安海灣特大橋ERS 鋼橋面鋪裝技術(shù)的質(zhì)量控制措施

王登輝

(福建省高速公路達(dá)通檢測有限公司，福州 350005)

1 工程項(xiàng)目ERS 鋪裝結(jié)構(gòu)層

安海灣特大橋位于泉州晉江市東石鎮(zhèn)與泉州南安市石井鎮(zhèn)之間的安海灣海域，安海灣特大橋主橋?yàn)榭傞L度570 m 的鋼-混組合連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑組合為135 m＋300 m＋135 m，其中鋼箱梁吊裝段長度103 m。 鋼箱梁段ERS 鋪裝中，E 為鋼橋面板拋丸除銹后澆筑的環(huán)氧碎石粘結(jié)層EBCL，R 為采用3.0 cm 厚的樹脂瀝青混凝土RA10，S 為上面層采用4 cm 厚的SMA 鋪裝；在E 和R 層之間需灑布RA 樹脂瀝青粘結(jié)層， 在R 和S 層之間需灑布熱固性環(huán)氧瀝青粘結(jié)層。 其中鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面及鋼鋪裝大樣分別見圖1～2。

圖1 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(單位：cm)

圖2 鋼鋪裝大樣(單位：cm)

2 材料選擇及試驗(yàn)技術(shù)要求

2.1 EBCL 材料性能指標(biāo)

EBCL 界面膠結(jié)料由A、B 兩組分組成， 兩組分按照1∶1 的比例進(jìn)行混和，攪拌均勻后涂布于鋼板表面。 本項(xiàng)目所使用的EBCL 膠料試驗(yàn)方法采用JT/T 1131-2017《鋼橋面鋪裝冷拌樹脂瀝青》規(guī)程[1]，試驗(yàn)結(jié)果符合DB33/T 2012-2016《樹脂瀝青組合體系ERS 鋼橋面鋪裝施工技術(shù)規(guī)范》[2]要求，如表1 所示。

表1 EBCL 界面膠結(jié)料試驗(yàn)結(jié)果

在EBCL 膠料上面撒布的3～5 mm 粒徑的玄武巖碎石，撒布量為2.5～4.5 kg/m2。 其中試驗(yàn)結(jié)果也符合DB33/T 2012-2016 規(guī)范技術(shù)要求[2]，如表2 所示。

表2 EBCL 3～5 mm 碎石試驗(yàn)結(jié)果

2.2 RA10 混合料層材料、配合比設(shè)計(jì)及性能要求

2.2.1 拌合和灑布用RA 膠結(jié)料性能要求

RA 膠結(jié)料由A、B 兩組分按1∶1 的比例混和、固化后生成RA 膠結(jié)料。 RA 粘結(jié)層灑布用膠結(jié)料與拌合用膠結(jié)料相同。 其主要性能應(yīng)符合DB33/T 2012-2016 規(guī)范要 求[2](表3)。

表3 拌合和灑布用RA 膠結(jié)料主要性能

2.2.2 RA 混合料的集料

RA10 層0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm 碎石采用玄武巖石料。各檔材料技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合JTG F40-2004 規(guī)范要求[3](表4～6)。

表4 粗集料試驗(yàn)結(jié)果

表5 0～3 mm 細(xì)集料試驗(yàn)結(jié)果

表6 礦粉試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 RA 混合料級配和油石比

一般RA 混合料厚度≥2.5 cm 時(shí)，選RA08 或RA10，厚度小于2.5 cm 時(shí)，選RA05。 本項(xiàng)目采用RA10 進(jìn)行樹脂瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)， 選定最佳油石比為7.8%，礦料級配比例為(0～3)mm∶(3～5)mm∶(5～10)mm∶礦粉∶炭黑=45∶14∶36∶5∶0.1，其結(jié)果應(yīng)符合DB33/T 2012-2016《樹脂瀝青組合體系ERS 鋼橋面鋪裝施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定[2]。

