环氧沥青钢桥面铺装施工技术研究

2021-11-27刘小强

北方交通 2021年11期

刘小强

(山西省交通规划勘察设计院有限公司太原市 030012)

太原解放路改造工程是2020年太原市的重点工程，该工程在北大街-胜利街段设计为钢结构高架桥，桥梁全长800m，上下行分离，桥梁全宽17m，最大合成坡度4.5%。与普通沥青相比，环氧沥青材料及混合料在室内试验中表现出良好的性能[1]，但在工程应用中是否能达到预期的使用效果，施工组织管理、施工工艺技术及施工质量控制是一个非常重要的环节。因此，结合室内试验与试验段的铺筑，分析研究了环氧沥青混合料桥面铺装施工技术措施。

1 环氧沥青钢桥面铺装施工前的准备

钢桥面环氧沥青混合料铺装施工之前，应完成一系列的准备工作，包括：混合料目标配合比设计，混合料高、低温性能和水稳定性检验，生产配合比设计，以及所有材料、设备、机具的配备，桥面钢板表面的处治等等。由于环氧沥青材料的特殊性，除了材料与机具以外，最关键的准备工作是施工组织管理与施工人员的专业技能。

2 环氧沥青钢桥面粘结层施工

2.1 粘结层洒布前准备

(1)施工计划与日程安排

根据天气预报信息，避开降雨、大风天气选择可以洒布环氧沥青粘结料的日期，并根据铺装层施工进度计划确定粘结层施工日程。按照每一次需要洒布的面积计算所需的环氧沥青粘结料数量，并编制材料用量计划表。

(2)参数设定与洒布准备

根据设计要求设定洒布设备的各个参数，粘结防水层洒布量确定为0.65kg/m2，上下两层之间粘结料洒布量定为0.45kg/m2；施工设备可以采用智能型洒布车，也可以采用人工手持式喷洒装置。同时，认真检查洒布设备的各喷嘴是否畅通。

2.2 加热、混合温度及洒布质量控制

(1)温度确定与控制

对于大纵坡、小半径弯桥的桥面，如何解决粘结料洒布后流淌、施工机械行驶打滑问题是一个极为重要的问题。以美国环氧沥青为代表的温拌型环氧沥青粘结料在A、B组分混合初期的粘度为150mPa.s左右，洒布在大于4%纵坡的钢桥面上势必产生流淌现象。本项目在材料研发阶段通过配方调整提高了初期粘度，在施工阶段还需要通过温度控制进一步增大洒布后粘结料的附着力，以解决材料流淌问题。

一般来讲，环氧沥青洒布控制温度需根据施工季节气温条件确定。通常情况下，环氧沥青的混合与洒布温度为110℃±5℃，高温季节(气温≥30℃)施工，采用105℃，低温季节(气温≤20℃)施工，采用115℃。本项目的试验工程在10月下旬，气温在10℃左右，为了提高粘度也采用了105℃洒布温度。但是，由于粘度提高所需的喷洒压力也相应地加大，将压力从0.75MPa提高到1.0MPa，解决了喷洒的均匀性。

正常情况下，A组分加热温度为87℃±2℃，B组分加热温度为133℃±2℃。本项目修改为A组分80℃、B组分110℃。

(2)洒布操作与质量控制

洒布设备具有配比自动控制系统，A、B组分的混合比例和流量相匹配。喷洒量可通过流量表和计量泵双重控制，并按“面积法”进行校核。

2.3 防粘、防滑措施

对于大纵坡、小半径弯桥的桥面，如何解决粘结料洒布后施工机械行驶打滑问题是一个极为重要的对策，处理不好不但影响正常施工，而且可能造成危险事故[2]。因本项目钢桥面最大合成坡度为4.7%，相比于大跨径钢桥面2%左右的坡度来说，施工机械行驶打滑问题更为突出。为此，在工艺上采用了撒布热混合料的方法。撒布范围主要是轮迹带，用量以8～10kg/m2为宜(轮迹带覆盖率在50%～60%即可)。撒布过程中应指定专人检查撒布量与分布均匀性，在必要的宽度范围内，混合料不得过分集中，也不得过分稀疏而形成断撒、漏撒，发现问题应及时清除多余混合料或补撒。

