伍頂中

（中鐵五局集團有限公司，長沙 410000）

1 引言

鋼結構橋梁具有輕質(zhì)高強、可循環(huán)使用等優(yōu)勢，但鋼梁通常使用的正交異性鋼橋面系在實際使用中存在兩大難題。一是正交異性鋼橋面板在重載交通作用下易出現(xiàn)疲勞裂縫[1]；二是鋼橋面鋪裝極易損壞，例如，鋪裝層開裂、推移、坑槽和車轍等病害[2]。為此，湖南婁底跨新星南路立交橋的正交異性鋼橋面采用了鋼-超高韌性混凝土（Super Toughness Concrete，STC）輕型組合橋面技術[3]，以期避免橋梁運營過程中產(chǎn)生上述問題。

STC 材料具有超高的力學性能與耐久性，其抗壓強度可達到150 MPa，抗折強度超過20 MPa，使用壽命可達200 a。該材料基于最大密實度原理配制，主要成分包括水泥、石英粉、硅灰、粉煤灰、石英砂、鋼纖維、減水劑和水。

已有試驗與理論研究結果[4，5]表明：通過在傳統(tǒng)的正交異性鋼橋面板設置35～60 mm 的STC 結構層，鋼橋面縱肋的順橋向應變平均降幅為78%，橫橋向應變平均降幅為89%，局部撓度降幅為80%，有效減少了正交異性鋼橋面的損傷和瀝青混凝土鋪裝層的損傷，提升了橋梁整體的使用壽命。

城市中立交橋施工有許多限制，例如，要求施工周期短、對城市交通影響小等。本文主要介紹鋼-STC 輕型組合橋面技術在城市中三跨連續(xù)鋼箱梁上的一體化快速施工技術與工藝，為以后該技術的應用提供參考和借鑒。

2 背景工程

2.1 橋型布置與上部結構設計

跨新星南路立交橋是一座三跨連續(xù)鋼箱梁橋，位于湖南婁底，荷載等級為城-A 級，設計車速60 km/h，抗震等級7 度。主橋跨徑布置為（45+60+45）m，橋?qū)?5.0 m。鋼箱梁采用單箱四室斜腹板截面，梁頂標準寬為25.0 m，梁高為2.5 m；箱梁懸臂板長為3.0 m，挑臂高度采用一次線性變化，端部高為0.45 m，根部高為1.00 m。

2.2 鋼箱梁設計

鋼箱梁頂板厚度為16 mm，支點附近局部加厚至20 mm，腹板厚度為16 mm。鋼箱梁橫隔板包括實腹式和空腹式兩類橫隔板，如圖1 所示。實腹式橫隔板間距4.0 m，厚14 mm；空腹式橫隔板采用開大孔框架式隔板，位于兩道實腹式橫隔板之間，隔板頂高700 mm，底高600 mm，中腹板位置側向?qū)?00 mm，邊腹板位置側向?qū)?00 mm。橫隔板間距2 m，由實腹式與空腹式橫隔板交替布置。標準段鋼箱梁頂、底板縱肋均采用U 形肋，頂板間距為580 mm 或575 mm，底板間距為700 mm，懸臂端部設置I 形加勁肋。每條腹板設2 道縱向加勁肋，采用I 形肋。

圖1 鋼箱梁斷面圖（單位：cm，1∶75）

2.3 鋼橋面設計

為避免鋼橋面體系產(chǎn)生鋼結構疲勞開裂和鋪裝破損的病害，跨新星南路立交橋在傳統(tǒng)的正交異性鋼橋面結構上增設了45 mm 厚的STC 層，并通過間距150 mm 的φ13 mm×35 mm短栓釘與STC 層形成組合結構，同時在STC 層內(nèi)鋪設間距37.5 mm 的φ10 mm 鋼筋網(wǎng)，如圖2 所示。STC 的設計指標見表1。

圖2 鋼-STC 輕型組合橋面系結構（單位：mm）

表1 各類型雨篷關鍵節(jié)點連接方式及受力特征

3 鋼-STC 組合橋面結構施工

3.1 施工流程

圖3 給出了鋼-STC 組合橋面結構的施工過程，詳細內(nèi)容如下：

圖3 現(xiàn)場STC 層澆筑施工現(xiàn)場

1）完成鋼梁施工，準備STC 層施工；

2）對鋼橋面上表面進行清理及除銹；

3）焊接短栓釘及鋪設鋼筋網(wǎng)；

4）鋪設環(huán)氧樹脂黏結層及噴砂施工；

5）澆筑STC 材料并整平；

6）蒸汽養(yǎng)護STC 層；

7）STC 結構層上表面拋丸，澆筑瀝青混凝土鋪裝層，及安裝橋面附屬結構；

8）橋面系施工完成，通車。

3.2 橋面清理除銹工藝

鋼橋面應清除橋面的油、油脂、鹽分及其他污垢，并應采用高壓清洗機噴射清潔，直至鋼板潔凈、干燥。清洗完橋面后，進行除銹工作，當發(fā)現(xiàn)鋼板表面有銳邊、飛濺、不光滑焊縫及邊割邊緣等缺陷，應打磨平整，然后采用全自動無塵噴砂設備進行現(xiàn)場噴砂除銹。