2.2.4 RA10 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)及性能驗(yàn)證檢測結(jié)果

樹脂瀝青混合料(RA)采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)，目標(biāo)配合比可直接用于生產(chǎn)， 相關(guān)配合比試驗(yàn)方法應(yīng)符合JTG F40 的要求， 技術(shù)要求應(yīng)符合DB33/T 2012-2016《樹脂瀝青組合體系ERS 鋼橋面鋪裝施工技術(shù)規(guī)范》9.5.2 規(guī)定[2](表7～11)。

表7 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表8 RA10 瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度檢測結(jié)果

表9 RA10 瀝青混合料凍融劈裂殘留強(qiáng)度比檢測結(jié)果

表10 RA10 瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度檢測結(jié)果

表11 RA10 瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變檢測結(jié)果

2.3 SMA-13 原材料、配合比設(shè)計(jì)及性能驗(yàn)證

通過SMA-13 原材料試驗(yàn)、礦料級配試驗(yàn)，按照3 個(gè)不同油石比試驗(yàn)確定設(shè)計(jì)瀝青含量。得到最佳油石比后，按最佳油石比及選定的設(shè)計(jì)級配進(jìn)行水穩(wěn)定性、 謝倫堡析漏、肯塔堡飛散試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)及彎曲試驗(yàn)，檢測結(jié)果應(yīng)符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[3]及DB33/T 2012-2016《樹脂瀝青組合體系ERS 鋼橋面鋪裝施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定[2]，如表12 所示。

表12 SMA-13 瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果匯總表

綜上所述， 該SMA-13 目標(biāo)配合比礦料比例為1#(9.5～13.2)mm 碎石∶2#(4.75～9.5)mm 碎石∶3#((0～4.75)mm 機(jī)制砂∶礦粉=45.0%∶33.0%∶13.0%∶9.0%， 最佳瀝青用量為5.84%(油石比為6.2%)，抗剝落劑摻量0.3%，纖維摻量為0.32%時(shí)，同時(shí)在瀝青拌合站按照SMA-13 目標(biāo)配合比比例上料，取熱料進(jìn)行篩分，得出熱倉料級配比例，按最佳瀝青用量進(jìn)行混合料性能指標(biāo)驗(yàn)證試驗(yàn)， 得出SMA-13瀝青混合料的各項(xiàng)指標(biāo)(表13)均符合本項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)文件技術(shù)要求。

表13 SMA-13 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)及水穩(wěn)定性結(jié)果匯總

3 嚴(yán)格控制施工工藝質(zhì)量

本項(xiàng)目依據(jù)JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[3]、交公便字[2006]274 號(hào)《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工指南》[4]、DB33/T 2012-2016《樹脂瀝青組合體系ERS 鋼橋面鋪裝施工技術(shù)規(guī)范》[2]結(jié)合ERS 鋪裝特點(diǎn)按分步驟施工工藝實(shí)施，各工藝要點(diǎn)做到精準(zhǔn)把控，現(xiàn)場質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，各施工工藝質(zhì)量技術(shù)措施控制如下：

3.1 拋丸打砂除銹施工工藝措施

⑴拋丸前對鋼板表面采用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行清潔處理，確保鋼板表面干燥、無污染等。

⑵拋丸車以1.5 m/min 速度進(jìn)行拋丸除銹工作，拋丸需采用圓形鋼丸或圓形鋼丸+柱形鋼丸混合拋丸2 遍。

⑶鋼板經(jīng)拋丸處理后， 需現(xiàn)場檢測拋丸除銹后鋼板表面的清潔度和粗糙度，表面清潔度需達(dá)到Sa3.0 級。 施工時(shí)清潔度按Sa3.0 級控制，粗糙度最小值95 μm，滿足80～120 μm 技術(shù)要求。

3.2 EBCL 層施工工藝措施

⑴拋丸施工經(jīng)粗糙度和清潔度檢測達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)立即進(jìn)行EBCL 膠結(jié)料的涂布施工。 在EBCL 施工前，提前準(zhǔn)備好電子秤、攪拌機(jī)、鐵桶、刮刀、鞋套等小型工具。

