左洪利

(山東省路橋集團(tuán)有限公司,濟(jì)南 250014)

鋼箱梁具有強(qiáng)度高、自重輕、抗變形、制造與施工便捷等特點(diǎn),在我國(guó)橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。2016 年中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過(guò)剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見(jiàn)》,同年中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部發(fā)布了《交通運(yùn)輸部關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,鋼箱梁在相關(guān)橋梁建設(shè)中被進(jìn)一步推廣。由于市政工程具有施工工期短、施工便利性要求高等工程特點(diǎn),鋼結(jié)構(gòu)橋梁在市政橋梁建設(shè)中的規(guī)模占比較公路工程更為突出。同時(shí),為方便日常出行,在城市高架橋、跨江大橋等設(shè)置人行及非機(jī)動(dòng)車道的情況逐漸增多。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)鋼橋面鋪裝技術(shù)的研究多集中于機(jī)動(dòng)車道,人行及非機(jī)動(dòng)車道鋼橋面鋪裝技術(shù)的研究與工程應(yīng)用相對(duì)有限。人行及非機(jī)動(dòng)車道由于受纜索、防撞護(hù)欄、拱肋等構(gòu)造物的影響,可施工區(qū)域較狹窄,難以采用常規(guī)瀝青鋪裝技術(shù)進(jìn)行攤鋪碾壓,多采用簡(jiǎn)易鋪裝技術(shù)進(jìn)行施工。目前國(guó)內(nèi)鋼橋面人行道和檢修道的鋪裝工程多采用彩色橡膠板、彩色樹(shù)脂薄層罩面等,相關(guān)材料的行駛體驗(yàn)感及耐久性較差[1]。澆注式瀝青由于具有良好的施工和易性及使用耐久性,在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)大橋梁鋼橋面鋪裝中已取得良好的應(yīng)用效果[2-4]。然而由于人行及非機(jī)動(dòng)車道的交通量相對(duì)較小、交通荷載相對(duì)較低,對(duì)于鋪裝層混合料的高溫穩(wěn)定性要求較行車道低,若直接采用與機(jī)動(dòng)車道完全相同的復(fù)合澆注式瀝青鋪裝方案,會(huì)造成建設(shè)資源與建設(shè)資金的浪費(fèi)。因此,基于澆注式瀝青鋪裝方案自身優(yōu)點(diǎn),結(jié)合人行及非機(jī)動(dòng)車道的使用特征,開(kāi)展針對(duì)性研究,提出適用于人行及非機(jī)動(dòng)車道的新型鋪裝方案具有重要意義。

1 直餾瀝青澆注式鋪裝

依托江蘇省南京市浦儀公路夾江大橋的行車道鋼橋面鋪裝工程,鋪裝方案為復(fù)合澆注式瀝青鋪裝,采用直餾硬質(zhì)瀝青摻配進(jìn)口TLA(Trinidad Lake Asphalt,特立尼達(dá)湖瀝青)作為膠結(jié)料。人行及非機(jī)動(dòng)車道鋼橋面鋪裝由于受力特性不同,并且從經(jīng)濟(jì)性和施工和易性角度考慮,無(wú)法直接采用行車道鋼橋面鋪裝方案。在分析人行及非機(jī)動(dòng)車道的使用環(huán)境和荷載特點(diǎn)后,初步提出直餾瀝青澆注式鋪裝方案,鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示。

圖1 鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)示意

2 鋪裝材料性能

2.1 瀝青

鋪裝下層澆注式瀝青混合料時(shí)采用15#直餾硬質(zhì)瀝青作為膠結(jié)料,硬質(zhì)瀝青檢測(cè)結(jié)果如表1 所示。

表1 硬質(zhì)瀝青檢測(cè)結(jié)果

由表1 可知,15#直餾硬質(zhì)瀝青各項(xiàng)性能均滿足技術(shù)指標(biāo)。此外,與30#直餾硬質(zhì)瀝青摻配TLA相比,15#直餾硬質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)略有提升,閃點(diǎn)提升約11%,達(dá)到312 ℃。考慮到澆注式瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程中若礦粉不加熱,則集料加熱溫度可達(dá)280～290 ℃。因此,15#直餾硬質(zhì)瀝青的適用性更強(qiáng)。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

