鋼橋面超高性能混凝土鋪裝施工技術

陳 偉

（上海公路橋梁（集團）有限公司,上海市 200433）

0 引言

某城市高架道路的一條入口匝道為曲線鋼梁段，原橋面采用瀝青鋪裝。由于該匝道交通繁忙且多為重載車輛，因此導致瀝青鋪裝層出現了嚴重的推移和擁包現象，從而危害到橋梁結構及行車安全。為了避免類似病害再次發生，在維修時就必須提高橋面鋪裝與鋼梁面的結合性，同時提升橋面整體剛度，故最終決定采用超高性能混凝土作為橋面鋪裝來代替傳統的瀝青鋪裝。

1 工藝原理

傳統的瀝青鋪裝為直接在鋼梁表面攤鋪瀝青瑪蹄脂（SMA）混合料或者澆筑式瀝青（GA）混合料等。其瀝青鋪裝層依附在鋼梁上，本身強度很小，因此抗壓強度、抗拉強度等指標通常不作為瀝青混合料的技術要求。根據相關試驗，普通瀝青混合料的強度指標基本如表1所示。

表1 瀝青混合料的強度指標

超高性能混凝土工藝為在鋼梁表面直接澆筑8 cm超高性能混凝土作為鋪裝結構。其混凝土材料為一種超高性能水泥基復合材料，按照一定的工藝加水拌合，硬化后具有高強、高延性等類金屬特性。該材料性能如表2所示。

表2 超高性能混凝土性能指標

混凝土與鋼橋面的結合采用焊接抗剪釘的方式（剪力釘直徑16 mm、長45 mm），間距 400 mm×400 mm；再在上面鋪設直徑12 mm的鋼筋網，鋼筋網間距40 mm×40 mm。這一組合通過密布剪力釘加強混凝土與鋼橋面的結合，密布的鋼筋網加強鋪裝層的強度。這些布置充分利用了超高性混凝土高強度、高流動性的特點。

2 施工方案

2.1 施工流程

本工藝的施工流程如圖1所示。

2.2 施工工藝

2.2.1 道路封閉及原有瀝青層銑刨清理

（1）鋼橋面修復前，先按照交警部門以及相關規范要求，進行施工區域的圍封，由專業設施單位統一進行道路封閉工作。

圖1 施工流程圖

（2）道路封閉完成后用瀝青銑刨機將原鋼橋面上的瀝青混凝土鋪裝層銑刨干凈，原鋼梁表面的抗剪鋼筋予以保留利用。

（3）鋼橋面瀝青混凝土銑刨完畢后統一采用水刀將抗剪鋼筋部位殘余瀝青混凝土以及鋼梁頂面黏結層破除干凈。

（4）水刀破除工作完成后，對鋼梁表面進行清理，清理干凈后進入下一道除銹工序。

2.2.2 鋼橋面除銹

（1）由于除銹面積只有339 m2，工程量較小，因此采用手工除銹配合角向磨光機的方式進行除銹工作，除銹標準達到St2。

（2）除銹前先安排人工用刮刀或鏟刀去除疏松油漆和厚的鐵銹層。

（3）使用粗硬毛的機械鋼絲刷和紙制砂輪，對設施的表面進行對角打磨，并且使打磨的表面盡可能粗糙。

（4）對于設施的邊角部位，采用角磨機或人工用平銼刀等工具進行處理。

（5）打磨完成后，用棉紗對除銹后的鋼橋面進行整體擦拭清潔，并用壓縮空氣吹除微塵。

（6）鋼梁表面處理完之后，經各方檢查驗收達到St2等級。

2.2.3 焊接剪力釘

（1）在鋼梁表面焊接16 mm×45 mm剪力釘，間隔400 mm×400 mm，施工前先進行放線定位。

（2）施焊時配備專用的栓焊設備，配備JSS2500型栓焊機以及A-88J型焊槍，使用時嚴格控制焊接時間，同時加強對栓焊設備的維護和保養，確保其保持良好的焊接性。

（3）施工時嚴格按照栓釘焊接工藝要求。

2.2.4 鋼筋施工及傳感器布置

（1）鋼筋施工前在場外預制鋼筋網片，使用時運至現場搭接、綁扎。

（2）現場鋼筋施工時，首先在橋面上進行放線定位，確定鋼筋網片位置及其接頭布置。

（3）鋼筋現場綁扎之前先核對網片的形狀、尺寸及接頭位置，綁扎用22號鍍鋅鐵絲。

（4）為了保證鋼筋的保護層厚度，采用塑料保護墊塊固定在鋼筋下方，確保厚度均勻。

（5）標線定位、固定應變和溫度傳感器，將引線固定并牽引到橋邊采集設備處。鋼橋面板上的傳感器直接在焊接剪力釘前完成固定安裝，鋪裝層中的溫度傳感器及鋪裝層表面的傳感器根據傳感器布置方案澆筑到預制混凝土墊塊中，用于控制埋置高度。

