饒延泉

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

1 工程概況

馬鞍山路東延工程北環(huán)城河主線橋主橋?yàn)椤棒~(yú)腹”型變截面連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu),主橋跨越北環(huán)城河,河道為五級(jí)航道,航道中心線與道路中心線夾角55°,主橋通航凈空45 m×5 m；主橋分左右兩幅錯(cuò)孔布置,左幅跨徑31.3 m+75.3 m+47 m,右幅跨徑42.1 m+78.8 m+32.7 m,橋面寬度為36～43 m(36 m橫斷面為標(biāo)準(zhǔn)斷面,43 m橫斷面為觀景平臺(tái)最寬處斷面),兩幅橋之間設(shè)置40 mm縱向伸縮縫,設(shè)計(jì)橫坡為2.0%,最大設(shè)計(jì)縱坡為3.0%,鋼箱梁主體結(jié)構(gòu)采用Q345qD。鋼橋面鋪裝為40 mm特種改性瀝青SMA-13+30 mm澆筑式瀝青混合料GA10+6 mmEliminator防水粘結(jié)體系。鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層及其參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層及其參數(shù)

澆筑式瀝青混凝土具有密實(shí)不透水和良好的韌性及耐久性,與鋼橋橋面變形適應(yīng)能力強(qiáng),適用于大中型鋼橋面鋪裝。國(guó)內(nèi)改性瀝青鋼橋面路面鋪裝技術(shù)運(yùn)用時(shí)間較短,不同區(qū)域、不同鋼橋面上的運(yùn)用也常出現(xiàn)新的技術(shù)問(wèn)題,特別是大跨度鋼橋面鋪裝,影響設(shè)計(jì)與施工的因素更多,存在一些技術(shù)難題,有待進(jìn)一步的技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)。

2 原材料及混合料性能要求

2.1 防水粘結(jié)層性能要求

鋼橋面板噴砂除銹清潔度達(dá)到Sa2.5級(jí)、粗糙度達(dá)到大于50 μm后,噴涂防水粘結(jié)層材料,性能指標(biāo)應(yīng)滿足《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》[1]中關(guān)于“防水粘結(jié)層性能”指標(biāo)要求。

2.2 瀝青結(jié)合料性能指標(biāo)

用于澆筑式瀝青混凝土的改性瀝青主要由聚合物改性瀝青制成,其性能指標(biāo)要求采用《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》中《GA-10改性瀝青技術(shù)要求》和用于面層SMA-13的改性瀝青的《SMA-13專用特種改性瀝青技術(shù)指標(biāo)》。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)研究結(jié)果,采用顆粒木質(zhì)纖維,以增加SMA混合料的抗疲勞性能。

2.3 集料及礦粉性能指標(biāo)

粗集料采用耐磨的玄武巖或石灰石破碎,粗集料、細(xì)集料及礦粉技術(shù)指標(biāo)按《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》中《粗集料技術(shù)性能指標(biāo)》,《細(xì)集料技術(shù)性能指標(biāo)》以及《礦粉技術(shù)性能指標(biāo)》采用。集料規(guī)格技術(shù)應(yīng)滿足《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》的要求。

2.4 改性乳化瀝青性能指標(biāo)

粘層用改性乳化瀝青宜采用快裂或中裂改性乳化瀝青,其規(guī)格和質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范的要求,所使用的基質(zhì)瀝青標(biāo)號(hào)宜與主層瀝青混合料相同,其性能要求按《公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南》中《改性乳化瀝青技術(shù)要求》采用。在澆筑式瀝青混合料的縱向接縫及施工橫縫位置,都需要設(shè)置瀝青貼縫條,并滿足規(guī)范要求。

3 新型改進(jìn)瀝青路面施工技術(shù)

