GA-10澆筑式瀝青混凝土在石灣互通匝道橋的應(yīng)用研究

陳海榮，盧紅亮，伍貞蒸

(廣西北部灣投資集團(tuán)有限公司沿海高速公路分公司，廣西 南寧 535009)

0 引言

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，大跨徑橋梁數(shù)量不斷增多，特別是《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》實(shí)施以來，大跨徑橋梁不斷應(yīng)用于鐵路、公路和市政建設(shè)當(dāng)中。鋼結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)輕便、壽命長、施工快速等特點(diǎn)，在大跨徑橋梁中的應(yīng)用已十分普遍。大跨徑橋梁的橋面鋪裝分為水泥混凝土結(jié)構(gòu)和瀝青混凝土結(jié)構(gòu)。瀝青混凝土結(jié)構(gòu)行車舒適性良好、養(yǎng)護(hù)施工簡便，而普通瀝青混凝土在行車運(yùn)營一段時(shí)間后，由于鋼結(jié)構(gòu)自身的振動、伸縮變形、腐蝕等影響，混凝土?xí)霈F(xiàn)不同程度的裂縫、車轍、推移、泛油以及鋪裝層與鋼橋面脫層等病害[1]。因此，提高鋪裝層的施工質(zhì)量，對延長橋面鋪裝層的使用年限、保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)安全具有極其重要的作用。

1 工程概況

蘭海高速公路石灣互通是G75蘭海高速公路與G7212柳北高速公路之間的立體交叉樞紐型互通，為外轉(zhuǎn)彎半定向形樞紐互通。石灣互通樞紐匝道分別設(shè)A、C、G共3座匝道橋，其中A匝道橋第四聯(lián)長82.5 m(上跨G75)，C匝道橋第四聯(lián)長80 m(上跨G75)、第七聯(lián)長80 m(上跨G7212)，G匝道橋第二聯(lián)長80 m(上跨G75)均采用單箱多室式全焊鋼箱梁結(jié)構(gòu)，梁高1.8 m，寬13.6 m，梁段頂板厚18 mm，鋼箱梁橋面面積為4 386 m2。

鋼橋面鋪裝采用瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，總厚度為10 cm，由三層結(jié)構(gòu)組成：丙烯酸防腐漆(防腐層)+丙烯酸樹脂粘結(jié)劑和兩層甲基丙烯酸甲酯樹脂(防水粘結(jié)層)+3 cm GA-10澆筑式瀝青混凝土(保護(hù)層)+3 cm SMA-10高黏改性瀝青混凝土(下面層)+4 cm ARSMA-13橡膠復(fù)合改性瀝青混凝土(上面層)。

一般的鋼橋面鋪裝層采用兩層結(jié)構(gòu)，總厚度為7 cm。考慮到廣西沿海地區(qū)氣溫較高，鋼結(jié)構(gòu)伸縮變形量大，本項(xiàng)目增加3 cm SMA-10高黏改性瀝青混凝土作為應(yīng)變補(bǔ)償吸收層，以充分吸收鋼橋面的伸縮變形，延長鋪裝層整體壽命。

2 配合比設(shè)計(jì)

澆筑式瀝青混凝土是一種采用高溫(220 ℃～240 ℃)拌和而成，具有良好的流動性，可以直接澆筑攤鋪，不需碾壓成型的高密度、空隙率幾乎為0、均勻的瀝青混凝土[2]。混合料為連續(xù)密級配，含大量細(xì)料和瀝青，骨料之間沒有形成骨架結(jié)構(gòu)，屬于典型的密實(shí)懸浮結(jié)構(gòu)。按澆筑式瀝青混凝土技術(shù)性能要求，結(jié)合瀝青主材及碎石的調(diào)查，設(shè)計(jì)文件推薦混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)為0～5 mm∶5～10 mm∶礦粉=36%∶44%∶26%，油石比為7.8%。根據(jù)目標(biāo)配合比報(bào)告及原材料的供應(yīng)情況，最終本項(xiàng)目生產(chǎn)配合比為6～11 mm∶3～6 mm∶0～3 mm∶礦粉=20%∶20%∶31%∶29%；油石比為7.8%。粗(細(xì))集料為田東鑫盛石場的輝綠巖，礦粉由玉林市銀隆建材有限責(zé)任公司供應(yīng)。

3 施工工藝

根據(jù)設(shè)計(jì)文件和《公路鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T3364-02-2019)要求，本項(xiàng)目澆筑式瀝青混凝土施工工藝如圖1所示。

