鋼橋面鋪裝施工技術(shù)在赤水河紅軍大橋的應(yīng)用

陳能強，彭 葦

(1.四川公路橋梁建設(shè)集團有限公司，四川 成都 610041；2.四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130)

0 前 言

正交異性鋼橋面板箱梁在我國開始大規(guī)模應(yīng)用，是在20世紀(jì)90年代，20多年間取得了輝煌成就，鋼橋面鋪裝技術(shù)也由最早的膠粉復(fù)合改性瀝青，發(fā)展到澆筑式瀝青混凝土、環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝等。在近10多年的研究發(fā)展期間，已有各類大跨徑鋼橋，結(jié)合自身工程特點，開展了橋面鋪裝專題研究。港珠澳大橋也針對鋼橋面鋪裝做了專題研究[1]。使得在現(xiàn)有鋪裝技術(shù)下，在一定程度上可延緩早期病害的產(chǎn)生，提高了使用壽命及使用性能。

但目前國內(nèi)鋼橋面鋪裝質(zhì)量仍存在較大問題，病害多在通車后1～2年內(nèi)產(chǎn)生，主要表現(xiàn)為疲勞開裂[2]、車轍以及鋼板預(yù)鋪裝層間滑移等，嚴(yán)重時影響到車輛通行及行車安全，進而會造成鋼結(jié)構(gòu)損傷。故在施工階段，如何采取相關(guān)措施進行有效控制，以保證鋪裝質(zhì)量是尤為重要的環(huán)節(jié)[3]。

1 工程概況

項目為貴州省習(xí)水縣境內(nèi)一條高速公路，東接蘭海國高，西連夏蓉國高，北則與G93成渝環(huán)線高速公路(江合線)相接。習(xí)水至古藺段橫跨川黔兩省的赤水河大橋是本項目重要控制性工程。全橋概略圖見圖1。

圖1 全橋概略圖(單位：m)

赤水河大橋主橋為雙塔單跨吊鋼桁梁懸索橋，纜跨布置為325 m+1 200 m+205 m，中跨1 200 m為鋼桁梁，中跨失跨比為1∶9.6。行車道橋面寬10.75 m。橋面鋪裝樣式為：甲基丙烯酸樹脂防水+澆筑式瀝青混合料GA10+高彈改性瀝青SMA13，以提高整體性、熱穩(wěn)定性及抗疲勞耐久性，防止早期病害的產(chǎn)生。

2 橋面鋪裝結(jié)構(gòu)

通過對赤水河大橋建設(shè)條件和施工環(huán)境進行分析，并與國內(nèi)類似工程比較，區(qū)別與傳統(tǒng)瀝青混凝土鋪裝樣式，本橋行車道采用鋪裝結(jié)構(gòu)如下：2 mm溶劑型瀝青粘結(jié)劑+3.5 cm的澆筑式瀝青混合料GAN10+改性乳化瀝青粘層+4.0 cm高彈改性瀝青SMA-13，總厚度7.5 cm，見圖2。

圖2 主橋橋面鋪裝圖

經(jīng)試驗研究和國內(nèi)外大量工程驗證，本工程采用甲基丙烯酸樹脂作為防水粘結(jié)層[4]，該材料在國內(nèi)部分橋梁進行了應(yīng)用，如池州長江公路大橋，由于該材料層間粘結(jié)強度較高，同時耐候性及防腐效果好，不易滲水，在近年得到了廣泛的應(yīng)用。

鋪裝防水粘結(jié)層以上為保護層、瀝青粘層及路面磨耗層。為保證主要鋪裝保護層的使用耐久性及抗疲勞性能，該層采用澆筑式瀝青混凝土(GA10)，孔隙率小于1%，并在其上撒布粒徑為10～15mm的碎石。

選用厚度40mm高彈瀝青 SMA-13作為磨耗層，充分利用其良好的化學(xué)性能，以提高路面的抗滑及穩(wěn)定性、路面平整度等。同時，在GA10 與 SMA-13鋪裝層之間灑布改性乳化瀝青，增強瀝青混凝土鋪裝上下層之間的結(jié)合力。

3 主要施工流程(見圖3)

圖3 橋面鋪裝主要施工流程圖

在橋梁主梁結(jié)構(gòu)部分架設(shè)焊接并驗收合格后，進行橋面鋪裝施工。具體施工分為以下步驟。

1)鋼板噴砂除銹。對鋼橋面進行表面預(yù)處理，確保鋼橋面板的外觀滿足規(guī)范要求后，采用打砂機噴砂除銹，表面清潔度應(yīng)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2)防水粘結(jié)層：①在第一步鋼橋面噴砂除銹檢驗合格后，噴涂丙烯酸防腐底漆；②防腐底漆固化后，噴涂甲基丙烯酸甲酯樹脂膜；③在噴涂結(jié)束約1 h(23 ℃)，應(yīng)立即噴涂丙烯酸樹脂粘結(jié)劑。

