钢桥面铺装施工技术在赤水河红军大桥的应用

2020-10-31陈能强

四川建材 2020年10期

陈能强，彭苇

(1.四川公路桥梁建设集团有限公司，四川成都 610041；2.四川交通职业技术学院，四川成都 611130)

0 前言

正交异性钢桥面板箱梁在我国开始大规模应用，是在20世纪90年代，20多年间取得了辉煌成就，钢桥面铺装技术也由最早的胶粉复合改性沥青，发展到浇筑式沥青混凝土、环氧沥青混凝土铺装等。在近10多年的研究发展期间，已有各类大跨径钢桥，结合自身工程特点，开展了桥面铺装专题研究。港珠澳大桥也针对钢桥面铺装做了专题研究[1]。使得在现有铺装技术下，在一定程度上可延缓早期病害的产生，提高了使用寿命及使用性能。

但目前国内钢桥面铺装质量仍存在较大问题，病害多在通车后1～2年内产生，主要表现为疲劳开裂[2]、车辙以及钢板预铺装层间滑移等，严重时影响到车辆通行及行车安全，进而会造成钢结构损伤。故在施工阶段，如何采取相关措施进行有效控制，以保证铺装质量是尤为重要的环节[3]。

1 工程概况

项目为贵州省习水县境内一条高速公路，东接兰海国高，西连夏蓉国高，北则与G93成渝环线高速公路(江合线)相接。习水至古蔺段横跨川黔两省的赤水河大桥是本项目重要控制性工程。全桥概略图见图1。

图1 全桥概略图(单位：m)

赤水河大桥主桥为双塔单跨吊钢桁梁悬索桥，缆跨布置为325 m+1 200 m+205 m，中跨1 200 m为钢桁梁，中跨失跨比为1∶9.6。行车道桥面宽10.75 m。桥面铺装样式为：甲基丙烯酸树脂防水+浇筑式沥青混合料GA10+高弹改性沥青SMA13，以提高整体性、热稳定性及抗疲劳耐久性，防止早期病害的产生。

2 桥面铺装结构

通过对赤水河大桥建设条件和施工环境进行分析，并与国内类似工程比较，区别与传统沥青混凝土铺装样式，本桥行车道采用铺装结构如下：2 mm溶剂型沥青粘结剂+3.5 cm的浇筑式沥青混合料GAN10+改性乳化沥青粘层+4.0 cm高弹改性沥青SMA-13，总厚度7.5 cm，见图2。

图2 主桥桥面铺装图

经试验研究和国内外大量工程验证，本工程采用甲基丙烯酸树脂作为防水粘结层[4]，该材料在国内部分桥梁进行了应用，如池州长江公路大桥，由于该材料层间粘结强度较高，同时耐候性及防腐效果好，不易渗水，在近年得到了广泛的应用。

铺装防水粘结层以上为保护层、沥青粘层及路面磨耗层。为保证主要铺装保护层的使用耐久性及抗疲劳性能，该层采用浇筑式沥青混凝土(GA10)，孔隙率小于1%，并在其上撒布粒径为10～15mm的碎石。

选用厚度40mm高弹沥青 SMA-13作为磨耗层，充分利用其良好的化学性能，以提高路面的抗滑及稳定性、路面平整度等。同时，在GA10 与 SMA-13铺装层之间洒布改性乳化沥青，增强沥青混凝土铺装上下层之间的结合力。

3 主要施工流程(见图3)

图3 桥面铺装主要施工流程图

在桥梁主梁结构部分架设焊接并验收合格后，进行桥面铺装施工。具体施工分为以下步骤。

1)钢板喷砂除锈。对钢桥面进行表面预处理，确保钢桥面板的外观满足规范要求后，采用打砂机喷砂除锈，表面清洁度应达到相关标准。

2)防水粘结层：①在第一步钢桥面喷砂除锈检验合格后，喷涂丙烯酸防腐底漆；②防腐底漆固化后，喷涂甲基丙烯酸甲酯树脂膜；③在喷涂结束约1 h(23 ℃)，应立即喷涂丙烯酸树脂粘结剂。

3)浇筑式沥青混合料GA10。浇筑式沥青混合料GA10施工主要有拌和、运输、摊铺三个步骤。混合料在拌和后，经专门的运输设备运送至现场，在进行流动性试验并符合设计要求后，使用浇筑式专用摊铺机进行摊铺。

4)高弹性改性沥青混合料SMA13。拌和楼生产改性沥青SMA混合料后，以载重10 t以上的自卸车运输，按指定路线进入施工现场进行摊铺，同时碾压必须紧跟摊铺机进行碾压，分为初碾、复碾与收迹碾压。

5)在完成主要铺装工序后，进行施工缝的设置处理与边缘防、排水处理，对行车道铺装表面层进行压实。压实3～5d后，可逐步开放交通。

4 主要铺装施工工艺

在桥面铺装各个施工步骤中，施工工艺的好坏对于铺装效果具有最为直接的影响。

4.1 钢桥面涂装前表面处理

1)对焊接成型钢桥面进行必要检查，如表面外观等，应确保无毛刺、焊瘤等，如有，应及时按要求进行清除。

2)进行除锈工作时，本环节工艺对温度较敏感。应控制环境温度高于大气露点3 ℃，相对湿度应小于或等于85%。若遇下雨、潮湿等湿润气候时，严禁进行作业。

4.2 防水粘结层

钢桥面板表面防水粘结材料分两层涂抹：①第一层涂抹时需保证气温在10 ℃以上，钢板温度70 ℃以下，并在除锈清洁后2 h之内进行，避免产生新的锈斑，完成后需要3 h以上的养生；每次涂抹 0.15～0.2 L/m2，总的涂抹量标准为0.3～0.4 L/m2，严禁过多涂抹；②第二层涂抹时气温应在50 ℃以下，且涂抹方向与第一层的涂抹方向垂直。第二层施工后，至少要养护12 h方可进行下道工序。

