鋼板清潔度、粗糙度比對和測試之實景。

表3 拋丸作業環境要求一覽表

圖2 施工現場鋼板清潔度、粗糙度比對和測試之實景

2.2 防腐底涂施工

采用吸塵器去除噴砂處理后的鋼板表面的浮灰。防腐底涂施工采用短毛滾筒滾涂，邊角處預涂和少量補涂時采用刷涂。安排專人進行底漆的調配。調配前用攪拌機充分攪拌A組分，然后緩慢加入B組分，并充分攪拌兩組分（包括側面和底部），混合后攪拌至少3 min。在施工過程中，根據施工面積計算底涂用量，做到現配現用。噴砂除銹的鋼板表面立即施工環氧底涂，防止表面出現新的銹斑。施工現場采用人工滾涂施工。

施工時使用濕膜卡連續自測濕膜厚度，施工現場濕膜厚度普遍為100～125 μm（見圖3）。

圖3 現場施工與濕膜厚度的測試之實景

在施工現場成型同條件養護試件，采用拉開法測試底漆的附著力，養護時間為24 h以上，測試結果如表4所列。現場測試拉拔強度4點，所有測試值均大于5 MPa，滿足鋼橋面鋪裝設計要求。

2.3 防水粘結層的施工

施工工藝流程：清潔底涂表面——混合環氧樹脂A與B組分——施工環氧樹脂防水層——施工熱融顆粒粘結層（見圖4、圖5）。

表4 施工現場拉拔強度測試結果（底涂）一覽表

圖4 防水層的施工之實景

圖5 熱融顆粒撒播后的鋼橋面之實景

安排專人進行防水層的調配。在調配前，用攪拌機充分攪拌A組分，然后緩慢加入B組分，并充分攪拌兩組分（包括側面和底部），混合后攪拌至少3 min。在施工中，根據預備施工的面積計算適當的防水層使用量，做到現配現用，避免造成防水層材料的浪費。

在施工過程中，將攪拌好的環氧樹脂均勻地倒在施工面上，用帶齒刮板將防水層均勻地刮開，然后再用消泡滾筒將攪拌時帶入防水層的空氣盡量排出。施工人員隨時用濕膜卡測試防水層的濕膜厚度，現場測試值普遍在1.1～1.3 mm，滿足防水層膜厚大于1.0 mm的設計要求。

在施工完成環氧樹脂防水層后10 min內，按照0.8 kg/m2的用量，采用人工撒播將黏結層顆粒均勻地拋灑在尚未固化的防水層上，按照單位面積控制黏結層的用量。

在施工現場成型同條件養護試件，采用拉開法測試防水層的拉拔強度，測試結果如表5所列。現場測試拉拔強度3點，養護時間為48 h以上，所有測試值均大于5 MPa，滿足鋼橋面鋪裝設計要求。

表5 施工現場拉拔強度測試結果（防水層）一覽表

2.4 瀝青鋪裝施工

分別施工鋪裝上層與下層，高粘瀝青SMA-13的施工過程如圖6所示，現場采取兩臺攤鋪機組成梯隊作業，前后兩攤鋪機相距15m左右。施工現場高粘瀝青SMA-13混合料的攤鋪溫度在165℃左右。

圖6 瀝青鋪裝SMA-13的施工過程之實景

3 結語

針對城市鋼橋點多、面廣、量少的特點，采用新型耐久的鋼橋面鋪裝技術，分別采用環氧云母防銹，大劑量無溶劑環氧樹脂防水和熱融顆粒粘接，從而保證鋪裝下部的長效性。鋪裝采用細粒式密實型高粘度瀝青混合料保證密水性、柔韌性、高溫穩定、抗滑性能，并利于后期養護維修。在嘉閔高架南延伸段SW匝道完成了工程應用，目前應用效果良好。

[1]重慶交通科研設計院.公路鋼箱梁橋面鋪裝設計與施工技術指南[M].北京：人民交通出版社，2006.

U448.36

B

1009-7716（2017）12-0188-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.052

2017-06-30

王浩（1968-），男，上海人，高級工程師，從事市政工程設計咨詢工作。