3.1 鋼箱梁面層噴砂除銹

鋼橋面板清洗前,先做外觀檢查,確保其表面無(wú)焊接及鋼板缺陷。噴砂除銹作業(yè)溫度應(yīng)高于露點(diǎn)3 ℃,相對(duì)濕度≤85%。磨料采用鋼丸、鋼質(zhì)棱角砂,其比例通過(guò)試驗(yàn)確定。噴砂除銹采用帶吸塵裝置的移動(dòng)式自動(dòng)無(wú)塵打砂機(jī),對(duì)其不能觸及的區(qū)域和邊緣,可采用手提式打砂機(jī)作業(yè)。噴砂處理的面板清潔度須達(dá)到Sa2.5級(jí)。表面粗糙度以TESTEX貼紙測(cè)試,其指標(biāo)值應(yīng)在50～100 μm之間,每次驗(yàn)收不少于3個(gè)測(cè)試點(diǎn)[2]。噴砂處理合格,經(jīng)監(jiān)理認(rèn)可后,應(yīng)在3 h內(nèi)施做防水層涂布,以0.1～0.2 kg/m2用量為宜。

3.2 Eliminator防水粘結(jié)體系施工

3.2.1 甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂防水膜

甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂防水膜由高分子彈性體制成,主要功能是防護(hù)鋼材結(jié)構(gòu),A、B組分混合后迅速固化,形成堅(jiān)韌、柔性無(wú)縫防護(hù)膜,使用專用的噴涂設(shè)備進(jìn)行無(wú)氣高壓噴涂。防水膜必須使用無(wú)氣高壓的雙組分1∶1噴涂設(shè)備施工。施工前,B料需要攪拌20 min。第一度防水膜噴涂用量1.25～1.75 kg/m2,第二度防水膜噴涂用量1.0～1.25 kg/m2。防水膜涂刷效果見(jiàn)圖1。

圖1 防水膜涂刷效果圖

3.2.2 膠粘劑

膠粘劑由復(fù)合型反應(yīng)性高分子材料組成,是防水膜和瀝青混凝土層間有效的界面粘結(jié)劑,具有極大的粘結(jié)力。當(dāng)防水膜完全固化后涂粘結(jié)劑,粘結(jié)劑涂布量為0.1～0.2 kg/m2。

3.3 澆筑式瀝青混凝土鋪裝

澆筑式瀝青混合料是自流成型的,無(wú)需碾壓,但需現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試流埃爾流動(dòng)度,符合設(shè)計(jì)要求后,按以下工藝要點(diǎn)施工,關(guān)鍵工序見(jiàn)圖2。

圖2 澆筑式瀝青混凝土鋪裝關(guān)鍵工序圖

3.3.1 邊側(cè)限制

澆筑式瀝青混凝土在220 ℃～250 ℃攤鋪時(shí)具有流動(dòng)性,需設(shè)置邊側(cè)限制,防止混合料側(cè)向流動(dòng)。邊側(cè)限制采用約30 mm厚、200 mm寬的鋼制或木制擋板,設(shè)在車道連接處的邊緣。

3.3.2 邊側(cè)瀝青粘結(jié)條施工

為更好地使?jié)仓綖r青與兩側(cè)鋼板密貼,防止雨水滲入底部破壞路面,兩邊側(cè)粘貼瀝青粘結(jié)條[3]。當(dāng)澆筑施工時(shí),由于瀝青溫度較高,瀝青粘結(jié)條即與澆筑式瀝青融為一體。

3.3.3 厚度控制

根據(jù)鋪裝厚度,沿澆筑式攤鋪機(jī)行走軌跡縱向擺放相應(yīng)鋪裝厚度的模板軌道,待澆筑式攤鋪機(jī)行進(jìn)至軌道上,將攤鋪機(jī)熨平板與橋面板相對(duì)高度調(diào)整至設(shè)計(jì)鋪裝高度,并在鋪裝過(guò)程中保持高度不變。

3.3.4 行車道攤鋪

由于澆筑式攤鋪機(jī)的攤鋪寬度限制,攤鋪前要充分考慮橋面的設(shè)計(jì)寬度,合理劃分?jǐn)備亴挾取１竟こ誊囆械缹挾葹?4.5 m,除去人工邊帶(每側(cè)各500 mm),攤鋪寬度可按3幅,每幅4.5 m鋪裝。

