复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术

复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术一、申报奖种：山东省科学技术进步二等奖二、推荐单位：山东省交通运输厅三、项目简介：随着我国经济发展，桥梁施工新技术的不断发展和完善，建造的大跨径桥梁越来越多。由于钢箱梁桥具有重量轻、跨越能力强、经济性好、造型美观等优点，因此在国内大跨径桥梁建设中得到了越来越多的应用。但是目前对于大跨径悬索桥的桥面铺装，在国内相关技术还不成熟，未得到很好的解决，依然是目前国内工程界的施工难题。南京四桥为国内首座三跨吊悬索桥，扁平式钢箱梁，对桥面铺装的变形追从性、抗车辙能力要求更高。通过科研选用了改性沥青混合料SMA与浇注式沥青料相结合的钢桥面铺装结构（下层浇注式沥青混凝土+上层高弹改性沥青混凝土），浇注式沥青混合料是在直馏沥青里加上精制的特里尼达湖沥青等改性材料调制而成的沥青里再加上粗集料、细集料、天然砂及矿粉搅拌混合后，在升温搅拌运输车里熬制成具有能浇注施工的作业性（流动性）和稳定性的沥青混合料，这种混合料具有不透水性，因而防水效果好，而且对钢桥面的变形具有很好的追随性。在浇注式沥青铺装表面压入沥青预裹碎石以增加其高温稳定性，碎石压入数量以12㎏/㎡为上限。通过下层浇注混合料层达到铺装层的抗塑性变形开裂、防水、抗老化效果，通过上层高弹改性混合料层达到抗松散、抗裂、抗滑、耐久、抗永久变形（抗车辙）的能力。使结构层抵抗高温变形和塑性开裂的能力都得到充分发挥，基本解决了大跨径悬索桥钢桥面铺装难题，同时补充和完善了钢桥面铺装这一前沿技术领域，对行业的引导和推动作用显著。1、主要技术指标：（1）浇注式混合料流动度指标：40秒以内（2）浇注式混合料贯入度指标：1~4㎜(40℃，30分)（3）浇注式混合料动稳定度指标：350次以上(60℃，次/mm)（4）浇注式混合料动低温弯曲试验：8.0×10-3以上(破坏应变，-10℃，50mm/min)（5）高弹改性混合料动稳定度指标：1500次以上(60℃，次/mm)（6）高弹改性混合料动低温弯曲试验：6.0×10-3以上(破坏应变，-10℃，50mm/min) 2、复合浇注式沥青混凝土主要取得以下成果：（1）LB-5000型高黏性沥青专用脱桶设备，可以实现对高黏沥青的有效脱桶，脱桶能力50t/d；（2）专用沥青搅拌罐具有加热、搅拌和循环及自动控温功能，用于日本产高弹改性沥青加热循环搅拌和贮存，储存能力为120吨；（3）热压式矿粉加热机可自动调节油门控温，对矿粉加热温度可达80℃以上，每小时加热矿粉35t；（4）TLA湖沥青冷藏箱容积为25m3×2，可遥控控温，满足高温季节施工时湖沥青的贮存需要；（5）EB50/75S浇注沥青摊铺机的同步碎石撒布装置研发，实现了预裹沥青碎石机械撒布，大幅度增加合成层的动稳定度指标。（6）沥青防粘连无害隔离剂MY-01研发和应用，解决了普通油类隔离剂对高弹沥青表面的破坏问题，同时完善的施工技术工艺。（7）发明了一种桥面柔性防水层防水效果的监测装置与使用方法，方便地解决了用于桥面沥青铺装层下柔性防水层防水效果的问题。该装置同时适用于混凝土桥面、钢桥面的柔性防水层。该施工工艺不仅适用于大跨径悬索桥铺装，还可用于各种钢箱梁桥的钢桥面铺装，适用范围广。项目成果整体技术达到国际先进水平，在全国内为首次应用，该技术成果填补国内空白。项目主要施工技术成果已在江苏、安徽、福建等省份跨江跨海的特大型桥梁钢桥面铺装工程中得到了推广应用，有效降低由路面重建造成的建设费用、交通延误等经济损失，产生了巨大社会效益。四、推广应用情况：2011年2月至8月期间，山东省路桥集团有限公司南京四桥项目部把复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装成功应用于南京四桥麒麟互通钢匝道试验桥铺装，并将项目研发的专用设备在实际施工中得以验证。2012年6月至8月期间，复合浇注式沥青混凝土铺装技术成果在南京长江第四大桥主桥钢箱梁铺装施工中得以应用，这也是我国第一次引进复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装方案。