高速公路橋梁鋼橋面鋪裝數字化施工技術研究

文｜中鐵長江交通設計集團有限公司 黃有為

近年來，伴隨國內交通事業的進步，出現了更多的高速公路項目，這一項目中包含著很多的成分，尤其是橋梁，其質量高低是非常關鍵的。實際上，因為會被多種因素所影響，所以往往造成鋪裝層出現質量問題，這除了會影響到橋梁的壽命，也會威脅到通行的安全。對此在橋面鋪裝中，實施科學有效的施工控制措施，以保證整體質量。瀝青混凝土被拌合時長、溫度等所影響，瀝青以及礦粉含量偏多，在施工溫度上有著嚴格要求。對于改性瀝青，它的混合料為骨架結構，存在較強抗車轍能力，不過若施工監控未落實好，也可能發生質量問題。根據施工特征，強化監控施工要點，針對鋼橋面鋪裝，優化施工質量控制方式，對確保鋪裝效果，打造精品項目存在著較大現實意義。伴隨互聯網信息不斷進步，借助數字化檢測技術方式，來采集、跟蹤、研究與管控產品質量信息，已是強化產品質控的核心發展方向。

1.橋梁橋面鋪裝損壞的成因

首先，設計因素。當實際進行設置時，對于鋪裝層的厚度大小，沒有開展全方位的分析，同時針對挨著的路面，實施了相同的設置，在這樣的情況下，導致厚度不滿足施工要求。對于橋面來說，由于有著一定的部件，在受力狀態方面，與常規的路面進行比較，鋪裝層較為復雜，如果根據鄰近路面的厚度，來開展有關的設置，在出現重載的情況下，將不易滿足通信的要求。與此同時，當對材料進行選用時，過于側重于某一項性能，由此對于所選擇的材料來說，別的方面的性能被進一步削弱了，如過于注重高溫穩定性，使得材料的抗裂性有所削弱，基于這樣的情況，極容易致使鋪裝層發生縮溫裂縫的情況。其次，施工原因。在鋪裝層施工中，設計不夠科學、沒有充分實施質量保證措施等，均容易致使壓實質量不滿足有關的要求，這一點充分體現于邊緣鋪裝層，常常發生壓不到的情況。與此同時，就所利用的壓路機來說，因為噸位不足，導致難以獲得良好的壓實度，基于此，致使鋪裝層有著很大的空隙，伴隨氣候環境不斷的影響，再加上荷載的作用，極有可能發生早期水損害的現象。針對一部分鋪裝層，當進行攤鋪施工時，發生了很大的離析情況，引發很大的空隙率，在車輛通行之后，很有可能發生水損害。除此之外，在結束一些鋪裝層施工后，往往要開展取樣作業，完成這一環節之后，沒有第一時間實施填實處理，另外一種情況，對于所選用的填料來說，與初始材料的級配不相符，基于此，極有可能對這一位置造成損壞。

2.高速公路橋梁橋面鋪裝施工控制技術

為了更好進行探究，將某一橋梁工程當作例子，來分析這一項技術。該公路橋梁大概有1 千米長，行車速度能夠達到130 千米每小時，橋面寬度達到13 米。結合地區的氣候以及環境條件，在通過有效比選之后，給出了以下的鋪裝層結構方案：上、下面層依次為兩種瀝青混凝土，也就是SBS 以及橡膠混凝土，針對粘結層而言，設置為環氧瀝青，接下來詳細探討這一技術。

（1）橋面結構層處理。正式鋪裝層施工前，需要有效處理結構層，在有效利用銑刨方法的基礎上，能夠顯著提升抗剪強度。正式銑刨處理之前，需要全方位查看結構層，若出現積水的話，需要先進行清除，接著將銑刨機就位，同時打開設備，值得一提的是，要把握好走行速率，通常情況下，應當處于十米每分鐘；具體走行中，要促使輸送皮帶處于工作狀態，把廢料送到車里面，針對殘留下來的廢料，可以采用人工的方式來收集，并裝到車里面，在裝上所有的廢料后，要第一時間沖洗好橋面，對于沒有達到標準的位置，應當通過對拋丸機的使用，來開展相應的處理。為了能夠獲取良好的施工效果，需要有效處理橋面，以便能夠滿足實際的施工要求。在橋面上，若出現以下的情況，例如松散以及浮漿等，可以選擇兩種方法來清除，一是鋼刷，二是噴砂；可以借助蘇打水，來將油污處理到位，獲取通過高溫來燒除；可利用高壓水的作用，有效清除一系列的殘留物，例如砂粒以及灰塵等；而對于凸起來的位置，可以通過對打磨機的使用，來進行相應的打磨處理，對于出現凹陷的地方，可以選擇水泥漿這種材料，來開展相應的填充處理。

