■王天翔 張 恒
(中國市政工程中南設計研究總院有限公司,武漢 430010)
鋼橋橋面鋪裝具有抗滑移性能差、防水功能要求高、鋪裝材料與橋面結構溫度變形差異大、材料耐高(低)溫要求高等等問題,故一直是橋梁工程技術難點。目前,國內(nèi)對鋼橋橋面鋪裝保證其功能性、耐久性問題研究起步較晚。國內(nèi)橋梁應用較多的鋼橋橋面鋪裝形式主要可以歸類以下三種:澆筑式瀝青混凝土橋面鋪裝、環(huán)氧瀝青橋面鋪裝以及ERS鋼橋面鋪裝。
采用高溫拌和澆筑式瀝青混合料或者瀝青瑪蹄脂混合料作為鋪裝層,其材料空隙率接近零,因而具有較好的防水和抗老化的性能,無需設置防水層,且抗裂性能較好。但其也有明顯的缺點,高溫穩(wěn)定性較差,易形成車轍;施工時混合料的溫度通常需達到240℃以上,易對此時已形成剛度橋梁主體結構產(chǎn)生較大二次附加應力,故此類鋪裝形式多用于夏季溫度不太高的國家地區(qū),如北歐、德國、英國。
環(huán)氧瀝青混合料鋪裝層具有強度高、整體性好、抗車轍、抗變形性能好;但其具有相對較高的價格,且環(huán)氧瀝青混合料的配制工藝比較復雜,施工結束還需30天左右的養(yǎng)護時間,對施工時的時間及溫度要求十分嚴苛。
ERS鋼橋面鋪裝是在近10年以來對國內(nèi)鋼橋面板上鋪裝破壞狀況的分析基礎上,提出的解決橋面鋪裝如何與鋼橋面板協(xié)同受力的組合式鋪裝結構,是國內(nèi)自主創(chuàng)新的研究成果。
其主要的技術特點如下所示:
(1)ERS鋼橋面鋪裝是一種組合式鋪裝結構,它充分發(fā)揮各種材料的特點,保證了鋪裝既具有良好的使用性能和壽命,又具有良好的行車舒適性和安全性。
(2)ERS鋼橋面鋪裝對施工環(huán)境條件要求不高,不需要特殊的施工機具、苛刻的工藝要求,且鋪裝層施工及養(yǎng)護時間短,后期維護方便,維護費用較低
(3)ERS鋼橋面鋪裝綜合造價較低,功能層具有良好的可置換性,壽命周期費用更為合理。
ERS鋼橋面鋪裝技術始于2005年西陵長江大橋建設時形成設計理念,其后相繼在杭州灣跨海大橋、江東大橋、宜昌橋大修、遼河大橋、象山港大橋以及嘉紹大橋得到應用,至今已有近20座大跨徑鋼橋采用此項技術,形成成熟的鋪裝設計、施工、驗評的成套技術。ERS組合式鋼橋面鋪裝養(yǎng)護工藝方便,技術較為成熟,得到了工程界與學術界的一致認可。具體見表1。
表1 國內(nèi)ERS鋼橋面鋪裝工程應用實例表
斜港大橋機動車道鋼橋面采用ERS組合式鋪裝,其結構是EBCL環(huán)氧碎石防水抗滑層+3.0cmRA10冷拌環(huán)氧瀝青鋪裝+4cm高彈改性瀝青鋪裝,具體結構見圖1。
圖1 ERS鋼橋面鋪裝結構圖
3.1.1 EBCL層
鋼板進行噴砂除銹合格后應在4h時間內(nèi)進行EBCL防水抗滑層施工。EBCL層由EBCL膠料和在其上撒布的3~5mm粒徑的碎石共同組成。技術要求見表2和表3。
表2 EBCL膠料技術要求
表3 (3~5mm)碎石的技術要求
3.1.2 樹脂粘層
為有效消除RA10冷拌環(huán)氧瀝青鋪裝層和EBCL防水抗滑層之間的空隙,提高層間結合力,在EBCL界面上涂布樹脂粘層,用量為0.3~0.5kg/m2。技術要求見表4。
表4 樹脂粘層技術要求
3.1.3 RA10冷拌環(huán)氧瀝青混凝土層
RA10冷拌環(huán)氧瀝青混凝土為鋪裝下層,厚度為3cm,其原材料主要包括冷拌環(huán)氧瀝青、玄武巖粗集料、細集料、礦粉和聚酯纖維。RA10層主要原材料技術要求見表5和表6。
表5 聚酯纖維技術要求