2013年8月至11 月间，复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术成果成功应用于福州市琅岐闽江大桥钢桥面铺装工程中。随着我国经济的高速发展，带动我国公路建设实现了跨越式的发展，在大江、大河中建造的大型桥梁越来越多，随着桥梁施工新技术的不断完善，桥梁的跨度也越来越大，复合浇式沥青钢桥面铺装施工工艺必将有更加广阔的应用前景。五、社会和经济效益：在各级主管领导与各有关单位的大力支持和配合下，经过课题组成员的共同努力，目前已全面完成科研计划要求的各项内容，达到了预期的目标。2011年麒麟互通试验桥采用创新施工工艺，按120元/工日计算节约人工费用约20万，节约设备摊销费用66万元，节约材料消耗约1万元，与传统施工工艺、施工设备相比，节约人工、机械使用、材料费合计约87万元。2012年南京四桥主桥钢桥面铺装施工采用创新施工工艺，按120元/工日计算节约人工费用124万，节约设备摊销费211万元，节约材料消耗9万元，与传统施工工艺、施工设备相比，节约人工、机械、材料费合计344万元，合计节支直接效益总计431万元。本施工工艺节能环保，我公司施工大型钢桥铺装工程近20座，至今无面积返修，按通常返修计算，至少减少了大修造成的铣刨料5万吨，玄武岩石料4.6万吨、进口沥青4000吨、燃油500吨，共节能直接经济效益3405万元。通过补充完善钢桥面铺装成套应用技术，对建立资源节约型、环境友好型社会意义重大。南京四桥由于创新铺装技术的使用，不仅提高了施工质量，还可使工期缩短1个月。按提前20天通车，日交通量以20000辆，平均通行费以35元/辆计算，可创造间接效益1400万元。六、曾获科技奖励情况：无七、主要知识产权证明目录：见附件2八、主要完成人：陈常杰；周凯；王洪敢；左洪利；周玉坤；郭保林；张光桥；李代金；湛林清。主要完成人的贡献及曾获奖励情况：（1）陈常杰：复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术项目的主要负责人,负责整体方案制订，项目总体的管理与协调，宏观分析该项目的可行性及其发展方向，综合考虑复合浇注式沥青钢桥面铺装技术的特点，并制订合理正确的整体方案。在该项技术研发工作中投入的工作量占本人工作量的60%。同时参与专用设备制造方案的确定，先后指导研制成功浇注式沥青施工所需的“矿粉加热系统”、“湖沥青储存设施”、“沥青混合计量装置”及“高弹改性沥青脱桶设备”等四种设备。为该项目的顺利开展、完成和优化起到督促和指导作用。2006实用新型专利：环氧沥青混凝土钢桥面，ZL200620009851.3,位序5/82006省级施工工法：环氧沥青混凝土钢桥面铺装工法，位序2/5 2012省级施工工法:复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，LEGF-378-2012,位序：1/52013公路工程工法：复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，GGG(鲁）C4143-2013，位序1/52014公路工程工法：环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工工法（升级版）GGG（鲁）B4005-2014，位序2/5（2）周凯：复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术项目的主要完成人,在该项技术研发工作中投入的工作量占本人工作量的80%。主要负责复合浇注式沥青钢桥面铺装施工技术项目的方案具体制定和实施，项目实施过程中的协调，施工技术方案的制定、审核，参与设备制造、研发过程的设计、图纸出图，先后参与研制成功浇注式沥青施工所需的“矿粉加热系统”、“湖沥青储存设施”、“沥青混合计量装置”及“高弹改性沥青脱桶设备”等四种设备。