2.4 养护与交通管理

在自然气温≥20℃情况下，7d后环氧沥青防水粘结层的拉拔强度大于5.0MPa。环氧沥青防水粘结层洒布完后，一般应在1～2d内铺筑桥面铺装层。在未铺筑面层前，防水粘结层应封闭交通，禁止任何车辆通行。

在铺装层施工前如遇强降雨冲刷，应待天晴太阳暴晒干燥后，对冲掉的部分进行粘结料补洒。如冲刷面积较大应进行全面覆盖性补洒。本项目粘结层施工在铺装作业当天提前2～3h完成，全桥封闭交通。

3 环氧沥青混合料拌和

3.1 混合料拌和前的准备

(1)设备安装、调试

环氧沥青混合料拌和之前，将环氧沥青混合加料设备进行安装、调试。应选择拌合楼旁边适当位置安装设备，场地周边应具备桶装环氧沥青A、B组分的搬运条件，或方便补给车出入。应有合适的电源接入，并方便与拌合楼控制室信号对接。环氧沥青加料装置的上料管直接接入拌合楼沥青计量槽，应尽量缩短长度，以利于温度保证并便于清洗。

(2)干料试拌与生产配合比确定[3]

根据目标配合比提供的数据及拌和设备技术参数进行干混合料试拌。通过试拌调试矿料加热温度，并获取控温参数(如冷料输送速度、燃烧器油门大小等)，按照要求，矿料加热温度应控制在105℃±5℃范围，施工期间最高气温大于30℃、运距较远(运程大于15min)时取低限，气温小于20℃、运距较近时取高限。本项目施工季节气温虽然低于10℃，但运距在10km以内，所以采用105℃拌和温度。

图1 生产配合比级配曲线图

3.2 环氧沥青混合料生产

(1)混合料试拌与油石比检验

按照生产配合比进行环氧沥青混合料试拌，检测拌和温度。拌和温度应根据气温、运距和施工管理水平综合确定。当几个因素处于不利条件时(气温高、运距远、管理差)，最低拌和温度可采用105℃，出料温度不低于100℃。最高拌和温度不得超过125℃，超过后应进行论证，除非在它的容留时间内完成碾压，否则应作废弃处理。拌和温度一旦确定就不得轻易更改，应在整个施工过程中保持基本恒定。

(2)拌和温度检测与记录

混合料拌和出料后，由专人对每车混合料进行测温、记录，同时记录每车的第一拌和最后一拌的出料时间。该记录表一式两份，一份留底，另一份由司机随车带往摊铺现场交给现场管理人员。

