徐 池， 茍 圣

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213)

1 概 述

國(guó)內(nèi)外的懸索橋梁體系常采用鋼箱梁柔性體系，為減輕橋面自重，橋面多采用薄層改性瀝青混凝土SMA-13作為道路攤鋪面層。但這種橋面鋪裝方式易出現(xiàn)瀝青面層剪切推移破壞、局部壅包、車轍等質(zhì)量通病，因此，如何保證道面瀝青混凝土長(zhǎng)期使用質(zhì)量即成為施工過程中的主要控制要點(diǎn)[1]。

云龍灣大橋?yàn)樽藻^式懸索橋，橋面鋪裝層設(shè)計(jì)為：高彈改性瀝青混合料 SMA-13 面層+防水應(yīng)力吸收黏結(jié)層(高黏高彈改性瀝青+灑布碎石)+STC(表面采用精銑刨方式進(jìn)行糙化處理，處理深度為5 mm)。橋面鋪裝體系采用超高韌性混凝土(STC)通過剪力釘+鋼筋網(wǎng)與鋼橋面連接的方式，具有高韌抗彎等特性，從而解決了鋼橋面與橋面鋪裝層易疲勞脫離破壞等問題。但相對(duì)于STC材質(zhì)，瀝青混凝土偏柔性，在道面使用過程中瀝青混凝土受車輛及溫度影響變形較大，因此，STC與瀝青混凝土之間的黏結(jié)性和瀝青混凝土自身所具備的延展性、抗老化性、抗疲勞性成為施工質(zhì)量的控制重點(diǎn)。詳細(xì)闡述了高黏高彈瀝青混凝土在柔性橋面施工中的應(yīng)用過程。

2 材料性能的選擇

2.1 材料對(duì)比

高黏高彈瀝青與普通瀝青相比，具有高黏度、高軟化點(diǎn)的特性，將其應(yīng)用于瀝青混凝土后，其高黏特性能夠更好地包裹級(jí)配料，使級(jí)配料之間形成穩(wěn)定狀態(tài)，可以保證成型道面的穩(wěn)定性和抗車轍性。根據(jù)道面設(shè)計(jì)參數(shù)要求和《城鎮(zhèn)橋梁瀝青混凝土橋面鋪裝施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T279-2018)要求，項(xiàng)目部遍尋多家特種瀝青生產(chǎn)廠家提供樣品進(jìn)行測(cè)試，對(duì)滿足要求的樣品參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，瀝青性能參數(shù)對(duì)比情況見表1。為保證道面瀝青混凝土與STC面的黏結(jié)性以及瀝青混凝土的自身穩(wěn)定性，設(shè)高黏高彈瀝青材料中的黏度參數(shù)為重要指標(biāo)，最終對(duì)比后選用了黏度更高的瀝青材料(黏度60 ℃：610 000 pa·s)，該參數(shù)超過設(shè)計(jì)要求參數(shù)的10倍，相應(yīng)材料的軟化點(diǎn)亦達(dá)到104.5度，在攤鋪施工過程中溫度控制成為施工重點(diǎn)[2]。

表1 瀝青性能參數(shù)對(duì)比表

2.2 性能檢測(cè)

瀝青參數(shù)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，為測(cè)試瀝青在STC面的黏結(jié)度，項(xiàng)目部委托試驗(yàn)室進(jìn)行了復(fù)合件模擬工況的抗剪及拉拔試驗(yàn)，根據(jù)在STC界面撒布不同的瀝青量、測(cè)試不同溫度下瀝青與STC面的黏結(jié)力，得出在STC面高彈改性瀝青灑布量為1.6～2 kg/m2時(shí)瀝青與STC面黏結(jié)力最強(qiáng)[3]的結(jié)論。

為增大瀝青與STC的黏結(jié)面積，增強(qiáng)STC和道路面層間的剪切強(qiáng)度，項(xiàng)目部對(duì)STC試塊表面采取不同刻槽深度、刻槽寬度及表層拉毛的方式進(jìn)行了試驗(yàn)黏結(jié)力檢測(cè)。為保證STC鋼筋保護(hù)層厚度和后期道面的維修保養(yǎng)，項(xiàng)目部技術(shù)人員結(jié)合試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)決定對(duì)STC表面采用精銑刨5 mm的方式，既將STC表面浮漿層刨除，又不損傷其鋼筋保護(hù)層。