3)澆筑式瀝青混合料GA10。澆筑式瀝青混合料GA10施工主要有拌和、運輸、攤鋪三個步驟。混合料在拌和后，經(jīng)專門的運輸設(shè)備運送至現(xiàn)場，在進行流動性試驗并符合設(shè)計要求后，使用澆筑式專用攤鋪機進行攤鋪。

4)高彈性改性瀝青混合料SMA13。拌和樓生產(chǎn)改性瀝青SMA混合料后，以載重10 t以上的自卸車運輸，按指定路線進入施工現(xiàn)場進行攤鋪，同時碾壓必須緊跟攤鋪機進行碾壓，分為初碾、復(fù)碾與收跡碾壓。

5)在完成主要鋪裝工序后，進行施工縫的設(shè)置處理與邊緣防、排水處理，對行車道鋪裝表面層進行壓實。壓實3～5d后，可逐步開放交通。

4 主要鋪裝施工工藝

在橋面鋪裝各個施工步驟中，施工工藝的好壞對于鋪裝效果具有最為直接的影響。

4.1 鋼橋面涂裝前表面處理

1)對焊接成型鋼橋面進行必要檢查，如表面外觀等，應(yīng)確保無毛刺、焊瘤等，如有，應(yīng)及時按要求進行清除。

2)進行除銹工作時，本環(huán)節(jié)工藝對溫度較敏感。應(yīng)控制環(huán)境溫度高于大氣露點3 ℃，相對濕度應(yīng)小于或等于85%。若遇下雨、潮濕等濕潤氣候時，嚴(yán)禁進行作業(yè)。

4.2 防水粘結(jié)層

鋼橋面板表面防水粘結(jié)材料分兩層涂抹：①第一層涂抹時需保證氣溫在10 ℃以上，鋼板溫度70 ℃以下，并在除銹清潔后2 h之內(nèi)進行，避免產(chǎn)生新的銹斑，完成后需要3 h以上的養(yǎng)生；每次涂抹 0.15～0.2 L/m2，總的涂抹量標(biāo)準(zhǔn)為0.3～0.4 L/m2，嚴(yán)禁過多涂抹；②第二層涂抹時氣溫應(yīng)在50 ℃以下，且涂抹方向與第一層的涂抹方向垂直。第二層施工后，至少要養(yǎng)護12 h方可進行下道工序。

4.3 拌和站的控制

1)生產(chǎn)過程中要注意配比管理、溫度控制檢測、礦粉及聚合物摻加、瀝青用量等的控制。

2)混合料拌和溫度控制：出料溫度按220℃～250℃目標(biāo)控制。

4.4 澆筑式瀝青混凝土施工

1)澆筑式改性瀝青生產(chǎn)。澆筑式改性瀝青在現(xiàn)場加入改性劑后，融脹10 min，通過膠體磨研磨5～6 h加工而成，后將TLA瀝青按25%的比例加入存放于瀝青罐中用于生產(chǎn)。

每加工一釜改性瀝青應(yīng)用涂膜、撕膜法檢驗是否均勻。加工后如儲存24 h以上，進行低溫(150 ℃)攪拌儲存，如超過48 h，應(yīng)冷卻儲存。但在施工前必須升溫到175℃～185 ℃攪拌至少30 min后方可使用。

2)澆筑式瀝青混凝土拌和。在Gussasphalt混合料拌和過程中，對溫度和時間均有較為嚴(yán)格的要求。表1～2經(jīng)試驗段驗證，在滿足設(shè)計要求的同時，降低了施工的難度。因此，表1～2數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)鋼橋的大面積施工。

表1 拌和溫度及拌和時間

配合比：5～10 mm∶2.36～4.75 mm∶0～2.36 mm∶礦粉=30∶21.1∶21.6∶27.3油石比=8.4。

拌和結(jié)束后，必須及時對設(shè)備進行清理并隔離保護。

表2 現(xiàn)場澆筑式瀝青混凝土測試

3)現(xiàn)場施工管理。

(1)按照相關(guān)工序安排，應(yīng)提前30min將攤鋪機進行預(yù)熱至160 ℃～200 ℃。

(2)邊側(cè)限制：為防止混合料在攤鋪時產(chǎn)生側(cè)向流動，設(shè)置邊側(cè)限制擋板，如采用鋼模板，鋼制擋板約30 mm厚、50 mm高，并由專門人員進行循環(huán)布置。

