■黃希俊

（南平市公路局延平分局，福州　353000）

雙層鋼筋網(wǎng)輕骨料混凝土在橋面鋪裝改造中的應(yīng)用

■黃?？?/p>

（南平市公路局延平分局，福州353000）

本文結(jié)合雙曲拱橋橋面鋪裝改造的工程實例，介紹了雙層鋼筋網(wǎng)輕骨料混凝土橋面改造的技術(shù)特點、設(shè)計方案、材料選擇及施工工藝，為公路舊橋橋面鋪裝改造提供了參考實例。

雙層鋼筋網(wǎng)陶粒輕骨料橋面鋪裝改造

1　引言

曲港大橋位于福建省南平市延平區(qū)G205線K2158+ 141處，是南平市通往三明、順昌方向的重要交通樞紐，對當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展做出了巨大的貢獻。該橋于1986年建成通車，設(shè)計荷載為汽-20。該橋經(jīng)過30年的運營，加上交通量劇增、超限車輛的影響、雙曲拱橋剛?cè)岵灰缓统休d能力安全儲備低的結(jié)構(gòu)特點，近年橋面鋪裝呈現(xiàn)縱橫不規(guī)則裂縫和腹拱出現(xiàn)不同程度的病害，全橋瀝青混凝土橋面破損嚴重，坑洞多及兩橋頭鋪裝有明顯的推移，且橋面鋪裝在拱圈立柱和橋墩頂部橫向貫穿裂縫，雖橋面進行了多次更換維修，但仍然反復(fù)出現(xiàn)橫向裂縫和縱向裂縫。為確保橋梁安全運營，保障過往車輛行人的通行安全，南平市公路局聯(lián)合福州大學開展重載交通雙曲拱橋橋面鋪裝反復(fù)破壞機理研究，根據(jù)重載交通水泥混凝土橋面鋪裝改建項目研究的室內(nèi)試驗研究和理論研究成果，針對該橋橋面鋪裝的病害，對本橋橋面鋪裝進行改造。

2　工程概況

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及資料顯示，該橋橋面鋪裝原設(shè)計為級配碎石橋面，2010年改造成瀝青混凝土橋面，橋面鋪裝厚度為10cm。橋梁荷載試驗檢測表明：該橋整體剛度較低及承載安全儲備有限，全橋技術(shù)狀況評定為三類危橋。為此，該橋橋面鋪裝改造方案應(yīng)綜合考慮既能提高橋梁整體剛度又不宜過多增加橋梁恒載，設(shè)計方案初步構(gòu)想為：挖除原橋面鋪裝，改造為20cm厚雙層鋼筋網(wǎng)輕骨料混凝土橋面鋪裝。

3　技術(shù)特點

經(jīng)試驗表明，20cm厚雙層鋼筋網(wǎng)輕骨料混凝土橋面鋪裝技術(shù)能有效的解決雙曲拱橋剛?cè)岵灰坏娜秉c，并加強橋梁整體剛度和提高橋梁承載能力的改造技術(shù)。其施工技術(shù)是基層處理后，鋪設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)，在墩臺頂部設(shè)置寬翼緣鋼梁接縫，再鋪筑CL40輕骨料混凝土。其特點是整體剛度大、自重輕、耐久性高、抗震性能好等優(yōu)點，適合于雙曲拱橋的橋面鋪裝改造。

4　設(shè)計方案

橋梁的加固設(shè)計和建造須盡可能不破壞原有結(jié)構(gòu)，并避免不必要的拆卸或更換。該選擇技術(shù)可靠，長期效果，能滿足結(jié)構(gòu)耐久性要求［1］。為徹底解決雙曲拱橋橋面鋪裝反復(fù)破壞的病害狀況，根據(jù)提高橋梁整體剛度和盡量不增加橋梁恒載的原則，針對該橋橋面鋪裝的病害，該工程改造采用以下方案：

（1）增設(shè)瀝青減震夾層：挖除原橋面鋪裝后，基層采用5cm厚瀝青混合料減震夾層（見下圖1），調(diào)整橫坡為1.5%，并涂上防水層。經(jīng)試驗表明，面層下加設(shè)瀝青夾層后，面層的荷載應(yīng)力、彎沉都大大減小了，達到了很好的應(yīng)力吸收的效果，并且在減震方面的效果也是很明顯，大大提高了面層的壽命。

（2）面層：20cm厚雙層鋼筋輕骨料混凝土橋面鋪裝，粗集料采用頁巖陶粒輕骨料；加入1.2 kg/m3的聚丙烯纖維和3天的早強劑；雙層鋼筋網(wǎng)加固，底部縱向鋼筋直徑12mm HRB335鋼筋，在10cm的距離，考慮彎曲變形的拱橋空腹部分，導(dǎo)致現(xiàn)有橋面鋪裝大量破壞，將橋面的上層鋼筋間距加密，即在縱橋向鋼筋的直徑12mm鋼筋和頂部7cm的間距設(shè)置一根；用直徑8mm hpr235鋼筋和橫向鋼筋間距10cm，具體構(gòu)造見圖2。經(jīng)過試驗得知：在面層中加入鋼筋網(wǎng)后，荷載應(yīng)力一部分由鋼筋網(wǎng)承擔，所以混凝土的應(yīng)力就相應(yīng)的減小了。