2.3 瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)

在配合比設(shè)計(jì)前，按照施工圖材料設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)粗集料、細(xì)集料、填料、纖維穩(wěn)定劑等原材料進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)結(jié)果滿足相關(guān)要求的前提下進(jìn)行了目標(biāo)配合比調(diào)試。調(diào)試過程中，根據(jù)鋪裝層設(shè)計(jì)，橋面面層作為單層、薄層鋪裝面結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土滲水性成為防止STC表面形成水膜層的關(guān)鍵參數(shù)，調(diào)整配合比中的骨料間隙和粒徑粗細(xì)參數(shù)，既要保證骨料粒徑具有較大的抗車轍性，又要具有足夠的細(xì)粒徑對(duì)粒徑縫隙進(jìn)行封閉，才能保證道面層防水抗壓。

經(jīng)過對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)配，該項(xiàng)目的瀝青混合料在滿足車轍設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，道面滲水試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了基本不滲水條件。

3 施工過程控制

3.1 STC頂面精銑刨

STC頂面精銑刨施工工藝流程為：STC基面處理試驗(yàn)→施工準(zhǔn)備→施工放樣→精銑刨→界面檢測(cè)。

(1)STC基面處理試驗(yàn)。

①精銑刨。在性能檢測(cè)階段明確測(cè)試實(shí)施方案后，項(xiàng)目部對(duì)現(xiàn)場(chǎng)非主要部位進(jìn)行了精銑刨試驗(yàn)以確定精銑刨設(shè)計(jì)施工工藝及相關(guān)參數(shù)。試驗(yàn)內(nèi)容：大銑刨機(jī)銑大面，小銑刨機(jī)銑基座邊帶，采用人工打磨基座邊帶的殘留物、高壓沖毛機(jī)對(duì)基面進(jìn)行清洗的方式。

精銑刨試驗(yàn)得到的施工參數(shù)：精銑刨下刀深度為4 mm，單次銑刨寬度為2 m，銑刨車的行進(jìn)速度為5 m/min，施工效率為1 000 m2/h。

②攤鋪前進(jìn)行的基面除銹試驗(yàn)。橋面攤鋪前，由于STC基面銑刨后鋼纖維露出易銹蝕，為保證應(yīng)力吸收層與基面間的黏結(jié)力滿足要求，對(duì)STC基面即將進(jìn)行下一步施工的工作面進(jìn)行了拋丸機(jī)除銹試驗(yàn)。

(2)施工準(zhǔn)備。根據(jù)精銑刨試驗(yàn)取得的成果，最終選擇的精銑刨鼓刀間距為5.5 mm，銑刨深度可在0～10 mm間調(diào)節(jié)，處理后的表面將產(chǎn)生均勻細(xì)致的紋理。

(3)施工放樣。根據(jù)工作面需搭接1～3 cm的原則，對(duì)精銑刨施工面進(jìn)行放樣。

(4)精銑刨施工。

①大面精銑刨。根據(jù)精銑刨試驗(yàn)得出的施工參數(shù)進(jìn)行銑刨施工。為避免銑刨下刀過深而傷及STC層的剪力釘和鋼筋網(wǎng)，下刀深度不應(yīng)超過4 mm。在銑刨開始至銑刨結(jié)束過程中，銑刨機(jī)的銑刨厚度均需緩慢調(diào)整到計(jì)劃要求的銑刨深度，禁止突變銑刨高度及速度。銑刨過程中，必須派人全程對(duì)銑刨面進(jìn)行及時(shí)檢查并清洗工作面。