进行复合浇注式沥青科研工作指导、组织职工技术培训，编写科研报告，编写项目技术总结报告，负责专家会汇报资料的编制、会议汇报等工作。为该项目的顺利开展、完成和优化起到关键作用。2012省级施工工法:复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，LEGF-378-2012,位序：2/52013公路工程工法：复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，编号GGG(鲁）C4143-2013，位序2/5。2014公路工程工法：环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工工法（升级版）GGG（鲁）B4005-2014，位序5/5。（3）王洪敢：复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术项目的主要负责人之一，前期做了项目的市场需求分析和调研报告，分析该项目的可行性。作为本科研课题的的主要管理者，带领项目职工开展技术学习及培训，成立了QC科技攻关小组，针对科研工作中遇到的困难，充分发挥职工主动性及创造性，成功研制了浇注式沥青施工所需的“矿粉加热系统”、“湖沥青储存设施”、“沥青混合计量装置”及“高弹改性沥青脱桶设备”等四种设备，为南京长江第四大桥复合浇注式沥青混凝土铺装的成功实施打下了坚实的基础。2006实用新型专利：环氧沥青混凝土钢桥面，ZL200620009851.3,位序4/82008国家级工法：环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，YJGF057-2006(一级)位序1/62012省级施工工法:复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，LEGF-378-2012,位序：4/52013公路工程工法：复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，编号GGG(鲁）C4143-2013，位序4/5。（4）左洪利：主要负责复合浇注式沥青混合料的试验研究各项工作，在该项技术研发工作中投入的工作量占本人工作量的80%，先后组织开展复合浇注式沥青混合料的研究、复合浇注式沥青混合料试验仪器设计、复合浇注式沥青混合料试验方法编制、复合浇注式沥青混合料的钢桥面施工技术 等工作。破解了一些施工技术难题，提高了施工质量并降低了施工成本。2012省级施工工法:复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，LEGF-378-2012,位序：3/52013公路工程工法：复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法，编号GGG(鲁）C4143-2013，位序3/5。2014公路工程工法：环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工工法（升级版）GGG（鲁）B4005-2014，位序4/5。（5）周玉坤：复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术课题的主要负责人之一，前期做了项目的市场需求分析和调研报告，分析该项目的可行性。项目确立后，主要负责项目资金调配，安排指导专用设备调研采购的工作，协同其他负责人一起做了人员调配，确定了包括设备采购、培训、专用设备设计研制、及施工人员调配等。项目结束后，对整体技术成果进行审核，以确保科研工作顺利进行。（6）郭保林：主要负责复合浇注式沥青钢桥面铺装整体质量控制，特别针对钢桥面柔性防水层的耐久性，研发了一种用于监测桥面柔性防水层的装置及使用方法，该装置包括骨架若干对铜棒电极和若干个温度传感器，通过数据采集，在铺装结束后的使用期内重点比较雨前及雨后的数据差异来判断水分是否穿透柔性防水层表面，从而判定防水层的完好性，为复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装的健康状况提供科学依据。