圖1 澆筑式瀝青混凝土施工工藝流程圖

3.1 噴砂除銹

鋼橋面在焊接完成后，受露天氣候影響，表面容易產(chǎn)生氧化銹蝕，如不進(jìn)行全面清除，將影響防腐層的效果。本項(xiàng)目采用自動無塵噴砂機(jī)進(jìn)行表面除銹，邊緣和噴砂機(jī)無法施工的區(qū)域可采用手提式打砂機(jī)施工。

噴砂除銹前，采用人工全面檢查鋼橋面板的外觀，發(fā)現(xiàn)表面存在銳邊、焊瘤、飛濺物和明顯不平整焊縫等缺陷問題，應(yīng)進(jìn)行徹底清理；施工殘留機(jī)油和其他污染物，要清洗干凈。噴砂除銹后面板表面的清潔度和粗糙度應(yīng)達(dá)到《公路鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3364-2-2019)的質(zhì)量要求[3]。

3.2 防腐層

根據(jù)《公路鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3364-2-2019)和《鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的技術(shù)要求，噴砂除銹檢驗(yàn)合格后，應(yīng)在4 h內(nèi)實(shí)施防腐底漆施工。當(dāng)濕度較大、降雨等原因造成表面返銹或間隔較大時(shí)應(yīng)再次進(jìn)行噴砂或打磨處理至相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行防腐底漆施工[4]。本項(xiàng)目采用人工滾筒滾涂丙烯酸防腐漆對橋面進(jìn)行防腐處理，用量≥200 g/m2。

3.3 防水粘結(jié)層

為了預(yù)防鋼橋面被雨水滲透腐蝕，最直接有效的方法就是設(shè)置防水層，隔斷滲透水接觸鋼板。本項(xiàng)目防水粘結(jié)層為噴涂兩層甲基丙烯酸甲酯樹脂，在防腐漆施工固化后進(jìn)行，干膜總厚度應(yīng)≥2 mm，總用量為2 500～3 500 g/m2。

甲基丙烯酸樹脂防水材料含兩種樹脂組分(A和B)和一種催化劑，施工前先將催化劑加入B組分充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅俸虯組分?jǐn)嚢鑷娡俊５谝粚油磕す袒罅⒓磭娡康诙樱繉訚衲ず穸葢?yīng)≥1.2 mm，間隔時(shí)間取決于現(xiàn)場施工溫度和天氣情況。

3.4 攤鋪澆筑

3.4.1 瀝青混合料生產(chǎn)

澆筑式瀝青混合料生產(chǎn)與普通混合料基本相同，只是將集料加熱溫度和出廠溫度提高。拌和前，將集料加熱到260 ℃～280 ℃，按配合比稱量后并加入礦粉，進(jìn)行干拌，干拌時(shí)間為30 s，然后將加熱至170 ℃的瀝青和直投母料加入至混合料中進(jìn)行濕拌，濕拌時(shí)間為60～90 s，拌和后出廠溫度宜為220 ℃～240 ℃。

3.4.2 瀝青混合料運(yùn)輸

澆筑式瀝青混合料采用專用的拌和運(yùn)輸車(Cooker)運(yùn)輸，其具有拌和、升溫、運(yùn)輸?shù)裙δ堋ooker運(yùn)輸過程中，應(yīng)關(guān)閉運(yùn)輸罐上蓋，減少空氣與混合料接觸，預(yù)防氧化作用。Cooker中混合料拌和溫度控制在220 ℃～240 ℃(最高宜≤250 ℃)，攪拌速度固定至7轉(zhuǎn)/min(慢速)。

3.4.3 澆筑式瀝青混合料攤鋪

澆筑式瀝青混凝土攤鋪分為機(jī)械攤鋪和人工攤鋪。鋼橋面平整、邊界整齊清晰，采用機(jī)械攤鋪；機(jī)械攤鋪無法到達(dá)的邊緣位置采用人工攤鋪。

澆筑式瀝青混凝土使用專用攤鋪機(jī)，具備牽引、攤鋪、布料和整平等功能。攤鋪前，應(yīng)提前進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度應(yīng)達(dá)到160 ℃～200 ℃。澆筑式瀝青混合料是自流成型無須碾壓的，在現(xiàn)場施工過程中，主要控制混合料攤鋪寬度、各工序施工溫度、攤鋪速度和厚度等技術(shù)指標(biāo)。

