一種新型的鋼箱梁橋面鋪裝體系的應用

王建軍

摘要：目前鋼箱梁橋面鋪筑一般由防銹層、粘結層、瀝青混合鋪筑層構成，在國內現在常用的方法有三大類，第一類是以德國、日本為代表的高溫拌合澆筑式瀝青混合料，第二類是以美國為代表的環氧樹脂瀝青混合料，第三類以中國為代表的剪力釘+高韌高強輕集料混凝土。以上工藝各有優缺點，本文介紹的是與上述工藝不同鋼箱梁橋面鋪裝體系，改性環氧樹脂薄層+SMA瀝青混合料。該工藝施工簡單，機械化投入少，施工工期短，施工成本低的特點。

Abstract： At present， the steel box girder bridge deck is generally composed of a rust-proof layer， an adhesive layer， and an asphalt mixed pavement layer. There are three types of methods commonly used in China now. The first type is high-temperature mixing cast asphalt mixtures represented by Germany and Japan， the second type is epoxy asphalt mixtures represented by the United States， and the third type is shear nails + high toughness high-strength lightweight aggregate concrete represented by China. Each of the above processes has advantages and disadvantages. This article introduces a steel box girder deck pavement system different from the above process， a modified epoxy resin thin layer + SMA asphalt mixture. This process has the characteristics of simple construction， less mechanization investment， short construction period and low construction cost.

關鍵詞：防銹層;粘結層;瀝青混合層;高溫拌合澆筑式瀝青混合料;環氧樹脂瀝青混合料;剪力釘+高韌高強輕集料混凝土;改性環氧樹脂薄層+SMA瀝青混合料

Key words： anti-rust layer;bonding layer;asphalt mixture layer;high-temperature mixing cast asphalt mixture;epoxy resin asphalt mixture;shear nails + high-toughness and high-strength lightweight aggregate concrete;modified epoxy resin thin layer + SMA asphalt mixture

中圖分類號：U443.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）04-0151-03

0? 引言

莞番高速公路橋頭至沙田段施工第14合同段，主線樁號K55+315～K63+508.161，路段主線長約8.193km。共設置主線橋7656.4m/5座;匝道共設置涵洞9道，全線共設置互通式立交3處（厚街南互通、沙田東互通、沙田樞紐互通）。本項目設計鋼箱梁橋五座，分別為厚街1#高架橋、厚街南互通A匝道、厚街南互通B匝道、厚街南互通C匝道、厚街南互通D匝道，共計總面積5556m2。

1? 設計鋼箱梁橋面鋪裝結構層體系

莞番高速鋼箱梁橋面采用4cm上面層+4.5cm下面層的雙層SMA-13+1.5cm厚改性環氧樹脂薄層的鋪裝結構體系。

2? 各類材料的技術要求和參數指標

本工程所用的主要原材料有：聚氨酯改性環氧樹脂、精選粒徑為3～5mm的硬質輝綠巖碎石和熱熔型改性環氧樹脂，細粒式改性瀝青混合料SMA-13。

2.1 聚氨酯改性環氧樹脂

由于鋼箱梁橋面鋪裝的受力特性，對橋面鋪裝材料提出了更高的性能要求，由于鋼材的熱傳導快，要求鋪裝材料工作溫度在-20～80℃的范圍內，聚氨酯改性環氧樹脂具有環氧樹脂材料強度高、粘結力強，適應該溫度狀態下的優勢;同時也體現了聚氨酯材料高韌性的優勢。