（2）鋪裝層施工控制。①瀝青混合料拌和。工程中通過對拌合樓的使用，制備SBS 瀝青混合料，同時采用機械的方法，來完成對纖維穩定劑的增添。對于改性瀝青來說，既能夠利用成品，也可以通過現場來制備，工程選取第二種方法；對于瀝青的加熱溫度，需要處于171 攝氏度至176攝氏度的范圍，而對于集料的，大概應當介于186 攝氏度至196 攝氏度之間，與此同時，針對整個加熱的過程，需要保證其溫度不出現波動。②混合料運輸。在實際運輸中，為了能夠更好確保溫度，需要加蓋苫布，除此之外，對于車輛的行駛速度，需要得到充分的把握，要最大程度處于勻速狀態，不要出現急剎車的情況，防止致使混合料離析；在到達現場之后，要和攤鋪機保持一定的距離，通常應當介于0.5m至0.8m 之間，由此方可進行停車。③混合料攤鋪。工程實施雙機連鋪的方法，來結束對混合料的攤鋪；基于攤鋪機，向其合適的地方安裝平衡梁，將這一裝置和傳感裝置進行配合，進一步來掌控攤鋪的高度與平整程度。④混合料碾壓。在完成攤鋪作業后，應當立即開展碾壓處理，通過這樣的方式，有助于確保混合料的溫度，通過大量實踐得知，溫度越大，越能獲取更為可觀的壓實效果；工程通過對壓路機的使用，來開展相應的碾壓處理，一般可以分成多個階段，例如初壓，對于初壓這一階段來說，需要緊跟攤鋪機開展，碾壓一兩次就可以；在完成上一個階段之后，需要第一時間開展復壓，可以實施剛性碾靜壓的方法，碾壓三四遍就可以；而對于最后一個階段，也就是終壓階段，可以選擇振動型壓路機，碾壓一兩遍就可以；在溫度方面，第一階段需要超過160 攝氏度，第二階段需要超過130 攝氏度，第三階段需要超過120 攝氏度。在碾壓作業中，選好壓實設備是非常關鍵的，選用噸位更大的壓路機，越能獲取更為可觀的壓實效果，然而對于橋面鋪裝，若噸位偏大的話，則極容易影響到橋梁的可靠性，故而當進行選擇時，應當進行有效的計算，來選用合適噸位的壓路機。

3.數字化施工信息平臺

（1）生產監控模塊。對于混合料生產質量控制來講，拌合站為不可缺少的源頭，需把質量管理轉變成全程管理，制定并且健全質控體系。把生產裝置以及流動信息當作基準，且配置服務器以及傳輸設計，采取數字化控制手段，對攪合站工作流程進行監測。把生產中相關信息逐盤采集，比如用量、配合比等，借助信息平臺開展研究綜合比較。生產監控中，儀表可以準確指示拌合日期與盤數等。對于改性瀝青，拌合時間是：干拌10 秒，濕拌45 秒。把混合料卸進運料車，開展測溫以及稱量，出料溫度需要介于175 攝氏度至190 攝氏度之間。針對GA 混合料，干拌15 秒，濕拌時間是一分半鐘，同樣把混合料卸進運料車，開展稱量和測溫，出料溫度需要介于210 攝氏度至240 攝氏度之間。為精準獲得級配數據，生產前應該開展篩分試驗，獲取相應熱料倉級配，且輸入至監控模塊。處于生產階段，會結合進料比重計算，明確生產級配，且結合用量明確油石比。為獲取拌合以及出料溫度，需配置溫度傳感器以及信號傳遞裝置，進而達到實時獲取。