3.4 改性瀝青層施工

3.4.1 改性乳化瀝青層施工

鋪裝下層鋪筑完畢后,設(shè)置改性乳化瀝青粘層。粘層油采用機(jī)動(dòng)或手搖的手工瀝青灑布機(jī)均勻噴灑。噴灑粘層油時(shí)氣溫不宜低于10 ℃,路面潮濕時(shí)不得噴灑。粘層油必須成均勻霧狀噴灑,在路面全寬范圍內(nèi)均勻分布成一薄層。粘層油宜在上面層SMA施工前一天灑布,待乳化瀝青充分破乳、水分蒸發(fā)后,再鋪筑SMA上面層。

3.4.2 特種改性瀝青SMA-13面層施工

3.4.2.1 SMA混合料制備

SMA混合料制備前,應(yīng)進(jìn)行配合比驗(yàn)證、試拌與檢測(cè),滿足設(shè)計(jì)要求方可批量制備。SMA混合料拌和溫度控制：石料加熱200 ℃～240 ℃,拌和料出料目標(biāo)溫度控制在170 ℃～190 ℃范圍內(nèi)。拌和生產(chǎn)中按運(yùn)距遠(yuǎn)近和天氣情況,適當(dāng)調(diào)整,保持出料溫度的相對(duì)穩(wěn)定。攤鋪?zhàn)畹蜏囟葹?60 ℃。

3.4.2.2 SMA混合料攤鋪

SMA混合料采用履帶式攤鋪機(jī)攤鋪,第一次受料前在料斗內(nèi)涂少量柴油,以防粘料。在攤鋪前30 min攤鋪機(jī)就位,充分預(yù)熱攤鋪機(jī)熨平板,并調(diào)整墊至虛鋪面層高度[4]。采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)成梯隊(duì)聯(lián)合攤鋪時(shí),兩臺(tái)攤鋪機(jī)前后的距離應(yīng)控制在10～30 m,前后攤鋪機(jī)軌道可重疊50～100 mm。

攤鋪機(jī)熨平板振動(dòng)分為夯錘和熨平板兩部分,振動(dòng)可使熨平板不粘附瀝青料,并使瀝青混合料達(dá)到初始的密實(shí)度。振動(dòng)器激振強(qiáng)度不宜開(kāi)得過(guò)大,否則易引起設(shè)備故障和平整度的破壞,一般在4級(jí)左右,使熨平板不粘料,瀝青混凝土表面不松散即可。

攤鋪機(jī)行走速度應(yīng)盡可能放慢,使混合料拌合供應(yīng)與攤鋪相匹配,通常情況下,宜控制在1.5～3.0 m/min范圍,最快不超過(guò)4 m/min。攤鋪機(jī)行走時(shí),禁止在澆筑式鋪裝層上急轉(zhuǎn)彎和調(diào)頭。

根據(jù)鋼橋面改性瀝青混凝土SMA-13施工經(jīng)驗(yàn),其松鋪系數(shù)取1.18[5]。施工過(guò)程中,應(yīng)對(duì)松鋪厚度、施工溫度等進(jìn)行檢測(cè)記錄。一般情況下,每10 m設(shè)置一個(gè)檢測(cè)斷面,每斷面至少檢測(cè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)。壓實(shí)厚度采用混合料攤鋪面積法計(jì)算,即

(1)

式中：T為攤鋪層壓實(shí)成型平均厚度，cm；

M為SMA混合料總質(zhì)量，t；

D為SMA混合料壓實(shí)成型密度，t/m3；

L為攤鋪長(zhǎng)度，m；

W為攤鋪寬度，m。

3.4.2.3 SMA混合料的壓實(shí)

為保證工程質(zhì)量,投入兩臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)。改性瀝青SMA混合料碾壓分為初壓、復(fù)壓和終壓,在不產(chǎn)生嚴(yán)重推移和裂縫的前提下,應(yīng)盡可能在較高的溫度下碾壓,以克服溫度下降粘度增加而產(chǎn)生的瀝青混凝土內(nèi)部粘稠阻力。初壓與復(fù)壓的工作長(zhǎng)度宜控制在30～50 m,并采取相應(yīng)的保證措施。