①優良的粘接性能和隨動性能。

聚氨酯改性環氧樹脂對鋼結構的粘結力比常規環氧強更多，適應各種溫度。且具有良好的柔韌性。

②全面的保護功能。

聚氨酯改性環氧樹脂不吸水，具有隔水功能。抗化學侵蝕能力強，能夠完全保護鋼橋面板不受腐蝕。

③結構輕薄。

聚氨酯改性環氧樹脂鋪裝層薄，質量輕，可有效減輕橋梁負重，可延長橋梁使用壽命。

④施工便捷。

本產品施工方便、主要以人工為主，機械輔助，施工工序簡單，造價低。養護和維修過程非常便捷。

⑤綠色環保。

該產品中不揮發，不溶解，完全固化，對環境無影響，符合綠色、低碳、環保的理念。

2.2 防水粘結用熱熔型改性環氧樹脂

熱熔型改性環氧樹脂是針對瀝青鋪裝專用防水粘層系統。它是專門為高速公路和橋梁鋪設開發的超高柔韌性、超高粘結強度和優良防水性的聚合物材料。粘層系統在較短時間內初期硬化后，可以滿足施工車輛的通行和交通;在加鋪熱瀝青混合料時能迅速熔化和低粘，通過壓路機碾壓后樹脂材料可與瀝青混合料更好的浸潤和貼合以實現更優良的粘接作用。熱瀝青混合料提供的熱量可二次促進樹脂材料的固化和硬化，提高粘結性能。熱熔型改性環氧樹脂材料的優異柔韌性能是防水可靠性的根本保障。

2.3 輝綠巖

鋪裝層骨料選用輝綠巖，粒徑控制在3-5mm，該石料被廣泛用于港珠澳、虎門二橋等項目，其石料選材嚴格，加工前已剔除軟弱皮殼，干法去塵。壓碎值小于10%，含泥量小于0.5%。

2.4 瀝青

SMA-13上面層采用SBS（I-D）類的改性瀝青，針入度（25℃，100g，5s）40-60，瀝青和改性劑的質量符合規范和設計要求。

2.5 集料

上面層集料由貴港市高速礦業有限公司提供，所用木質纖維供應廠家為深圳弘路實業有限公司。上面層使用輝綠巖，集料采用石質堅硬、潔凈、干燥、表面粗糙、無風化、無雜質、有棱角優質石料顆粒，集料的粘附性達到5級，當達不到要求時，應摻加水泥、消石灰等抗剝落劑措施，其用量經試驗確定。

2.6 礦粉

礦粉選用龍門縣平陵鎮豐帆石灰粉廠生產的礦粉。經檢驗該礦粉符合施工圖設計文件及《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004 “瀝青混合料用填料質量要求”。

3? 施工方法和工藝流程

3.1 基面清理

在進行鋼橋面板清洗前，先進行外觀檢查，確保其表面無焊接及鋼板缺陷，并記錄其表面上的銹蝕及污染程度與位置。把嚴重污染贓物，先用手動工具鏟除。把嚴重油污的地方，以除油劑作局部清洗，處理后的基面要求平整、干凈、干燥、粗糙度與構造深度滿足設計要求。

3.2 橋面拋丸

采用拋丸機對橋面鋪裝工作面進行拋丸處理，鋼橋面拋丸除銹達到清潔度Sa2.5級、粗糙度50～100μm。邊部或機械拋不到的位置采用手工打磨。拋丸施工區域禁止穿行。

3.3 防腐層施工

防腐防水層施工要緊跟拋丸施工后面，間隔不大于2小時，在正式施工前需要采用高壓空氣吹風機（森林滅火器）處理清掃。并對可能受樹脂污染的欄桿或者防撞墻等表面用塑料薄膜、膠帶或紙帶粘貼覆蓋保護起來。

樹脂拌和可以采用電動攪拌器在鋼桶內拌和，也可以采用無氣噴涂機機械拌和，優先選用機械拌和，這樣可以把設備和材料都放置在卡車上，邊走邊供料，混合好，計量稱重，再撒布于工作面上。

3.4 環氧樹脂鋪裝層施工

施工前對基面即防腐防水層表面進行清潔和清掃，不能有污漬和油污。并對可能受樹脂污染的欄桿或者防撞墻等表面用膠帶或紙帶粘貼覆蓋保護起來。同時標記出每次樹脂拌和數量對應的施工長度。

下層環氧樹脂薄層的樹脂用量為2.0±0.2kg/m2，骨料撒布量為10kg/m2，等20～60秒鐘待環氧樹脂自流平后;再過量撒布骨料，骨料撒布要求厚度均勻并100%全覆蓋，不能露底基面。