(3)混合料技术指标检验

对正常生产的环氧沥青混合料，须进行级配、油石比、马歇尔稳定度检验。

抽提试验：根据工程规模大小，最少试验量为每一铺装作业段不少于2组，或按每天2组、每组2件进行控制。本项目共4座桥梁分为6个作业段，按每个作业段两组试验进行。

表1 环氧沥青混合料油石比抽提结果

马歇尔稳定度试验：根据工程规模大小，最少试验量为每一铺装作业段不少于3组，或按每天施工作业3组控制。

表2 环氧沥青混合料马歇尔试验结果

4 环氧沥青混合料运输、摊铺、碾压

从混合料拌和出料开始后，各个环节必须有一个连续有序的工作节奏，它的主要控制指标就是环氧沥青混合料的“容留时间”，即混合料从拌和开始到碾压完毕所容许的时间。

环氧沥青混合料的容留时间通过室内试验确定。环氧沥青容留时间与温度的关系如表3、图2。

这里 s表示向量，其第i个元素为 si，i=1,2,...,n是个常数。而对称矩阵B称为模块度矩阵，其元素为：

表3 环氧沥青混合料容留时间与温度的关系表

图2 环氧沥青混合料容留时间与温度的关系

在整个作业过程中，各个环节的时间节奏都必须服从容留时间的限定，一旦超过限制时间，混合料将无法进行压实，甚至无法摊铺。

4.1 混合料摊铺

(1)混合料摊铺前的准备

摊铺机就位，按照1.1～1.2的松铺系数在熨平板下加垫木板，将熨平板预热到110℃±5℃。在铺装作业段起始端路面(桥面)上铺设塑料编织布，长度15～20m，将压路机碾压轮清理干净并涂刷植物油后，停在编织布上待命。

(2)卸料与摊铺作业

运料车驶入作业面应通过未固化的粘结层靠近摊铺机，不得从摊铺不久的环氧沥青铺装层上通过。只允许运料车沿桥面待铺区倒车行驶，在接近摊铺机前10～30cm处停下，不得撞击摊铺机。待摊铺机料斗顶到车轮时开始卸料，卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进；卸完混合料后运料车直行驶离，不得掉头行驶。

4.2铺装层碾压

(1)碾压顺序及压路机组合

环氧沥青混合料摊铺后立刻进行碾压是保证压实度的重要步骤。初压使用轮胎压路机紧跟在摊铺机后静压2遍，初压在混合料温度下降至80℃之前完成。初压完成后立刻用双钢轮压路机复压2遍，用轮胎压路机复压2遍。然后用双钢轮压路机终压2～4遍，终压应在混合料温度下降至50℃之前完成。

初压和终压都是在压完2遍后，用红外线测温计测记表面温度。当表面温度不满足要求时，用插入式温度计测量内部温度。当内部温度不满足要求时，要查明原因，采取有效措施，加快碾压节奏。

(2)碾压工艺与有关要求

碾压时压路机驱动轮面向摊铺机，由低到高，依次连续均匀碾压，相邻碾压带重叠1/3轮宽，不允许压路机在作业面上转向、调头，压路机起动、停止必须减速缓行，不准紧急刹车制动。

新铺混合料与已经碾压成型的铺装层纵缝处衔接，须进行压缝处理。初压的第一碾要骑缝碾压，即压路机大部分重力位于已成型铺装层(外幅或内幅)上，碾压轮仅伸进新铺装层10～15cm；压路机退出后移，第二碾的大部分重力位于新铺层上，但要伸进已压层10～15cm。

对于压路机压实不到的局部铺装层如落水口周围及其与路缘石之间等，对于落水口周围下面层采用人工夯实或手持式振动夯等小型机具振捣密实，上面层使用压路机压实。

对碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应由专岗管理和检查、记录。

4.3 接缝处理

环氧沥青桥面铺装层的工作接缝采用平接缝。

在桥面宽度范围内分幅进行摊铺时，当第一幅摊铺、压实完成以后，下一幅摊铺时利用前一幅作基准面，一侧用一个滑雪传感器控制，另一侧熨平板用非接触式平衡梁控制。第二幅摊铺前，要将与第一幅衔接的纵缝切成90°立面，涂抹环氧沥青粘结料后再进行摊铺施工。涂抹的环氧沥青粘结料必须足量饱满。

当铺装层为双层式结构时，上、下层铺装的纵向接缝均采用垂直的平接缝，为了保证接缝处的压实度和平整度，避免在接缝处出现上下贯通开裂，上、下层的纵缝偏移10～15cm，采用错缝铺筑方法。上层施工时，在铺筑前将纵缝位置用钢钉固定一道木条(木条高度与铺装层压实厚度相同)，铺筑好一侧后拆除木条，在接缝侧面涂刷粘结料，继续铺筑另一侧，以保证先后两次铺筑的沥青混合料间的紧密结合。

对复合式结构，下层与前述相同，上层改性沥青混合料可采用常用的热接缝方式，上下层同样要错缝铺筑。