摘要 結合勝利黃河大橋維修改造工程橋面UHPC剛性鋪裝實例，從鋪裝結構設計、常溫養(yǎng)護型UHPC材料、施工工藝等方面總結了一種適用于大跨柔性結構鋼橋面的剛性橋面鋪裝技術，解決了傳統(tǒng)柔性鋪裝方案易出現(xiàn)的橋面鋼結構疲勞開裂、鋪裝層開裂、擁包、脫層等病害，提高了橋梁的安全性能及使用壽命，對以后類似橋梁的橋面鋪裝施工具有指導意義。

關鍵詞 UHPC;橋面鋪裝;攤鋪機;剪力釘

中圖分類號 U443.33 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0105-03

收稿日期：2022-04-08

作者簡介：張永江（1990—），男，本科，工程師，研究方向：橋梁施工。

0 引言

自1987年我國第一個鋼斜拉橋（勝利黃河大橋）建成以來，國內建設的鋼斜拉橋、懸索橋越來越多。近年來，我國已建成的多座采用柔性鋪裝方案（SMA、澆筑式瀝青以及環(huán)氧鋪裝）的大跨徑正交異性鋼橋面橋梁，除少數(shù)橋梁運營狀況良好以外，大部分橋梁都陸續(xù)出現(xiàn)鋼結構疲勞開裂和橋面鋪裝負彎矩區(qū)開裂等病害[1]，嚴重影響橋梁的通行能力及結構安全。

隨著新材料、新工藝的不斷發(fā)展，混凝土強度等級也不斷提高，超高性能混凝土（UHPC）具有韌性高、抗壓強度高和耐久性能好等優(yōu)異性能[2]，在越來越多的橋梁工程中得到應用。但當前國內UHPC橋面鋪裝施工還沒有統(tǒng)一的施工規(guī)范、標準，工藝待完善與改進。

1 工程概況

勝利黃河大橋全長2 817 m，主橋長682 m，為五孔連續(xù)雙塔雙索面鋼斜拉橋，孔跨布置為（60.5+136.5+288+

136.5+60.5）m，主梁為雙邊鋼箱正交異性板鋼結構，橋梁寬19.5 m，設計為雙向4車道，橋面橫坡1.5%。原橋面鋪裝為4 cm澆筑式瀝青混凝土基層+3.5 cm SMA改性瀝青面層，經(jīng)過33年的使用，正交異性鋼橋面存在疲勞裂縫，橋面線型不均且有局部變形等病害，采用鋼-UHPC組合橋面鋪裝[3]方式對橋面進行剛性鋪裝體系改造提升。

2 工藝原理

該技術是利用剪力釘、鋼筋網(wǎng)、UHPC組成橋面剛性鋪裝結構層（圖1），利用UHPC的高抗壓抗折強度，在柔性橋面結構上形成一層剛度大、強度高的鋪裝層，提高橋面的剛度，在上部車輛荷載下能將荷載分布到更大的范圍，以減少橋面鋼結構的疲勞應力，減少疲勞裂紋的產生，以達到延長使用壽命的目的。同時UHPC的高韌性、高抗折抗拉強度能在柔性結構橋梁運營過程中發(fā)生大變形時能跟隨變形且不開裂，解決普通混凝土鋪裝結構變形適應性問題。

橋面鋪裝層設計厚度55 mm，剪力釘為φ19 mm ML15螺柱頭焊釘，長度35 mm，間距31 cm×31 cm，

φ10 mm鋼筋網(wǎng)眼大小為5 cm×5 cm，UHPC平均厚度55 mm，橋面局部變形處進行適當調整。

3 UHPC材料及拌制

3.1 UHPC原材料

UHPC是由干粉料、鋼纖維在現(xiàn)場混合攪拌，添加外加劑、水拌合而成，材料配比見表1。

該配合比拌制UHPC材料，抗壓強度120 MPa，抗折22 MPa，坍落度≥600 mm，28天干縮比不大于300微應變，具有低收縮、可進行常溫養(yǎng)護的特性。

3.2 UHPC現(xiàn)場拌合

UHPC拌制采用2 m3的UHPC專用立軸行星式攪拌機，利用行星自轉+公轉的方式進行攪拌，每次拌制1.2 m3以確保UHPC能充分攪拌均勻。

拌合時按照配合比進行原材的提前稱包，具體的攪拌流程為：預混料干拌3 min，自動稱量加入水、外加劑后濕拌2 min，最后加入鋼纖維拌制3～5 min出料，生產效率為4.8～6 m3/h。根據(jù)現(xiàn)場施工情況及出料的試驗情況可微調水及減水劑的用量。

UHPC拌合站應設置在澆筑地點附近，減少材料運輸時間，確保材料的力學性能及施工性能不損失。

4 橋面鋪裝施工

根據(jù)勝利黃河大橋的現(xiàn)狀結構計算結果進行橋面攤鋪施工分區(qū)設置，該橋采用半幅施工，共分8個區(qū)，一次攤鋪寬8 m，長170 m左右，方量約80 m3，配置3臺拌合機。施工時以分區(qū)分幅依次攤鋪施工，每次攤鋪后留1天的養(yǎng)護等強時間，避免車輛活動引起的震動及橋面變形過大引起UHPC鋪裝開裂。