骨料清掃，盡量使用清掃設備和吸塵器。回收的骨料應安排專人負責檢查其是否干凈、無雜質，以方便再次使用。

上層環氧樹脂薄層的樹脂用量為4.0±0.2kg/m2，骨料撒布量為15kg/m2人員配置和材料準備與下層一致。不同之處是材料用量大，每天的施工面積加大。

如遇橋面坡度較大，流淌過快時，下層環氧樹脂薄層按施工效果添加30～60目石英砂，增加樹脂混合液的粘度，已滿足平整和均勻要求。石英石起始用量通過試鋪確定樹脂和石英石的比例，但此比例不是一成不變，因為施工的坡度在變、樹脂的粘度隨溫度也在變化，故前后場保持溝通，隨時調整石英石的添加比例，石英砂的使用原則：盡量少用，防止施工流淌即可。每平方米的樹脂用量必須保證，網格法控制，局部盡量均勻但用總量控制驗收。

待骨料清掃后，用樹脂、石英石和0.5mm～1mm的紅色陶瓷顆粒對所有邊角進行勾縫整形。樹脂用量每次不要超過3kg，用手槍鉆和小鋼桶，攪拌時間控制在5min內。出料細紗布過濾掉過于樹脂，分發給勾縫人員，盡快使用，理論上在15分鐘內完成。

3.5 熱熔型改性環氧樹脂防水粘層

待完成環氧樹脂薄層施工后，工作面養護和清掃結束后，在氣溫>15℃、空氣相對濕度小于85%的條件下，使用雙組份噴涂設備或者滾涂方式完成防水粘層施工。防水粘層樹脂用量按照1.5±0.3kg/m2控制。

3.6 改性瀝青混合料施工（SMA-13）

待熱熔型改性環氧樹脂防水粘層施工完成后，養護48小時，開始施工改性瀝青混合料（SMA-13），采用攤鋪機一次性攤鋪完成，配套合理的壓路機進行碾壓，施工工藝與常規瀝青混合料相同，待下次瀝青溫度達到常溫時，撒布SBS改性瀝青粘層油，鋪筑上層瀝青混合料面層（SMA-13）。

4? 改性環氧樹脂薄+SMA鋼橋面鋪裝的特點

目前，國內的鋼橋面鋪裝方案主要采用雙層SMA、澆筑式瀝青混凝土+SMA、環氧瀝青混凝土等方案，這三種施工工藝在一定程度上延緩了早期病害的發生，改善了橋面鋪裝的使用性能，提高了使用壽命，但其實際使用壽命有待進一步提高，后期的維修和保通措施還有待完善和開發。為此本項目通過引進國外先進鋪裝技術和材料技術，同時結合廣州黃埔大橋的成功案例，采用了與之一致的鋪裝體系即：聚合物改性環氧樹脂薄層加鋪SMA的鋼橋面鋪裝技術（簡稱ES）。

聚合物改性環氧樹脂薄層是一種由聚氨酯改性環氧樹脂作為粘結料涂刷于路表，其上撒布高強度的抗滑骨料，待樹脂固化反應后樹脂結合料作為連續相，骨料為間斷相并懸浮于結合料的聚合物混凝土，最終實現為一種高韌性、高強度、高抗剪的功能層。熱固型改性環氧樹脂薄層不但具有此“三高”能力，同時還具有耐高溫、隔熱的能力，這些理化特點正是實現瀝青鋪裝于鋼橋面板的界面過度需要。特別需要強調的是環氧樹脂薄層施工的工藝相對簡單可靠，質量控制相對準確可靠，故可以很好的實現設計師的設計意圖和設計目標。

參考文獻：

[1]JTGB01-2014，公路工程技術標準[S].

[2]JTGF80/1-2017，公路工程質量檢驗評定標準[S].

[3]TGF90-2015，公路工程施工安全技術規范[S].

[4]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[5]CJJ1-2008，城市道路工程施工與質量驗收規范[S].

[6]GB50728-2011，工程結構加固材料安全性鑒定技術規范[S].

[7]廣東省高速公路建設標準化管理指南[S].

[8]廣東省高速公路工程施工安全標準化指南.