3.5 撒布碎石

澆筑式瀝青混凝土是一種密實(shí)懸浮結(jié)構(gòu)，可以較好地應(yīng)對高溫下鋼橋面的伸縮變形，但抗車轍性能不如骨架結(jié)構(gòu)。經(jīng)研究，在攤鋪好的澆筑式瀝青混凝土上撒布一定量的瀝青預(yù)拌碎石，其抗車轍性能可以提高15%～33%(與碎石的粒徑、撒布量等有直接關(guān)系)[5]。本項(xiàng)目結(jié)合配合比、攤鋪厚度以及交通量和氣候環(huán)境等因素，采用機(jī)械撒布預(yù)拌0.2%～0.5%的瀝青碎石(4.75～9.5 mm玄武巖)，撒布量為5～6 kg/m2，覆蓋率控制在70%～80%。

3.6 接縫處理

本項(xiàng)目橋面寬13.6 m，攤鋪機(jī)寬5 m，現(xiàn)場采用設(shè)置鋼模側(cè)擋板實(shí)行分幅攤鋪，中間行車道為機(jī)械攤鋪，兩側(cè)路緣采用人工攤鋪。施工前在鋼模擋板上涂刷隔離劑，方便在混合料冷卻后拆除。除橋梁伸縮縫處外，其他部位不設(shè)置橫向施工縫。

4 管理控制

澆筑式瀝青混凝土施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會對質(zhì)量和使用壽命產(chǎn)生不同程度的影響，現(xiàn)結(jié)合施工過程的管理，梳理和分析質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。

設(shè)計(jì)配合比時(shí)，在滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考慮混合料的和易性、高溫穩(wěn)定性。生產(chǎn)過程中，要隨時(shí)監(jiān)控拌和樓振動篩、溫度傳感器和稱量設(shè)備的工作情況，預(yù)防計(jì)量偏差和篩網(wǎng)破損影響配合比；嚴(yán)格控制礦粉、改性瀝青用量，充分考慮加熱鼓風(fēng)過程中粉料損失對配合比的影響。混合料出廠裝車前，Cooker運(yùn)輸車要預(yù)先加熱至160 ℃，減少裝車過程溫度損失；運(yùn)輸過程中，隨時(shí)監(jiān)控溫控系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的工作狀態(tài)；長時(shí)間高溫?cái)嚢?>250 ℃)，瀝青容易出現(xiàn)氧化老化；短時(shí)間低溫?cái)嚢?<220 ℃)，混合料和易性較差。攤鋪前要準(zhǔn)確測量標(biāo)高，攤鋪時(shí)隨時(shí)測量實(shí)際厚度，均勻控制卸料速度、位置和攤鋪速度。丙烯酸防腐漆滾涂和甲基丙烯酸樹脂防水粘結(jié)層噴涂均采用人工操作，難以保證施工均勻性和厚度，應(yīng)設(shè)計(jì)專用的數(shù)控噴涂設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化施工，保證質(zhì)量和施工人員安全。澆筑式瀝青混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪的溫度都應(yīng)>220 ℃，高溫下瀝青散發(fā)出萘、蒽、菲、苯并芘等各種烴類氣體，對人體有害；丙烯酸防腐漆和甲基丙烯酸樹脂有機(jī)合成物也具有毒性，現(xiàn)場需加強(qiáng)職業(yè)健康安全防護(hù)和安全應(yīng)急救援準(zhǔn)備。丙烯酸樹脂施工過程產(chǎn)生的包裝垃圾和廢料應(yīng)妥善處理，不得隨意丟棄處理。

鋼橋面鋪裝施工應(yīng)進(jìn)行交通管制全橋封閉，避免可能污染鋪裝界面的其他工序交叉施工；鋪裝施工機(jī)械通過橋面時(shí)應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，預(yù)防機(jī)械損壞防水粘結(jié)層和防腐層。

5 結(jié)語

本文以蘭海高速公路石灣互通匝道橋鋼橋面澆筑式瀝青混凝土鋪裝的全過程施工為例，簡單闡述了澆筑式瀝青混凝土鋪裝的工藝流程和控制要點(diǎn)。澆筑式瀝青混凝土是自流成型無須碾壓、空隙率幾乎為零的瀝青混合料，具有良好的塑性、抗?jié)B性以及整體性。隨著我國大跨徑橋梁和跨公路(鐵路)等跨線橋梁以及城市橋梁的建設(shè)，澆筑式瀝青混凝土將會得到進(jìn)一步應(yīng)用推廣。