4.3 拌和站的控制

1)生产过程中要注意配比管理、温度控制检测、矿粉及聚合物掺加、沥青用量等的控制。

2)混合料拌和温度控制：出料温度按220℃～250℃目标控制。

4.4 浇筑式沥青混凝土施工

1)浇筑式改性沥青生产。浇筑式改性沥青在现场加入改性剂后，融胀10 min，通过胶体磨研磨5～6 h加工而成，后将TLA沥青按25%的比例加入存放于沥青罐中用于生产。

每加工一釜改性沥青应用涂膜、撕膜法检验是否均匀。加工后如储存24 h以上，进行低温(150 ℃)搅拌储存，如超过48 h，应冷却储存。但在施工前必须升温到175℃～185 ℃搅拌至少30 min后方可使用。

2)浇筑式沥青混凝土拌和。在Gussasphalt混合料拌和过程中，对温度和时间均有较为严格的要求。表1～2经试验段验证，在满足设计要求的同时，降低了施工的难度。因此，表1～2数据用于指导钢桥的大面积施工。

表1 拌和温度及拌和时间

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

拌和结束后，必须及时对设备进行清理并隔离保护。

表2 现场浇筑式沥青混凝土测试

3)现场施工管理。

(1)按照相关工序安排，应提前30min将摊铺机进行预热至160 ℃～200 ℃。

(2)边侧限制：为防止混合料在摊铺时产生侧向流动，设置边侧限制挡板，如采用钢模板，钢制挡板约30 mm厚、50 mm高，并由专门人员进行循环布置。

(3)厚度控制方法：对摊铺机的行走轨道进行相对高程测量，一般采用两点控制第三点的方法，然后用竹胶板对轨道进行找平处理。

(4)运输方式：根据地区间施工经验，多使用专门的运输设备Cooker。

(5)现场摊铺：摊铺机在预定位置准备妥当，待Cooker将混合料运至摊铺机平板的正前方。随着卸料槽缓慢倾卸，摊铺机布料板左右移动，摊铺混合料。

(6)撒布碎石：浇筑式沥青混凝土降到合适的温度(不小于195 ℃)，两侧以人工撒布方式紧跟摊铺机，撒布4.95～9.5 mm或者9.5～13.2 mm的碎石(用量为3～6 kg/m2)。

4)浇筑式接缝、边界的特殊处理。

(1)横向施工接缝。横向施工接缝的处理需采用人工处理。将混合料抹平，并对混合料接触挡板的位置进行敲打，保证混合料与挡板间隙填充密实。

(2)纵向接缝。由于边侧的挡板后期拆除时，易与混合料产生粘结，故需事先在挡板上涂刷隔离剂，并按相关施工规范要求，混合料达到一定强度后，拆除挡板。

4.5 上面层混合料的拌制

1)拌和工艺。改性沥青混凝土料的拌和对级配控制、细料数量及类型、沥青的储存、布袋式储存器等细节要求更严格。石料的加热温度在180℃～200 ℃，改性沥青混合料的出料温度高，一般控制在175℃～185 ℃，要求出料温度高于195 ℃废弃。

2)运输。运输车需事先清理干净，并在车箱底板及侧面涂一层1∶3的薄层柴油水混合液，涂液不得积聚在车箱底部。

3)摊铺。摊铺前应先加热熨平板使其温度不低于100 ℃。采取梯队联合作业，摊铺层的纵向接缝采用热接缝，避免出现缝痕。采用非接触式平衡梁控制松铺厚度与平整度，松铺系数设定为 1.2。

4)压实。沥青混合料的碾压工作一般分为初压、复压、终压三个阶段。初压时一般采用两轮双驱动钢轮压路机，碾压时先以1.5～3 km/h速度碾压一遍，使混合料得到初步稳定。复压碾压速度应控制在3.5～4.5 km/h为宜，压实遍数按试验路确定的遍数进行，要碾压至稳定无显著轮迹为止。复压紧跟在初压后进行，该阶段应严格控制混合料的压实度。终压工作采用双驱动钢轮压路机静压，速度2.5～3.5 km/h，主要目的为消除轮迹，确保路面平整度。

5)接缝处理。沥青路面的常见病害，如裂缝、台阶等，多与施工工艺有关，对于道路使用性能及耐久性有较大影响。

纵接缝的处理方法：采用热接缝，在进行摊铺工作时，多对前段铺装预留的20～30 cm宽度进行骑缝碾压，并保证碾压次数及平整度。

横接缝的处理方法：对于路面已经出现的横接缝，需铲除接缝处不符合要求的部分，涂刷薄层沥青，并用热沥青混合料将邻近接缝处的已铺沥青混合料加热。