3.3 焊接短栓釘及鋪設鋼筋網(wǎng)工藝

首先，在鋼橋面板上劃墨線定位短栓釘?shù)暮附游恢?。栓釘加密時，應先定位出普通位置點，再定位出加密位置點。栓釘設計位置與鋼主梁拼接焊縫位置沖突時，應將栓釘偏離焊縫邊界2～3 cm，不應將栓釘直接焊接在拼接焊縫的頂面。然后，采用電弧螺柱焊機焊接栓釘。焊接時，控制好焊接時間，確保焊接質(zhì)量，焊接完后用錘子對每個栓釘進行敲擊檢查，防止焊接不牢固。最后，清除定位時設置的墨線、焊渣、磁環(huán)和雜物。

鋼筋網(wǎng)鋪設前，根據(jù)圖紙對鋼筋網(wǎng)進行定位劃線，擺放好鋼筋墊塊。然后，先鋪設縱向鋼筋，再鋪設橫向鋼筋。鋼筋的搭接處將鋼筋位置錯開，搭接鋼筋的面積控制不超過50%。當鋼筋位置與栓釘布置有沖突時，適當調(diào)整鋼筋位置。另外，必要時，可對接縫區(qū)域的鋼筋網(wǎng)進行加密。

3.4 環(huán)氧樹脂黏結層及噴砂工藝

澆筑STC 層前，使用專用灑布機在鋼橋面上進行環(huán)氧樹脂黏結劑噴涂工作，噴涂厚度約1.5 mm，灑布量為l～2 L/m2，確保在天氣晴朗、溫度不低于10 ℃的環(huán)境下施工。然后，在環(huán)氧樹脂黏結層上噴涂粒徑細度為4～6 目的石英砂顆粒形成糙面。待環(huán)氧黏結層固化后（約2 d），將表面未粘固的石英砂顆粒進行清理。

3.5 澆筑STC 層工藝

STC 攪拌工作采用大型的具有計量系統(tǒng)的自動化強制式攪拌機完成。首先，在橋頭架設攪拌機，按照STC 生產(chǎn)商提供的配比投入STC 干粉料及水攪拌，每臺攪拌機每次可攪拌4 m3，干混料允許偏差≤2%，水允許偏差≤1%，每次使用攪拌機前將計量設備歸零，定期校準。每次攪拌需15 min，攪拌過程中隨時查看拌和物是否有結團現(xiàn)象，如有則需停機調(diào)整，每次攪拌完成后，及時清洗攪拌設備。

用手推斗車或攪拌運輸車將拌和好的STC 材料運至澆筑區(qū)域，均勻布料至設計厚度的1.1 倍高，然后用平板振動器和滑靴式高頻振動整平機振搗約2 min，整平及找坡，通過人工補料或減料。在STC 層沿縱向澆筑整平每完成2 m 長后，噴灑水霧，鋪上單向滲水保濕凝膜，進行初養(yǎng)護48 h，使其達到終凝狀態(tài)。需要注意的是，初養(yǎng)護期間注意隨時補充水分，以防其收縮開裂。

3.6 蒸汽養(yǎng)護工藝

STC 材料終凝后，撤除保濕凝膜，安裝蒸汽保溫養(yǎng)護罩，現(xiàn)場采用兩臺鍋爐，擺放在鋼箱梁橫向兩端進行蒸汽養(yǎng)護，將兩臺鍋爐串聯(lián)，將蒸汽通過蒸汽管道輸入進保溫養(yǎng)護罩內(nèi)，在保溫養(yǎng)護罩內(nèi)的管道均勻布置在STC 上表面，保證供汽均勻，蒸養(yǎng)過程中，要在保溫養(yǎng)護罩設置傳感器測量溫度和濕度，保證溫度在90 ℃以上，濕度在95%以上。其中，升溫階段溫度變化每小時約15 ℃，達到90 ℃后保持48 h，降溫階段溫度變化每小時約10 ℃。

3.7 鋪裝層施工工藝

STC 結構層養(yǎng)護完之后撤除蒸汽養(yǎng)護罩，對STC 層上表面進行拋丸處理，然后用高壓水槍清洗表面，之后在其上表面噴灑粘層油，最終，按照現(xiàn)行行業(yè)標準JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》的施工要求，澆筑4 cm 厚的瀝青混凝土鋪裝層，以及安裝完橋面附屬結構。

4 結語

鋼-STC 輕型組合橋面施工技術作為可從根本上解決鋼橋面疲勞開裂及鋪裝層破損的有效治理手段，被跨新星南路立交橋一座三跨連續(xù)鋼箱梁橋所采用。其中，4.54 cm 厚STC 層可作為永久結構層，通過密集焊接短栓釘、鋪設鋼筋網(wǎng)以及一系列的施工工藝，可使STC 層與鋼橋面充分組合，參與橋梁結構受力，可在橋梁實際使用過程中有效保護下部鋼結構。

城市交通繁忙、工程快速施工難，且施工對人們的正常出行影響較大。本文詳細介紹了鋼-STC 輕型組合橋面技術在城市三跨連續(xù)鋼箱梁上的施工工藝，可快速完成城市中現(xiàn)場施工鋼-STC 輕型組合橋面技術，為以后城市施工該技術提供參考和借鑒。