1)初壓

初壓采用追隨式碾壓,即緊跟攤鋪機(jī)均勻行駛的碾壓方式[6]。鋼輪壓路機(jī)自重宜在10 t以上,每次前進(jìn)時(shí)應(yīng)行進(jìn)至攤鋪機(jī)尾部位置,且應(yīng)在原輪軌跡上(重復(fù))倒退。第二次初壓應(yīng)重復(fù)2/3輪寬,往返一次為碾壓一遍,通常碾壓1～2遍。初壓開(kāi)始溫度不宜低于150 ℃。

2)復(fù)壓

鋪裝層復(fù)碾采用振蕩鋼輪壓路機(jī)震動(dòng)碾壓,以達(dá)到較好的密實(shí)度。復(fù)壓緊隨初壓進(jìn)行,不得隨意停頓,碾壓2～4遍即可達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度。壓路機(jī)行進(jìn)速度宜控制在3～5 km/h,溫度不宜低于130 ℃。壓路機(jī)前行后退時(shí),前行不得超過(guò)光輪穩(wěn)壓的表面,后退不得進(jìn)入已收跡的最終路面,碾壓順序應(yīng)與穩(wěn)壓順序一致。

3)終壓

終壓應(yīng)緊隨復(fù)壓進(jìn)行,如復(fù)壓無(wú)明顯輪跡,可免終壓。終壓采用鋼輪壓路機(jī)無(wú)振動(dòng)碾壓收跡1～2遍即可,壓路機(jī)行進(jìn)速度宜控制在3～6 km/h,溫度不宜低于100 ℃。在邊緣、角落及難以用大型壓路機(jī)壓實(shí)的部位,需采用小鋼輪壓路機(jī)或人工夯實(shí)。

3.5 施工縫、邊緣縫及防排水處理

橋面鋪裝施工,應(yīng)盡可能不設(shè)置縱橫向施工縫。根據(jù)橋面寬度,半幅采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)平行攤鋪,盡量減少縱向冷接縫。

縱橫向施工縫可采用垂直平接縫,宜機(jī)械切割或人工鑿除,使工作縫成直角連接,清除切割殘留的砟石；干燥后涂刷粘層油,鋪筑新混合料應(yīng)使接頭位置平順,壓路機(jī)先進(jìn)行橫向碾壓,再縱向充分壓實(shí),連接平順[7]。

為快速排除層間水,減少路面水害,在澆筑式瀝青混凝土頂部鋼箱梁兩邊側(cè)及端頭伸縮縫處設(shè)置斯坦普斯管,形成閉合環(huán)[8]；在鋼箱梁兩端頭最低點(diǎn)引出,雨水可通過(guò)SMA-13面層滲入斯坦普斯管內(nèi),匯集排除層間水[9]。

4 結(jié) 語(yǔ)

昆山市馬鞍山路東延工程北環(huán)城河主線橋主橋“魚(yú)腹”型變截面連續(xù)鋼箱梁橋澆筑式瀝青混凝土鋪裝,在國(guó)內(nèi)鋼橋面鋪裝中并不多見(jiàn)。鋼橋面澆筑式瀝青混凝土鋪裝具有對(duì)鋼箱梁面板清潔度、 粗糙度要求高，對(duì)大氣溫度、濕度及周邊環(huán)境要求高，對(duì)原材料質(zhì)量、性能指標(biāo)要求高，對(duì)瀝青混合料生產(chǎn)溫度、攤鋪溫度要求高等特點(diǎn)；因此，對(duì)原材料進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量控制、瀝青混合料加工生產(chǎn)控制、現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)控制都提出了很高的要求[10-11]。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證,確定了澆筑式瀝青混合料的最佳配合比,從混合料的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)綖r青混合料的攤鋪均進(jìn)行了質(zhì)量控制,形成了新型連續(xù)鋼箱梁橋面瀝青混凝土路面材料設(shè)計(jì)與制備，以及路面攤鋪與質(zhì)量控制的相關(guān)工藝方法,該法對(duì)同類橋梁施工具有重要的借鑒作用。