⑵在刮涂EBCL 層時(shí)， 現(xiàn)場管理人員要求操作工人服裝、工具干凈，安排工人做好交通布控、引導(dǎo)，防止外來人員的進(jìn)入工作區(qū)。

⑶在施工過程中，操作工人戴好腳手套、圍好毛巾，確保鋼板清潔， 避免施工人員汗?jié)n滴落鋼板表面造成污染；同時(shí)施工過程中嚴(yán)把安全關(guān)，杜絕安全事故發(fā)生。

⑷項(xiàng)目組派專人對施工日天氣進(jìn)行查詢， 確保施工及固化期間天氣晴朗、沒有降雨。如果EBCL 在表干前受到雨淋應(yīng)鏟除，重新拋丸涂布。

⑸采用色筆在鋼板上點(diǎn)畫網(wǎng)格線， 按照EBCL 設(shè)計(jì)用量稱量相應(yīng)的膠結(jié)料，由人工均勻涂布在方格網(wǎng)內(nèi)，要求0.9～1.1 kg/㎡一次涂布完成。

⑹EBCL 膠結(jié)料A、B 組分比例應(yīng)嚴(yán)格按照廠家提供的比例進(jìn)行混合， 涂布前采用電動(dòng)攪拌機(jī)人工攪拌均勻才能使用。

⑺EBCL 刮涂均勻后， 立即在膠結(jié)料表面撒布一層3～5 mm 單粒徑的石子， 使之完全與EBCL 膠料一起固化，石子采用機(jī)械撒布，人工輔助。 撒布后的碎石表面做到碎石分布均勻、滿布不重疊、無堆積，石子的撒布量根據(jù)試驗(yàn)段石子人工撒布量約為3.2 kg/m2(設(shè)計(jì)圖紙要求2.5～4.0 kg/㎡)。EBCL 膠料涂布和碎石撒布前預(yù)留橋面兩側(cè)護(hù)欄底座，其周圍進(jìn)行碎石人工撒布。

⑻撒布碎石后， 試驗(yàn)室人員應(yīng)在小鋼板上現(xiàn)場成型EBCL 膠料的拉拔試件并進(jìn)行同部養(yǎng)生，其后檢測EBCL膠料固化二天后的現(xiàn)場拉拔強(qiáng)度， 檢測結(jié)果大于設(shè)計(jì)拉拔強(qiáng)度10MPa，并記錄好膠料養(yǎng)生期間天氣變化情況。

⑼施工結(jié)束后， 施工人員對場內(nèi)剛結(jié)束的EBCL 層進(jìn)行封閉處理，避免施工車輛對EBCL 層進(jìn)行擾動(dòng)，破壞EBCL 層整體強(qiáng)度。

3.3 RA10 層施工工藝措施

RA10 樹脂瀝青混合料開始施工前需具備以下基本條件： 一是RA10 的配合比設(shè)計(jì)已經(jīng)完成并得到監(jiān)理的批準(zhǔn)，混合料各項(xiàng)指標(biāo)均可滿足設(shè)計(jì)要求；二是EBCL 已經(jīng)固化達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度； 三是拌合及攤鋪碾壓設(shè)備調(diào)試完成且狀態(tài)良好。

⑴EBCL 界面涂RA 膠料

為保證EBCL 和RA10 之間的粘結(jié)可靠， 在施工RA10 前，對已固化的EBCL 層頂面進(jìn)行清理，清除多余松動(dòng)石料。 RA10 混合料攤鋪前在EBCL 層頂面采用人工地刷均勻涂布防水粘結(jié)層施工，RA 膠料人工涂布量為0.6kg/㎡以電子秤計(jì)量控制。 小面積施工或?qū)植柯⑻庍M(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，可采用人工涂布方式進(jìn)行。操作人員根據(jù)設(shè)計(jì)灑布量稱取相應(yīng)重量的RA 膠結(jié)料傾倒于被涂布的相應(yīng)面積上，并用毛刷將RA 膠結(jié)料涂刷均勻。