（3）橋梁主體結(jié)構(gòu)的拱墩部位上設(shè)置有枕梁，并在枕梁內(nèi)設(shè)置有固定工字翼緣卡板的固定鋼筋網(wǎng) （見圖3），全橋共設(shè)置5條工字翼緣接縫。

（4）縱縫間設(shè)置拉桿，間距為30cm，設(shè)置于橋面鋪裝中部的位置，以解決縱縫擴張及通車施工干擾的問題。

（5）施工時對照橋面鋪裝的彎沉值，對局部彎沉值大的部位（即第5跨5#腹拱至橋臺左側(cè)約21m長）進行換填處理，開挖拱上填料時，應(yīng)清理干凈原拱上。

（6）根據(jù)橋面超高及排水需要，對橋面排水系統(tǒng)進行完善，泄水孔在橋面直線段按5m/個設(shè)計，兩橋頭彎道段在超高內(nèi)側(cè)按2.5m/個設(shè)計，且泄水孔布置遇到人行道挑梁的位置應(yīng)適當進行調(diào)整。

（7）與南平方向橋臺相接的路面已開裂下沉，橋面鋪裝完成后應(yīng)對下沉開裂的路面進行修復(fù)。

（8）因原人行道與挑梁相焊接鋼筋腐蝕斷裂，橋面改造時在人行路牙石植入M16×140mm膨脹螺栓與橋面鋼筋相焊接。

5　材料選擇及性能要求

雙層鋼筋網(wǎng)輕骨料混凝土橋面鋪裝的材料選擇及性能要求均需滿足《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）及《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ 51－2002）相關(guān)要求。

5.1輕粗集料

本工程所選的輕粗集料的陶粒顆粒形狀為球形。從輕骨料受力的角度和對混凝土拌和物和易性的影響，球形較好。輕骨料的級配和最大粒徑同樣對混凝土的強度等一系列性能有重要影響。輕粗集料級配是用標準篩的篩余值控制的，而且用途不同，級配要求也不同，同時還要控制最大粒徑［2］。級配要求及最大粒徑要求見表1。

表1　　輕粗集料級配及最大粒徑要求

5.2細集料

由于輕骨料的堆積密度相差很大，且有“全輕”和“砂輕”之分，故砂率用密實狀態(tài)的“體積砂率”。砂率選擇可參見表2。

表2　集料混凝土砂率選數(shù)參考

5.3水泥

輕骨料混凝土本身對水泥無特殊要求。選擇水泥品種和水泥的強度等級仍要根據(jù)混凝土強度、耐久性的要求。不宜用高強度等級的水泥配制低強度等級的輕骨料混凝土，以免影響混凝土拌和物的和易性。

5.4摻和料

為改善輕骨料混凝土拌和物的工作性，調(diào)節(jié)水泥強度等級，配制混凝土時可以摻入一些具有一定火山灰活性的摻合料，如粉煤灰、礦渣粉等。其中粉煤灰最常用，效果也較好。

5.5拌和水

輕骨料混凝土對拌和水的要求與普通混凝土相同。

5.6外加劑

在必要時，配制輕骨料混凝土可以摻加減水劑、早強劑及抗凍劑等各種外加劑。

5.7鋼筋

輕骨料鋼筋混凝土的鋼筋選用及性能指標，應(yīng)符合國家標準 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（G50010—2002）的規(guī)定［3］。宜采用ⅠⅡⅢ級鋼筋和 LL550級冷軋帶肋鋼筋，也可采用Ⅰ冷拉級（d≤12mm）鋼筋和乙級冷拔低碳鋼絲。

6　施工工藝

6.1橋面開挖

考慮本橋為雙曲拱橋，且為邊通車邊施工，橋面施工應(yīng)遵循按跨分塊施工，嚴禁半幅多跨同時開挖施工，防止超挖和單邊超載對橋梁主體結(jié)構(gòu)造成破壞。

6.2瀝青減震夾層

瀝青減震層施工過程現(xiàn)場氣溫不得低于10℃，不可雨中施工，瀝青混合料可采用瀝青混合料或利用乳化瀝青冷拌瀝青混合料。攤鋪瀝青混合料時，應(yīng)保證均勻、無離析現(xiàn)象，攤鋪后人工進行找平，碾壓采用12T的雙鋼輪壓路機靜態(tài)碾壓兩遍，必須在攤鋪后立刻進行壓實，確保瀝青夾層的平整度及壓實度。