②采用小型銑刨機(jī)局部銑刨。對(duì)于精銑刨效果不佳的局部位置，采用小型銑刨機(jī)輔助銑刨，控制小型銑刨機(jī)的下刀深度不超過3 mm。

③邊角帶采用人工鑿毛方式。對(duì)于邊角帶8 cm寬機(jī)械無法銑刨的區(qū)域，采用手砂輪打磨去除STC表面殘留物的方式形成粗糙面。

④采用沖毛機(jī)清理殘留物。大面及局部銑刨全部結(jié)束后，采用沖毛機(jī)由跨中向兩側(cè)清洗橋面。沖毛機(jī)的工作壓力必須保證在40 MPa以上(最大為45 MPa)。STC基面沖洗完成后，采用空壓機(jī)去除STC基面因高壓水沖形成的內(nèi)部毛細(xì)孔水，以避免橋面后期鋪裝在STC基面頂形成水膜而造成基面與面層的黏結(jié)力達(dá)不到要求。

⑤攤鋪前的除銹與除塵。正式攤鋪前2 d，采用拋丸機(jī)對(duì)STC基面進(jìn)行拋丸除銹除塵，并使用空壓機(jī)風(fēng)吹設(shè)備由跨中向兩邊對(duì)STC表面進(jìn)行吹掃以保證STC表面無銹、無塵、無水。STC頂面攤鋪前的效果見圖1。

圖1 STC頂面攤鋪前效果圖

3.2 應(yīng)力吸收黏結(jié)層施工

應(yīng)力吸收黏結(jié)層在整個(gè)結(jié)構(gòu)層中起到的作用非常重要。該層對(duì)STC表層毛細(xì)孔進(jìn)行封閉，在STC表層起黏結(jié)防水作用，并與瀝青混凝土面層形成黏結(jié)作用。

(1)應(yīng)力吸收黏結(jié)層撒布量試驗(yàn)。

正式施工前，選擇空地進(jìn)行試驗(yàn)：采用標(biāo)準(zhǔn)平米試板進(jìn)行油量、碎石等相關(guān)參數(shù)的控制，通過試板對(duì)碎石灑布覆蓋率進(jìn)行確認(rèn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選取車輛勻速階段的參數(shù)。

試驗(yàn)參數(shù)為：車輛勻速行進(jìn)為6 km/h時(shí)，高黏高彈改性瀝青灑布量為1.78 kg/m2。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，碎石撒布覆蓋面積應(yīng)不低于其表面積的70%，即碎石撒布量為5 kg/m2。經(jīng)測(cè)試，當(dāng)碎石撒料口刻度調(diào)整為1時(shí)，此時(shí)實(shí)測(cè)的碎石灑布量為5.4 kg/m2。

(2)準(zhǔn)備工作。

設(shè)備的準(zhǔn)備：撒布設(shè)備在施工前應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的清理，將儲(chǔ)油罐中的殘油清除干凈。

材料的準(zhǔn)備：施工前3 d，應(yīng)將碎石拌制好并妥善存放，使其溫度降至常溫以方便撒布。預(yù)拌碎石拌制過程中應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青的用量，采用手動(dòng)、多次投料的方式投灑瀝青，絕不能因?yàn)r青用量過小出現(xiàn)花白料，也不能因?yàn)r青用量過大而板結(jié)成塊導(dǎo)致無法灑布。

正式施工前的調(diào)試準(zhǔn)備：施工前，應(yīng)將瀝青迅速升溫至175 ℃并將其直接注入同步碎石封層車，運(yùn)輸過程中，同步碎石封層車持續(xù)對(duì)瀝青加熱至溫度190 ℃～195 ℃，但不能超過200 ℃；同時(shí)應(yīng)使其循環(huán)，避免改性劑離析。瀝青運(yùn)到施工場(chǎng)地后，每輛撒布車均需尋找空地對(duì)撒布效果進(jìn)行試驗(yàn)，待其滿足要求后再進(jìn)場(chǎng)撒布。

(3)應(yīng)力吸收黏結(jié)層的灑布。

①灑布過程中，應(yīng)保證瀝青灑布均勻，灑布車應(yīng)保持較慢的速度，一般將其速度控制在1.6 m/s。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)后的瀝青灑布車的瀝青灑布量一經(jīng)固定，不得隨意調(diào)整。

