雙層高黏高彈性SMA鋼橋面鋪裝關(guān)鍵施工技術(shù)應(yīng)用分析

呂 冰

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

0 引 言

鋼橋面鋪裝層在行車荷載、風(fēng)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(yuǎn)較其他橋型結(jié)構(gòu)鋪裝復(fù)雜，鋼橋面板局部變形更大，各縱向加勁肋縱隔板、橫肋(或橫隔板)與橋面板焊接處出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中，這導(dǎo)致鋪裝層受力非常復(fù)雜，局部應(yīng)變較大。同時(shí)，鋪裝層所處由于位置特殊，在使用性能上又面臨著重量輕、黏結(jié)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、橋梁耐久性。通常在鋼橋面需要采用特殊的鋪裝方案，來提高橋面鋪裝質(zhì)量和壽命。目前世界上鋼橋面鋪裝使用效果較好的有三類：雙層改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt，SMA)；澆筑式瀝青混凝土(GA10)+高彈SMA；雙層美國環(huán)氧瀝青混凝土。

1 雙層高黏高彈性SMA鋼橋面鋪裝關(guān)鍵施工技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 SMA混合施工材料制備

為了確保此次工程施工的有序開展，需要在施工前進(jìn)行SMA混合施工材料的制備。SMA混合施工材料的原材料構(gòu)成及其購進(jìn)廠家見表1。

表1 SMA混合施工材料的原材料構(gòu)成及其購進(jìn)廠家

在完成對SMA混合施工材料的選擇后，借鑒盧浦大橋、浙江路橋、奉浦大道大橋以及金莊公路金匯港大橋方案，擬在鋼橋面鋪裝工程施工方案中增加一層特殊改性瀝青涂膜類防水材料，同時(shí)鋪設(shè)環(huán)氧樹脂和特殊改性瀝青防水，在其上層撒布碎石，以增強(qiáng)層間抗剪強(qiáng)度[1]。為確保本次施工達(dá)到規(guī)定的要求，制定如下施工材料實(shí)施方案，見表2。

表2 SMA混合施工材料鋪設(shè)施工方案

為了達(dá)到工程施工標(biāo)準(zhǔn)，選擇的熱熔型改性環(huán)氧樹脂需要具有二次熔化的特性，即環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑A、B組分可在常溫條件下混合，將其涂抹或噴灑到鋼橋面后，材料會在常溫下開始固化，達(dá)到表干程度以后，在涂布高溫?zé)崛厶厥飧男詾r青防水材料或攤鋪瀝青混合料的高溫作用下，樹脂膠膜會發(fā)生熔化(≥120 ℃)，此時(shí)黏結(jié)層在高溫下發(fā)生快速的固化作用，待溫度降到常溫時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)環(huán)氧黏結(jié)層與其上層的黏結(jié)，只有制備的SMA混合施工材料滿足鋼橋面鋪裝施工需求，才能確保竣工后工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

1.2 高彈性SMA攤鋪與碾壓

高彈性SMA攤鋪的施工步驟為：前期準(zhǔn)備→SMA混合施工材料攪拌→施工物料現(xiàn)場運(yùn)輸→高彈性SMA攤鋪→碾壓處理→成果養(yǎng)護(hù)與驗(yàn)收。為了確保攤鋪與碾壓工序?qū)嵤┑馁|(zhì)量，需要在施工過程中進(jìn)行高彈性SMA瀝青混合料溫度控制[2]。例如，對現(xiàn)場瀝青加熱區(qū)域進(jìn)行溫度調(diào)控，確保控制區(qū)域的溫度在175.0～185.0 ℃；對施工作業(yè)區(qū)域的物料集中加熱區(qū)域進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，確保此區(qū)域的作業(yè)溫度在190.0～210.0 ℃。在此基礎(chǔ)上，對攤鋪表層的溫度進(jìn)行控制，要求區(qū)段溫度>170.0 ℃，當(dāng)完成基礎(chǔ)面的攤鋪施工后，對其進(jìn)行開放處理，開放路段的溫度應(yīng)控制在50.0 ℃以內(nèi)。在具體施工中，控制設(shè)備與運(yùn)輸機(jī)器以勻速的方式前進(jìn)，進(jìn)行攤鋪位置的反復(fù)碾壓處理，以此確保攤鋪后的路面處于被夯實(shí)狀態(tài)。