4.1 橋面拋丸及防腐

用自行式橋面拋丸機對鋼橋面進行拋丸施工，清理橋面原涂層（老橋）、銹跡、油脂等并糙化結合面。拋丸機的拋口寬度50～90 cm，行走方式以縱橋向為主，盡量減少行走坡度。拋丸等級為Sa2.5級，粗糙度50～

100 μm。防腐涂裝采用含鋅量不小于70%的環(huán)氧富鋅底漆，漆膜厚度為80 μm。

4.2 剪力釘焊接

剪力釘焊接前對焊接位置進行放線，避開原鋼橋面的對接焊縫及U肋焊接縫。打磨掉焊接點位的涂裝后用電弧螺柱焊機焊接，焊腳高度8 mm且周圈飽滿無缺口。焊接完成后，清除磁環(huán)和雜物，并對剪力釘進行30°彎曲試驗檢查，對不合格的割除、補焊。檢驗完后對剪力釘焊縫進行防腐涂裝。

4.3 鋼筋網(wǎng)綁扎

鋼筋綁扎時接頭錯開間距為1.5 m，搭接長度40 cm，鋼筋保護層按UHPC頂面15 mm控制。施工時如遇鋼筋位置與剪力釘布置有沖突，可適當調整鋼筋的位置，特別注意鋼筋縱向接頭處的鋼筋布置和螺栓帶處鋼筋位置及保護層控制。

4.4 UHPC攤鋪

UHPC攤鋪采用機械施工，從前至后分別專用布料機、超聲震動整平機、覆膜機。布料機在前進行UHPC布料，整平機隨后進行坡度及表面平整度的修整，覆膜機緊跟覆蓋薄膜保水養(yǎng)護。

4.4.1 布料

混凝土罐車運輸UHPC至泵車處，泵送至布料機料斗內，料斗內進行2次攪拌，通過布料機（圖2）的前后移動及布料斗的橫向移動，用類似3D打印式的布料方式確保材料的均勻性及布料的均勻性。

4.4.2 整平

UHPC的振搗及整平由整平機的振搗整平系統(tǒng)進行，該設備安裝激光和超聲波雙系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、高頻振搗刮板，能夠準確設定雙面水坡坡度和標高。振搗頻率為100 Hz，通過振搗整平后UHPC厚度誤差控制在2 mm范圍內。

將整平機的整平板根據(jù)橋梁的橫向坡度進行改造，以適應橋面的橫向坡度（圖3）。同時將整平板在端部設置成活動可調節(jié)形式，以適應泄水孔及橋面破洞變化處鋪裝層的整平。

4.4.3 覆膜

覆膜機緊跟整平機之后進行覆膜，覆膜間隔時間不大于澆筑時UHPC表面的結皮時間[4]（根據(jù)現(xiàn)場天氣狀況測算約10 min）。過程中人工霧化保濕，同時進行人工配合收面。覆膜時搭接不小于30 cm，待混凝土有一定強度后覆蓋土工布養(yǎng)護。

4.4.4 養(yǎng)護

UHPC保濕養(yǎng)護分為兩個階段。第一階段：UHPC澆筑后即鋪設高分子保濕養(yǎng)護薄膜，進行保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間24～48 h;第二階段：揭開保濕養(yǎng)護薄膜，僅覆蓋土工布繼續(xù)飽水養(yǎng)護至14 d。當溫度略低于5 ℃施工UHPC時，應設置保溫棚，并通入低溫蒸汽（圖4），保證UHPC混凝土有一定溫度（20～30 ℃），利于UHPC的強度及彈性模量的提升[5]。

4.5 施工注意事項

（1）UHPC原材為細目石英砂及細粉料，在生產、拌制過程中嚴格按照攪拌程序執(zhí)行，確保攪拌均勻性，從而保證材料性能。

（2）UHPC表面失水假凝結皮時間較短，施工時要合理安排材料的生產、運輸及澆筑工序銜接，保證施工連續(xù)，且過程中隨時進行噴霧保濕。

（3）分區(qū)施工時，兩個分區(qū)施工間隔不小于24 h且UHPC同養(yǎng)試件強度不小于30 MPa，避免施工干擾造成鋪裝層開裂。

（4）對于UHPC的施工接縫，采用凹凸形鋸齒槽口，同時進行鑿毛處理，露出新鮮鋼纖維，增強接縫處新老UHPC的連接性能。

（5）對于老橋面存在局部凹陷變形或坡度變化引起局部鋪裝過厚的情況，為保證鋼筋的保護層厚度適宜，根據(jù)測量的標高，在局部增設一層鋼筋網(wǎng)。

5 結束語

勝利黃河大橋主橋橋面UHPC鋪裝時優(yōu)選的UHPC配合比，既保證了材料的強度，又具有良好的流動性、均勻性、保塌性等施工性能;成套施工機械的應用保證了UHPC材料鋪裝均勻性、線型標高的準確性及平整度和養(yǎng)護質量。經(jīng)過同養(yǎng)試件試驗UHPC抗壓強度130 MPa，抗折強度26 MPa，性能優(yōu)異，同時該橋的動靜態(tài)檢測顯示UHPC剛性橋面鋪裝能明顯降低鋼橋面的疲勞應力，加固效果明顯，也顯著提高了橋梁的行車舒適性。

參考文獻

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