直餾澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)參照《復(fù)合澆注式瀝青鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DB32/T 2678—2014)[5]、《公路鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 3364-02—2019)[6]中的相關(guān)要求開(kāi)展,根據(jù)人行及非機(jī)動(dòng)車道荷載特點(diǎn)和橋址區(qū)氣候特點(diǎn)對(duì)混合料設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化,礦料配合比及油石比如表2 所示,合成級(jí)配曲線如圖2 所示。

表2 礦料配合比及油石比 (%)

圖2 合成級(jí)配曲線

直餾澆注式瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)滿足要求。

2.3 混合料性能

澆注式瀝青混合料性能主要包括流動(dòng)性、貫入度、動(dòng)穩(wěn)定度、低溫彎曲性能和疲勞性能,澆注式瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 澆注式瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

澆注式瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫性能、低溫性能、疲勞性能和施工和易性,可用于人行及非機(jī)動(dòng)車道鋼橋面鋪裝。

3 實(shí)體工程驗(yàn)證

本次實(shí)體工程驗(yàn)證對(duì)象為浦儀公路夾江大橋主橋的人行及非機(jī)動(dòng)車道施工工程,主要區(qū)域?yàn)镵7+389.901～K7+499.901 段左幅外側(cè)邊帶,長(zhǎng)度110 m,寬度1.8 m,面積198 m2。在直餾硬質(zhì)澆注式瀝青混合料生產(chǎn)前,將貯油罐內(nèi)的直餾瀝青加熱到150～160 ℃。為使出料溫度達(dá)到約200 ℃,集料加熱溫度應(yīng)提高至280～290 ℃。礦料溫度穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi),之后噴入瀝青和礦粉進(jìn)行拌和。混合料總拌和時(shí)間為55 s,其中干拌10 s、濕拌45 s。直餾澆注式瀝青混合料施工流程如圖3 所示。

圖3 直餾澆注式瀝青混合料施工流程

用于實(shí)體工程驗(yàn)證的澆注式瀝青混合料生產(chǎn)配合比如表4 所示。

表4 用于實(shí)體工程驗(yàn)證的澆注式瀝青混合料生產(chǎn)配合比 (%)

直餾澆注式瀝青混合料施工工藝如圖4 所示。

圖4 直餾澆注式瀝青混合料施工工藝

混合料溫度直接影響到預(yù)拌碎石的壓入效果,溫度過(guò)高時(shí)碎石將被全部嵌入,無(wú)法發(fā)揮與鋪裝上層間的嵌擠效果;溫度過(guò)低時(shí)碎石壓入深度較小,極易產(chǎn)生剝落。因此,施工過(guò)程中應(yīng)安排專人檢測(cè)混合料溫度,及時(shí)掌握預(yù)拌碎石碾壓時(shí)機(jī),碎石壓入溫度控制在145～160 ℃為宜。

試驗(yàn)段混合料檢測(cè)結(jié)果如表5 所示。

表5 試驗(yàn)段混合料檢測(cè)結(jié)果

由表5 可知,采用15#直餾硬質(zhì)瀝青制備的澆注式瀝青混合料的各項(xiàng)性能檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求,試驗(yàn)段整體實(shí)施效果較好。

4 結(jié)論

(1) 直餾硬質(zhì)澆注式瀝青混合料的高低溫穩(wěn)定性、施工和易性和疲勞性能良好,滿足人行及非機(jī)動(dòng)車道鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)要求;

(2) 實(shí)體工程驗(yàn)證結(jié)果表明,直餾硬質(zhì)澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝施工工藝合理,可滿足大面積施工要求,且各項(xiàng)性能檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求,整體實(shí)施效果良好;

(3) 類似工程中可對(duì)直餾硬質(zhì)澆注式瀝青混合料性能進(jìn)行跟蹤觀測(cè),為后續(xù)將其應(yīng)用于行車道鋼橋面鋪裝提供數(shù)據(jù)儲(chǔ)備。