（2）攤鋪監控模塊。在質量監控系統中，攤鋪監控屬于關鍵的構成部分，需要對其現場施工過程開展全面管理，將全部攤鋪車輛開展交互統一，以保證整個施工現場形成封閉的整體，并對其開展有效控制。結合攤鋪過程下達相應的管理指令，同時對施工機器操作人員開展導航引導。利用后臺界面記錄施工流程中涉及的全部數據，以便對攤鋪溫度等信息開展全方位查詢。在混合料施工中，攤鋪是屬于關鍵的環節，應對攤鋪過程中混合料溫度及松鋪厚度等開展全方位監控。想要實時掌握攤鋪溫度，可基于攤鋪機熨平板中增設溫度傳感器。借助云平臺構建各種信號來源通道，促進各個模塊信號的接收及整理。針對高彈改性混合料，當卸料結束之后，在進行攤鋪過程中，應保證溫度在160 度以上，借助1.2 的松鋪系數完成。另外，想要確保攤鋪均勻性，達到設計厚度標準，防止攤鋪機產生堆料等問題，要求攤鋪機行走速度為1至2米每秒。針對GA瀝青混合料來看，正式進行攤鋪之前的半小時內，需對攤鋪機開展預熱，建議其溫度在100 度以上，在放料過程中，Cooker 車應與攤鋪機熨平板保持1.5 以內的距離，實際進行攤鋪谷草中，還應保證攤鋪機履帶基于木模之上勻速運作。

（3）壓實監控模塊。基于碾壓設備之上增設GPS 定位裝置。利用衛星系統，對設備位置信息開展實時追蹤，以此獲取所需的數據信息。對碾壓設備信息開展全面收集及分析，及時把壓實情況通過簡單的畫面及信息發送給電子顯示屏，以便相關操作人員更好地開展壓實引導工作，借助施工圖設計，對各個壓實環節的壓實變數開展科學控制，以降低少壓及過壓等現象。就這個控制系統來看，可以自動對壓實溫度等信息開展全面收集及分析，為操作者奠定數據基礎，對其開展科學引導，最大程度地減少施工成本，進一步增加壓實作業效率。

（4）預警監控模塊。服務器平臺基于和預設標準開展分析比較，對超標信息開展警示，且督促相關人員第一時間糾偏以及處置。①油石比預警監控。當發生異常時，以短信形式發送到平臺告知。在獲取警示之后，落實好核實工作，基于對系統錯誤的排除，進行抽提試驗，以判定警示的真實，進而及時找到預警因素。對石油比開展核實檢測，改性以及GA 混合料的依次是6%和8%，要求誤差是正負0.3%。圖1所示為石油比波動。根據圖中信息，當第13 生產盤數時，出現顯著波動，大于誤差范圍。為確保施工質量，需第一時間處理廢料。②配合比預警監控。對配合比開展實時監控，確保根據表1-2 依次合成的生產級配符合要求。對核心篩孔通過率開展監控，對于篩孔通過率，建議相應的波動范圍是正負4%，正負3%與正負2%。③攤鋪快慢預警控制。攤鋪快慢和攤鋪平整、能否滿足設計厚度標準有關。為避免攤鋪速度不適當導致出現堆料或者拉料，需要充分把控攤鋪速度，實現平穩、不間斷要求。攤鋪速度趨勢圖見圖2，在樁號K8+660 周圍，速度顯著提高，釋放預警提示，立刻通知相關人員把控攤鋪車速率，恢復至平穩速率；樁號K8+820 周圍，攤鋪速度顯著降低，并存在突破最低界限趨勢，平臺釋放預警提示，立刻恢復到平穩速率。基于預警平臺監控，均維持在1 米每秒至2 米每秒的速度，并大約在中值1.5m每秒周圍，切實確保了攤鋪質量。

圖1 石油比波動

圖2 攤鋪速度趨勢圖

表1 改性瀝青熱料倉進料比例及油石比

表2 GA 瀝青進料比例及油石比

4.結論

綜上所述，對于橋面鋪裝層施工來說，其屬于一種復雜性的工作，因為與諸多內容有關，若某環節發生問題，則會直接影響到鋪裝層質量，由此會降低使用年限。基于這樣的情況，在具體工程中，應當實施科學有效的施工控制技術，來開展施工作業，以便能夠提高鋪裝層質量，在此基礎上，有助于確保通行的安全，節省橋面維修所需的費用，有效增加橋梁的使用壽命。本文以鋼橋面鋪裝數字化施工為例，建立了數字化信息平臺，構建了相關的監控模塊，且注重探究了數字化監控要點。結果顯示平臺可以有效完成施工全方位監控以及實時預警，切實確保鋪裝質量，能為類似橋面鋪裝數字化建設起到一定參考作用。