1.3 鋼橋面鋪裝接縫位置處理

為進(jìn)一步提高施工質(zhì)量，在完成上述施工后，完成接縫位置處理。處理過程中，橫施接縫可全部采用平接縫，且接縫位置不得設(shè)置在箱梁橫隔板的正上方，與澆筑式底面層橫接縫錯(cuò)開1 m以上[3]。施工縫位置在鋪裝前可均勻涂抹層間黏結(jié)層的黏結(jié)材料。同時(shí)，在進(jìn)行平接縫切縫時(shí)，應(yīng)當(dāng)在混合料未完全冷卻的條件下，利用直尺檢測，確定切縫位置后利用鋸縫機(jī)割齊后鏟除[4]。針對縱向接縫可在現(xiàn)場攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，按照熱接縫處理方式，對接縫部位進(jìn)行處理，在此基礎(chǔ)上，將已完成鋪設(shè)的部位預(yù)留100～200 mm的寬度，此部分不對其進(jìn)行碾壓處理，并在完成初步處理后，將預(yù)留的區(qū)域作為工程后續(xù)施工的基準(zhǔn)面，在完成施工后，采用跨縫碾壓的方式，消除接縫邊緣的痕跡。

2 對比實(shí)驗(yàn)

通過本文上述論述，實(shí)現(xiàn)對雙層高黏高彈性SMA鋼橋面鋪裝關(guān)鍵施工技術(shù)的理論設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步驗(yàn)證該技術(shù)方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果，選擇將其與傳統(tǒng)施工技術(shù)應(yīng)用到相同施工項(xiàng)目當(dāng)中，開展對比實(shí)驗(yàn)。選擇將本工程鋼橋面鋪裝施工項(xiàng)目作為依托。本次實(shí)踐研究工程主橋?yàn)槿摻Y(jié)構(gòu) V形墩剛構(gòu)橋，本次鋼橋面鋪裝主要內(nèi)容為浦南運(yùn)河橋橋面，總長315 m。主橋?yàn)槿摻Y(jié)構(gòu) V形墩剛構(gòu)橋，跨徑布置為(40+70+40)m，橋?qū)?6.5 m；引橋上部結(jié)構(gòu)為等高連續(xù)鋼箱梁，引橋跨徑布置為(30+30)m，橋?qū)?6.5～32 m；南引橋跨徑布置為(35+35+35)m，橋?qū)?6.5 m。主橋面積為3 975 m2，引橋面積為4 596.5 m2。實(shí)驗(yàn)中的工程項(xiàng)目施工圖紙如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)中工程項(xiàng)目施工圖紙

按照圖1中內(nèi)容及相關(guān)施工要求，分別利用本文提出的施工技術(shù)和傳統(tǒng)施工技術(shù)完成施工。其中本文施工技術(shù)引入高彈性SMA鋼橋面鋪裝材料，傳統(tǒng)施工技術(shù)引入普通改性鋪裝材料。將施工后的相關(guān)結(jié)果記錄進(jìn)行對比，為了方便比較，選擇將兩種施工技術(shù)下各結(jié)構(gòu)在100 mm/min加載速率條件下的抗壓能力作為評價(jià)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文施工技術(shù)下各結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度均明顯高于傳統(tǒng)施工技術(shù)下各結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度。因此，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，本文在引入雙層高黏高彈性SMA鋼橋面鋪裝材料后的施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以進(jìn)一步提高施工質(zhì)量。

表3 兩種施工技術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

3 結(jié)束語

通過上述論述，明確了雙層高黏高彈性SMA鋪裝材料在工程施工項(xiàng)目中的應(yīng)用優(yōu)勢，在本文上述施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步確保施工質(zhì)量，在實(shí)際施工中還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)設(shè)備的配套和檢修、加強(qiáng)施工計(jì)劃管理，并保障后勤供應(yīng)。