⑵RA 混合料的拌合和運(yùn)輸

①RA 混合料由0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm 3 種規(guī)格的碎石、RA 膠結(jié)料A、B 組分、外加礦粉和炭黑粉攪拌均勻組成。RA 混合料攤鋪碾壓并固化后形成致密的不透水鋪裝結(jié)構(gòu)。 其中RA10 膠料分A 和B 兩組分組成，生產(chǎn)時(shí)將定量小桶的A、B 膠料倒入對應(yīng)的A、B 膠斗內(nèi)泵送至膠料混合罐進(jìn)行A+B 的攪拌，攪拌時(shí)間為70s。當(dāng)稱量好的三種石料和人工投放的礦粉、 炭黑進(jìn)入拌和鍋并干拌均勻后放入攪拌好的A+B 膠料， 進(jìn)行RA10 混合料的拌合生產(chǎn)， 干拌時(shí)間為10～15s， 濕拌攪拌時(shí)間為60～80s，保證RA10 混合料的拌合均勻，所生產(chǎn)的混合料性能應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求。

②拌和完畢的RA10 混合料直接放入運(yùn)料卡車，卡車裝運(yùn)混合料先裝卡車的后端然后再裝前端， 爭取先拌和完畢的混合料先攤鋪。 研究結(jié)果表明拌合的RA10 混合料有比較充裕的施工時(shí)間， 在2h 內(nèi)RA10 不會(huì)固結(jié)，運(yùn)輸、攤鋪碾壓的時(shí)間相對富余。同時(shí)自卸汽車到施工現(xiàn)場前需確保輪胎、車架等部位清洗干凈，避免給新路面造成二次污染。

⑶RA 混合料的攤鋪碾壓施工

①RA 混合料的攤鋪速度受制于拌合站的產(chǎn)量，不能任意加快。應(yīng)避免攤鋪機(jī)長時(shí)間等料攤鋪。攤鋪機(jī)行走速度為3 m/min，攤鋪一車料的時(shí)間不超過20 min。 也應(yīng)避免混合料運(yùn)輸車長時(shí)間等待攤鋪的不利情況。 攤鋪機(jī)應(yīng)均勻前行，盡量避免攤鋪施工停頓等料。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)應(yīng)選擇氣溫適宜的時(shí)間段進(jìn)行，15℃～30℃較為適宜。 過低的氣溫會(huì)使RA 混合料粘稠，攤鋪和碾壓阻力增加。 過高的溫度又會(huì)使RA 混合料固化結(jié)硬的速度加快， 攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的適宜時(shí)間縮短。

②為防止有RA 混合料長時(shí)間積存在攤鋪機(jī)角落結(jié)硬，形成不可壓實(shí)的“死料”，在攤鋪過程中要安排專人清理攤鋪機(jī)內(nèi)邊角部分的堆存料， 把堆積于熨平板內(nèi)的存料不斷前扒，及時(shí)攤鋪出去，使得攤鋪機(jī)內(nèi)邊角部分沒有RA 混合料長時(shí)間堆積。

③RA 混合料的攤鋪采用平衡梁方式控制攤鋪平整度和厚度。本項(xiàng)目RA 混合料的松鋪系數(shù)為1.2，但RA 混合料的實(shí)際的虛鋪高度與環(huán)境溫度、混合料等待時(shí)間、和熨平板的激振頻率等都有關(guān)系。在攤鋪施工時(shí)，施工技術(shù)員要不斷插深檢查實(shí)際的攤鋪虛高厚度， 預(yù)留足夠的厚度安全儲(chǔ)備， 確保碾壓后的RA 混合料鋪筑厚度不少于設(shè)計(jì)厚度。