2.2.5 模板施工

（1）由于匝道橫向坡度2%，縱向坡度5%，超高性能混凝土施工流動性大，因此采用倒模的方式進行施工。混凝土澆筑前需在鋼橋面的兩邊和中間采用40 mm×40 mm槽鋼安裝三道軌道作為頂模滑動軌道，軌道上鋪設20根200 mm寬槽鋼，以此作為控制，每次施工4 m寬。混凝土澆筑時每10根為一組，隨澆隨移動。槽鋼之間采用螺栓連接，在下部混凝土不流動情況下由下向上依次倒模移動。橋面上焊12 mm對拉螺栓防止槽鋼上浮，軌道槽鋼隨澆隨取。模板平整度控制在5 mm以內，達到瀝青路面標準。

（2）混凝土的施工厚度通過三道槽鋼軌道來控制，每隔1.5 m在鋼橋面上焊接12 mm螺栓用于固定軌道。混凝土成型不流動后松掉螺栓取出軌道，采用人工修補平整。

（3）由于超高性能混凝土的流動性好、密實度高，因此模板接縫必須嚴密。槽鋼與槽鋼間采用夾雙面膠的方式進行密封處理。

（4）頂模覆蓋前再次用壓縮空氣對鋼橋面進行清潔。

（5）移動倒模必須嚴格控制時間，防止后澆筑的混凝土材料流淌到已澆筑的混凝土面上。

2.2.6 混凝土澆筑施工

（1）混凝土澆筑前先對鋼筋、模板及檢測系統進行檢查，驗收合格后方可澆筑。

（2）混凝土的澆筑量為26 m3，采用兩臺50型攪拌機進行現場自拌以及一臺P80泵進行泵送。根據攪拌機械和輸送泵性能結合實驗澆筑的情況，澆筑時間為24 h。因為混凝土需要連續施工，所以安排工人分兩班連續作業。考慮到超高性能混凝土的黏稠度比較大，可能造成攪拌設備和輸送設備故障，因此另外準備攪拌機和輸送泵各一臺作為備用。

（3）超高性能水泥基復合材料拌合前，各種施工設備必須調試完好，材料準備到位且輸送管必須先潤管。材料的攪拌作業由專人負責，技術人員旁站監督指導，嚴格按照澆筑配合比進行攪拌澆筑。

（4）超高性能混凝土的流動性良好，因此按照自下往上、先低后高順序澆筑，混凝土澆筑不留施工縫，一次成型。

（5）混凝土為自流平狀態，無需特別振搗，但可采用小型振動棒進行震動，加快混凝土延展。頂模部位通過人工利用榔頭輕輕敲打槽鋼，便于排放氣體。

（6）混凝土在初凝后及終凝前采用壓紋機在混凝土表面刻紋，刻痕深5 mm，寬5 mm，槽中心距22 mm，刻紋需做到整齊、統一、美觀。

（7）混凝土澆筑完后鋪設雙層塑料薄膜進行養護。

超高性能混凝土的施工與普通混凝土相比有較大區別。在拌合供料方面，普通混凝土通常需要添加水泥、粗骨料、細骨料、水和外加劑等材料，供料拌合過程比較復雜；而超高性能混凝土為單一粉末狀材料，只需加水拌合即可。在混凝土輸送方面，普通混凝土通常需要用泵車等大型設備泵送；而超高性能混凝土只需用小型泵即可輸送。在振搗方面，普通混凝土通常需要用平板振搗器或者振搗棒進行振搗；而超高性能混凝土完全無需振搗。

3 結語

該匝道段使用超高性能混凝土（UHPC）作為橋面鋪裝后，經過兩年多的重載交通運行，未發現明顯疲勞破壞狀況，其表面無明顯磨損、開裂現象。通過期間定期的監測數據采集分析，證明超高性能混凝土鋪裝層與鋼橋面結合良好，無推移脫空現象，橋面整體受力均勻。可見，相較于傳統的瀝青鋪裝，該工藝顯著提高了橋面鋪裝與鋼梁面的結合性，大幅提升了橋面整體剛度。