(3)厚度控制方法：對攤鋪機的行走軌道進行相對高程測量，一般采用兩點控制第三點的方法，然后用竹膠板對軌道進行找平處理。

(4)運輸方式：根據(jù)地區(qū)間施工經(jīng)驗，多使用專門的運輸設(shè)備Cooker。

(5)現(xiàn)場攤鋪：攤鋪機在預(yù)定位置準(zhǔn)備妥當(dāng)，待Cooker將混合料運至攤鋪機平板的正前方。隨著卸料槽緩慢傾卸，攤鋪機布料板左右移動，攤鋪混合料。

(6)撒布碎石：澆筑式瀝青混凝土降到合適的溫度(不小于195 ℃)，兩側(cè)以人工撒布方式緊跟攤鋪機，撒布4.95～9.5 mm或者9.5～13.2 mm的碎石(用量為3～6 kg/m2)。

4)澆筑式接縫、邊界的特殊處理。

(1)橫向施工接縫。橫向施工接縫的處理需采用人工處理。將混合料抹平，并對混合料接觸擋板的位置進行敲打，保證混合料與擋板間隙填充密實。

(2)縱向接縫。由于邊側(cè)的擋板后期拆除時，易與混合料產(chǎn)生粘結(jié)，故需事先在擋板上涂刷隔離劑，并按相關(guān)施工規(guī)范要求，混合料達(dá)到一定強度后，拆除擋板。

4.5 上面層混合料的拌制

1)拌和工藝。改性瀝青混凝土料的拌和對級配控制、細(xì)料數(shù)量及類型、瀝青的儲存、布袋式儲存器等細(xì)節(jié)要求更嚴(yán)格。石料的加熱溫度在180℃～200 ℃，改性瀝青混合料的出料溫度高，一般控制在175℃～185 ℃，要求出料溫度高于195 ℃廢棄。

2)運輸。運輸車需事先清理干凈，并在車箱底板及側(cè)面涂一層1∶3的薄層柴油水混合液，涂液不得積聚在車箱底部。

3)攤鋪。攤鋪前應(yīng)先加熱熨平板使其溫度不低于100 ℃。采取梯隊聯(lián)合作業(yè)，攤鋪層的縱向接縫采用熱接縫，避免出現(xiàn)縫痕。采用非接觸式平衡梁控制松鋪厚度與平整度，松鋪系數(shù)設(shè)定為 1.2。

4)壓實。瀝青混合料的碾壓工作一般分為初壓、復(fù)壓、終壓三個階段。初壓時一般采用兩輪雙驅(qū)動鋼輪壓路機，碾壓時先以1.5～3 km/h速度碾壓一遍，使混合料得到初步穩(wěn)定。復(fù)壓碾壓速度應(yīng)控制在3.5～4.5 km/h為宜，壓實遍數(shù)按試驗路確定的遍數(shù)進行，要碾壓至穩(wěn)定無顯著輪跡為止。復(fù)壓緊跟在初壓后進行，該階段應(yīng)嚴(yán)格控制混合料的壓實度。終壓工作采用雙驅(qū)動鋼輪壓路機靜壓，速度2.5～3.5 km/h，主要目的為消除輪跡，確保路面平整度。

5)接縫處理。瀝青路面的常見病害，如裂縫、臺階等，多與施工工藝有關(guān)，對于道路使用性能及耐久性有較大影響。

縱接縫的處理方法：采用熱接縫，在進行攤鋪工作時，多對前段鋪裝預(yù)留的20～30 cm寬度進行騎縫碾壓，并保證碾壓次數(shù)及平整度。

橫接縫的處理方法：對于路面已經(jīng)出現(xiàn)的橫接縫，需鏟除接縫處不符合要求的部分，涂刷薄層瀝青，并用熱瀝青混合料將鄰近接縫處的已鋪瀝青混合料加熱。

4.6 配重施工

在下層PGA和上面層鋪裝施工時，左右幅應(yīng)配重施工。配重措施采用運輸車輛裝載碎石，經(jīng)過磅稱量重量，達(dá)到與施工機械及鋪筑材料一樣的重量。

5 結(jié) 語

針對赤水河大橋鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)，選擇合理的施工步驟與施工工藝，通過對整個施工流程中的重要節(jié)點進行分析總結(jié)，并編制了施工技術(shù)指南，從施工角度做好質(zhì)量控制，減少常見病害的產(chǎn)生。對國內(nèi)大跨徑單跨鋼桁梁懸索橋鋼橋面鋪裝施工具有一定的借鑒意見。

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