④RA 混合料的碾壓采用膠輪壓路機(jī)和光輪壓路機(jī)的組合方式進(jìn)行。RA 混合料的密實(shí)度主要依賴輪胎壓路機(jī)揉搓碾壓獲得。 光輪壓路機(jī)的作用是為了消除膠輪碾壓痕跡，獲得RA 的平整度。當(dāng)RA 混合料蠕動(dòng)性良好時(shí)，膠輪壓路機(jī)碾壓4～6 遍，即可達(dá)到密實(shí)度要求。密實(shí)度達(dá)標(biāo)的RA 表面呈光亮致密的外觀。 密實(shí)度達(dá)標(biāo)后應(yīng)盡快采用光輪壓路機(jī)1～2 遍進(jìn)行收光收跡。

⑤RA 混合料的碾壓應(yīng)分段進(jìn)行，碾壓長度應(yīng)大致與每車料的攤鋪長度相一致。 碾壓應(yīng)由低到高，緊跟慢壓，逐漸橫移錯(cuò)位。 壓路機(jī)的前后停機(jī)返向時(shí)，要減速慢行，盡量避免破壞RA 混合料表面的平整度。 應(yīng)嚴(yán)格禁止壓路機(jī)在RA 頂面長時(shí)間?？?、緊急剎車或調(diào)頭轉(zhuǎn)彎，破壞RA 的平整度和外觀。 RA 混合料碾壓時(shí)采用少量植物油涂刷壓路機(jī)輪胎表面， 可有效防止出現(xiàn)混合料對膠輪的粘連。 同時(shí)應(yīng)混合料各種性能指標(biāo)邊施工邊檢測已滿足設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求。RA 混合料施工結(jié)束后一般需固化等待1～2 d 才能形成有效強(qiáng)度。 在混合料達(dá)到強(qiáng)度前應(yīng)禁止一切車輛通行。

4 SMA-13 層施工工藝措施

⑴在SMA 混合料攤鋪前， 提前進(jìn)行灑布瀝青粘層油。 首先應(yīng)對已固化的RA10 層表面進(jìn)行拋丸處置，去掉RA 層頂面的油污、雜質(zhì)等，使RA 層頂面裸露出新鮮的石料，然后，涂布熱固性環(huán)氧瀝青粘結(jié)層，灑布量為1.0～1.2 kg/㎡。 熱固性環(huán)氧瀝青由SMA 混合料的熱量幫助其固化，采用熱固性環(huán)氧瀝青作為粘結(jié)層將大幅提高SMA混合料與RA 層的粘結(jié)可靠性。

⑵SMA-13 混合料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓工藝與常規(guī)瀝青混合料施工工藝要求一致，其他施工特點(diǎn)為：

①改性瀝青和集料的加熱溫度以及SMA 混合料的溫度應(yīng)嚴(yán)格控制。 其施工溫度范圍見表14。

表14 溫度控制范圍

②SMA 混合料的拌和時(shí)間及加料次序?yàn)椋?加礦料、加礦粉、加纖維后干拌約10～15 s，加瀝青后濕拌30～40 s后出料，總生產(chǎn)時(shí)間控制至60～70 s，最終保證混合料出料能均勻裹附，無花白料。 SMA 混合料的攤鋪速度應(yīng)與拌合站產(chǎn)量相匹配，但一般不超過4 m/min。 SMA 混合料采用輪胎壓路機(jī)與水平震蕩的鋼輪壓路機(jī)組合方式進(jìn)行碾壓，碾壓效果比靜壓效果更佳。

5 總結(jié)

本文通過對鋼橋面ERS 鋪裝技術(shù)進(jìn)行原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、試驗(yàn)性能指標(biāo)等多項(xiàng)試驗(yàn)檢測研究，同時(shí)嚴(yán)格把控施工工藝質(zhì)量，使之符合現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到質(zhì)量控制目的。目前該橋已順利建成，并通過了交工驗(yàn)收。 主橋鋼橋面ERS 鋪裝層各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，為安海灣特大橋通車提供了質(zhì)量技術(shù)保障。