6.3寬翼緣鋼梁接縫

寬翼緣鋼梁接縫的工字翼緣卡板與面板主體結(jié)構(gòu)相連，連接相連橋面，從而提高行車舒適性。鋼板均采用Q345q鋼，T型鋼板的焊接采用開坡口焊縫連接，焊接在面層下混凝土枕梁板底部鋼筋，澆筑完混凝土枕梁板后，再布置橋面鋼筋，翼緣卡板的兩側(cè)需在混凝土澆筑前填充填縫料，防止施工時混凝土堵塞寬翼緣鋼梁接縫。

6.4鋪設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)

鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)橫、縱向鋼筋時應(yīng)按設(shè)計要求排放，鋼筋的交叉點應(yīng)用火燒絲綁扎結(jié)實，必要時，可用點焊焊牢。綁扎接頭的搭接長度應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求。鋼筋網(wǎng)片的下保護層采用塑料耐壓墊塊或同強度等級砂漿墊塊支墊，呈梅花形均勻布設(shè)，確保保護層厚度及網(wǎng)片架立剛度符合設(shè)計及規(guī)范要求。兩層鋼筋網(wǎng)片之間按50cm間距布置定位撐筋。

6.5立模

模板安裝前，要經(jīng)精確測量，確保鋪裝層澆筑寬度、橋面高程、橫縱坡度。模板座在砂漿找平層上，后背用槽鋼做三角背撐。模板間連接要嚴密合縫，縫隙中填塞海綿條防止漏漿。鋪裝混凝土澆筑前，模板內(nèi)側(cè)要涂刷隔離劑。

6.6輕骨料混凝土澆筑

本工程宜采用混凝土攪拌車運輸，禁止采用自卸車運輸，防止?jié)仓炷習r破壞鋼筋網(wǎng)?；炷翝仓B續(xù)，采用人工布料、攤鋪時，應(yīng)用鍬反扣，嚴禁拋擲和摟耙，靠邊角處應(yīng)先用插入式振搗器順序振搗，輔助布料。混凝土一次插入振搗時間不宜少于20s，使粗細骨料分布均勻后，再用平板振搗器縱橫交錯全面振搗，振搗面重合100mm～200mm，一次振搗時間不宜少于30s。直至水泥漿上浮表面。

6.7抹面

（1）一次抹面：振搗梁作業(yè)完畢，人工采用木抹子進行第一次抹面，用短木抹子找邊和對橋上排水口、手孔井進行修飾抹平。第一次抹面應(yīng)將混凝土表面的水泥漿抹出。

（2）二次抹面：混凝土初凝后、終凝前，采用鋼抹子進行二次抹面。施工人員可在作業(yè)面上平鋪木板作為操作臺，操作時應(yīng)先用3m刮杠找平，再用鋼抹子收面。

6.8拉毛

二次抹面后，選用排筆等專用工具沿橫坡方向輕輕拉毛，拉毛應(yīng)一次完成，拉毛和壓槽深度為1mm～2mm，線條應(yīng)均勻、直順，面板平整、粗糙。

6.9養(yǎng)生

混凝土拉毛成型后，采用保水材料覆蓋，開始養(yǎng)生時不宜灑水過多，可采用噴霧器灑水，防止混凝土表面起皮，待混凝土終凝后，再浸水養(yǎng)生。養(yǎng)生期保證7d以上，在強度達到設(shè)計要求后開放交通。

7　結(jié)束語

據(jù)我們公路部門統(tǒng)計一般橋面鋪裝的造價約180元/m2，在重載交通的運行下使用壽命普遍較短，通過本研究成果的應(yīng)用后，按目前已改造橋面鋪裝的的效果來看，已安全、高效的運行近四年，比原先的橋面鋪裝壽命提高了3倍。并且從現(xiàn)場情況來看，橋面鋪裝的效果良好。采用輕骨料雙層鋼筋網(wǎng)的橋面鋪裝，在造價上約350元/m2，相比較以往的橋面鋪裝造價，略微高點，但極大地延長了橋面鋪裝的使用壽命，另外，橋梁改建時的半幅施工直接影響了交通服務(wù)質(zhì)量，重建時甚至關(guān)閉交通，致使橋梁所在的公路也相當于無法使用，造成了巨大的經(jīng)濟損失。本次輕骨料雙層鋼筋網(wǎng)橋面鋪裝技術(shù)成果的應(yīng)用，顯著延長了橋面鋪裝的壽命，提高橋梁暢通運行的能力，不僅產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益，也為公路全面暢通工程作出貢獻。

［1］葉志雄.關(guān)于公路橋梁加固新技術(shù)的探討［J］.科技信息.2009（29）.

［2］JGJ 51－2002，輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］JGJ 12－2006，輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程［S］.