②在起步和停止位置鋪設(shè)瀝青氈，以便于準(zhǔn)確進(jìn)行多幅撒布時(shí)的橫向銜接，灑布車經(jīng)過后及時(shí)取走瀝青氈。

③非機(jī)動(dòng)車道應(yīng)力吸收層施工時(shí)，為避免施工車輛來回行駛污染、破壞工作面，同步碎石封層車需要用吊車吊入非機(jī)動(dòng)車道，由一端向另一端行駛。

④為保證施工質(zhì)量，施工應(yīng)力吸收黏結(jié)層時(shí)應(yīng)封閉交通，以防止局部瀝青被車輛輪胎粘走而破壞黏結(jié)層的整體效果。

(4)碎石的撒布及碾壓。

試驗(yàn)階段已確定碎石撒布撒料口的開口大小，開口參數(shù)一經(jīng)固定，不得隨意調(diào)整。

碎石撒布以均勻撒布、不散失為標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于局部碎石量不足的地方，應(yīng)立即由人工進(jìn)行補(bǔ)撒。撒布碎石后用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓遍數(shù)為2～3遍。壓路機(jī)必須緊跟在碎石撒布車后，碾壓速度要慢且均勻，起動(dòng)、停止時(shí)必須減速緩慢進(jìn)行，不得隨便調(diào)頭。

(5)應(yīng)力吸收黏結(jié)層黏結(jié)力的檢測(cè)。根據(jù)《城鎮(zhèn)橋梁瀝青混凝土橋面鋪裝施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T 279-2018)，現(xiàn)場(chǎng)完成黏結(jié)層撒布后，待瀝青面自然冷卻后對(duì)黏結(jié)層進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，拉拔試驗(yàn)采取2 cm標(biāo)準(zhǔn)圓形拉拔頭，在10 ℃～15 ℃自然環(huán)境溫度下，黏結(jié)強(qiáng)度≥0.6 MPa[4]。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力吸收黏結(jié)層黏結(jié)力檢測(cè)情況見圖2。

圖2 應(yīng)力吸收黏結(jié)層黏結(jié)力檢測(cè)圖

3.3 高彈改性瀝青SMA-13面層施工

瀝青混合料的攤鋪全部由機(jī)械施工。由于氣溫原因，在橋面搭設(shè)縱向抗風(fēng)圍擋，初壓應(yīng)在攤鋪機(jī)后10 m以內(nèi)的地方實(shí)施碾壓作業(yè)，以求迅速鎖住混合料溫度。

(1)混合料的生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)配合比試驗(yàn)參數(shù)，其拌和工序全過程采用自動(dòng)控制?；旌狭习韬蜏囟瓤刂疲菏霞訜嶂?20 ℃，混合料拌和后的出料溫度按180 ℃～190 ℃控制；對(duì)于超過195℃的混合料應(yīng)做廢棄處理。在拌合站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試拌，拌和時(shí)間控制為干拌10 s，濕拌40 s。

拌和過程中，應(yīng)充分注意礦粉摻加、纖維摻加、瀝青用量及出料溫度控制，同時(shí)，冷料倉(cāng)上料速度的設(shè)置應(yīng)充分考慮到加熱鼓風(fēng)中細(xì)集料中的粉料(粒徑<0.3 mm的材料)損失。試驗(yàn)室人員按相關(guān)規(guī)定的抽樣頻率取樣檢驗(yàn)并密切觀察所拌制混合料的質(zhì)量。

(2)混合料的運(yùn)輸。為避免運(yùn)輸過程及待攤鋪料等候溫度的損失，嚴(yán)格控制混合料的生產(chǎn)速率，應(yīng)盡量保持現(xiàn)場(chǎng)攤鋪速度與混合料生產(chǎn)速率一致。運(yùn)輸過程中應(yīng)加蓋保溫材料，運(yùn)輸車輛進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)完成車輛的清洗，避免污染施工作業(yè)面。車輛進(jìn)入作業(yè)面時(shí)應(yīng)減低車速，避免車速變化造成應(yīng)力吸收黏結(jié)層破壞。

(3)混合料的攤鋪。攤鋪前，用鼓風(fēng)機(jī)將黏結(jié)層的水分和灰塵清理干凈，檢查工作面是否潔凈、干燥，待其符合要求后方可進(jìn)行攤鋪施工。