表6 RA10冷拌環(huán)氧瀝青混凝土性能要求
3.1.4 二階環(huán)氧粘層
RA10冷拌環(huán)氧瀝青鋪裝與高彈改性瀝青鋪裝層間需灑布二階環(huán)氧粘層,以提高界面粘結強度和防水性能。二階環(huán)氧粘層灑布量按照0.7~0.9kg/m2控制。二階環(huán)氧粘結料由A、B兩種組分組成,其A、B組分按比例混合后的技術指標見表7~9。
表7 二階環(huán)氧粘層技術要求
3.1.5 高彈改性瀝青混凝土
高彈改性瀝青混凝土為表面功能層,厚度為4cm。其原材料主要包括高彈改性瀝青、集料、填料等。在高彈改性瀝青混合料中,要求瀝青具有較高的黏度,與集料有良好的黏附性。
表8 高彈改性瀝青技術要求
表9 高彈改性瀝青混合料技術要求
3.2.1 鋼板噴砂除銹施工
鋼板噴砂除銹是將鋼板表面銹蝕的氧化物、底漆以及油污處治干凈,并提供新鮮及光潔的粗糙面,與EBCL環(huán)氧樹脂碎石粘接層牢固的粘接。鋼板噴砂除銹后的粗糙度應滿足60~100μm,清潔度達到Sa2.5級。
3.2.2 EBCL防水抗滑層施工
EBCL由環(huán)氧樹脂粘結料、3~5mm碎石組成,EBCL層在鋪裝體系中起到保護鋼橋面板防腐、防水的作用;同時達到粗糙鋼板表面提高鋪裝層界面抵抗剪切變形能力的目的。EBCL環(huán)氧樹脂粘結料涂布應均勻、無流淌,灑布的碎石應干燥、清潔、均勻、無堆積,碎石灑布應達到滿布面積的80%。
3.2.3 下面層RA10施工
RA10屬于冷拌樹脂瀝青混凝土,在ERS鋼橋面鋪裝體系中作為整體化層,具有強度高、耐高溫、抗疲勞、防水效果好、易施工等的優(yōu)點。RA10樹脂瀝青混凝土鋪裝施工,混合料應拌合均勻,無花白料、死料等現(xiàn)象;鋪筑的RA10樹脂瀝青混凝土表面應光亮清晰、無油斑、鼓包、輪跡。
提高RA10層與SMA瀝青混合料層之間的粘結、抗剪切能力,建議樹脂瀝青混凝土強度達到完全固化狀態(tài)的30%時,對RA10混凝土表面進行噴砂處理,清除RA10表面的油膜及其他雜物,粗糙RA10層表面,粗糙化后的RA10樹脂瀝青混凝土表面的構造深度在0.5mm以上。
3.2.4 二階環(huán)氧粘結層施工
RA10層與高彈改性瀝青混合料層間灑布二階環(huán)氧粘結層。
3.2.5 上面層高彈改性瀝青鋪裝層施工
高彈改性瀝青混凝土作為ERS鋪裝表面功能層,鋪裝層的壓實度、滲水系數(shù)、平整度指標尤為重要,高彈改性瀝青混合料在拌合、攤鋪、碾壓施工過程中應注意級配控制、溫度控制、碾壓控制等。
相對于混凝土橋面,鋼橋橋面抗滑移性能差、防水功能要求高、鋪裝材料與橋面結構溫度變形差異大、材料耐高(低)溫要求高等諸多問題,有時并不能單單依靠一種鋪裝材料就能妥善的解決所有問題;ERS組合式鋪裝作為一種復合材料,各種材料各司其職,擁有更加好的適應性與耐久度,成為鋼橋橋面鋪裝更好的選擇。
[1]JTG D50-2006,公路瀝青路面設計規(guī)范.
[2]GB8923-1997,涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級.
[3]JT-T 722-2008,公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件.
[4]JTJ 034-2000,公路路面基層施工技術規(guī)范.
[5]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規(guī)范.