攤鋪開始前，至少提前1 h使攤鋪機(jī)就位于起點(diǎn)，并將攤鋪機(jī)熨平板充分預(yù)熱至120 ℃以上。攤鋪機(jī)采用非接觸式平衡梁方式找平。

攤鋪機(jī)的行走速度應(yīng)盡可能放慢，以便與拌和樓的拌和能力相匹配(攤鋪能力應(yīng)適當(dāng)?shù)陀诎韬湍芰?。攤鋪機(jī)的行走速度依據(jù)其拌和能力一般將其控制在1.5～2.5 m/min范圍，最高不超過3 m/min。攤鋪機(jī)行走時(shí)，應(yīng)盡量避免在瀝青鋪裝層上轉(zhuǎn)彎。絕對(duì)禁止在鋪裝層上急轉(zhuǎn)彎和調(diào)頭。

由于高黏高彈改性瀝青混合料的攤鋪溫度不應(yīng)低于165 ℃，因此，對(duì)于運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的混合料一定要合理安排、調(diào)配，對(duì)于每輛車的最后余料溫度不滿足要求的部分需經(jīng)攤鋪機(jī)加溫至足夠溫度后再進(jìn)入攤鋪面。

攤鋪過程中，應(yīng)隨時(shí)檢查攤鋪厚度，主橋按預(yù)松鋪系數(shù)1.15進(jìn)行攤鋪，并根據(jù)壓實(shí)情況進(jìn)行調(diào)整。

(4)混合料的壓實(shí)。改性瀝青SMA-B 混合料的碾壓必須緊跟攤鋪機(jī)碾壓，初壓、復(fù)壓工作長(zhǎng)度約為30 m，不允許超過50 m。面層的碾壓應(yīng)遵循緊跟慢壓、高頻低幅的原則。①初壓。初壓的目的是為了使攤鋪后的混合料達(dá)到初步穩(wěn)定要求，并鎖住混合料內(nèi)部的溫度，為復(fù)壓創(chuàng)造條件。初壓采用一臺(tái)自重大于10 t的普通雙鋼輪壓路機(jī)靜壓。初壓壓路機(jī)每次前進(jìn)時(shí)，均應(yīng)前行到接近攤鋪機(jī)尾部的位置。每次前進(jìn)后均應(yīng)在原輪跡上(重復(fù))倒退，第二次前進(jìn)應(yīng)重復(fù)約2/3 輪寬，往返一次為碾壓一遍，需碾壓1～2 遍。鋪裝表面層施工時(shí)，應(yīng)將行駛速度控制在3 km/h 范圍內(nèi)。初壓開始時(shí)，混合料內(nèi)部的溫度不應(yīng)低于160 ℃。②復(fù)壓。復(fù)壓的目的是使混合料達(dá)到預(yù)想的密實(shí)效果。復(fù)壓采用兩臺(tái)自重大于10 t的水平振蕩壓路機(jī)，復(fù)壓段落的長(zhǎng)度為20～35 m，壓路機(jī)的行駛速度應(yīng)控制在1.5～2 km/h，碾壓4～5遍。復(fù)壓完成時(shí)的鋪裝溫度應(yīng)大于130 ℃[5]。③終壓。終壓又稱為收跡碾壓，其作用是為了將復(fù)壓造成的輪跡收光。終壓采用普通雙鋼輪壓路機(jī)無振動(dòng)碾壓收跡1～2 遍即可。碾壓終了時(shí)，其路表溫度應(yīng)大于90 ℃。

4 結(jié) 語(yǔ)

以云龍灣大橋?yàn)橐劳泄こ?，采用高黏高彈瀝青應(yīng)用于柔性橋面薄層鋪裝，運(yùn)行兩年后經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)常見的橋面鋪裝病害。本案例的成功應(yīng)用，從施工角度對(duì)黏結(jié)基面處理要求、黏結(jié)層做法、混合料攤鋪幾個(gè)關(guān)鍵施工控制點(diǎn)進(jìn)行了敘述，所取得的經(jīng)驗(yàn)對(duì)采用同類施工方法的項(xiàng)目施工具有借鑒和參考意義。