该装置及使用方法已经获得发明专利及授权。2014发明专利：一种用于监测混凝土桥面柔性防水层的装置的使用方法，ZL201210548031.1，位序2（7）张光桥：全程参与了复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装中的试验工作，参与设计了复合浇筑式沥青的配合比，保证了浇筑式沥青混合料及所用原材料的各项技术指标满足要求。根据国内情况，重车，超载现象严重，在反复试验后，满足了在不影响其他指标的同时对浇注式沥青混凝土动稳定度做出了很大的提高。对浇注式沥青混凝土的流动性试验，改进了由原来日本的所规定的试验指标，给施工中带来方便，并且满足浇注式沥青混合料的各项要求。2010：钢箱梁棘块式多点顶推施工技术研究，B10-1-015-002、中国公路学会科学技术奖一等奖，位序2。（8）李代金：在该项目中主要承担技术负责，报告审核，方案实施等工作，对《主要科技创新》栏中所列的1～8项创新做出了创造性贡献。对本项目进行工程应用分析，对原有传统施工工艺进行分析，与新的施工工艺进行对比，为全新的复合浇注式沥青混凝土铺装结构做数据支持，确保施工技术、施工方案均符合标准，以保证钢桥面铺装施工质量。（9） 湛林清：主要负责复合浇注式沥青钢桥面铺装施工现场整体质量控制及管理工作，负责复合浇注式沥青钢桥面铺装摊铺施工现场的具体实施、质量管理与协调，参与并制订正确合理可行的施工方案与操作规程，负责该项目施工现场的技术交底及技术培训工作，参与并研制适合于复合浇注式沥青钢桥面施工现场的小型机具。该项目的成功实施，为中国特大型桥钢桥面铺装类型再创一例，为中国特大型桥梁钢桥面采用复合浇注式铺装类型在工程技术与管理方面积累了诸多成功的经验并奠定了良好的基础。九、主要完成单位情况1、山东省路桥集团有限公司（第一完成单位）2、山东高速青岛公路有限公司（第二完成单位）主要完成单位贡献：1、山东省路桥集团有限公司：该项目为我单位路面铺装施工技术的重点项目之一，该项目以倍受国内外关注的大跨径桥梁钢桥面沥青混凝土铺装施工技术为基础，重点是悬索桥钢桥面沥青混凝土钢桥面复合浇注式沥青桥面铺装专用设备研发及施工技术应用。本单位作为项目组织和牵头单位,对创新点（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）做出重大贡献，项目的组成人员或者具有丰富经验的钢桥面铺装施工经验，或者具有较高的研发创新能力，其中多人在钢桥面环氧沥青混凝土铺装技术应用方面获得过国家级专利和国家一级工法。取得的创新成果主要有：（1）LB-5000型高黏性沥青专用脱桶设备，可以实现对高黏沥青的有效脱桶，脱桶能力50t/d；（2）专用沥青搅拌罐具有加热、搅拌和循环及自动控温功能，用于日本产高弹改性沥青加热循环搅拌和贮存，储存能力达到120吨；（3）热压式矿粉加热机可自动调节油门控温，对矿粉加热温度可达80℃以上，每小时加热矿粉35t；（4）TLA湖沥青冷藏箱容积为25m3×2，可遥控控温，满足高温季节施工时湖沥青的贮存需要；（5）EB50/75S浇注沥青摊铺机的同步碎石撒布装置研发，实现了预裹沥青碎石机械撒布，大幅度增加合成层的动稳定度指标。（6）沥青防粘连无害隔离剂MY-01研发和应用，解决了普通油类隔离剂对高弹沥青表面的破坏问题，同时完善的施工技术工艺。（7）发明了一种桥面柔性防水层防水效果的监测装置与使用方法，方便地解决了用于桥面沥青铺装层下柔性防水层防水效果的问题。该装置同时适用于混凝土桥面、钢桥面的柔性防水层。该施工工艺不仅适用于大跨径悬索桥铺装，还可用于各种钢箱梁桥的钢桥面铺装，适用范围广。项目成果整体技术达到国际先进水平，在国内为首次应用，该技术 成果填补国内空白。2、山东高速青岛公路有限公司：本单位作为合作完成单位,对创新点（7）做出重大贡献，对创新点（6）有重要贡献。针对钢桥面柔性防水层的使用情况实时监测问题，研发了一种用于监测桥面柔性防水层的装置及使用方法，该装置包括骨架若干对铜棒电极和若干个温度传感器，通过数据采集，在铺装结束后的使用期内重点比较雨前及雨后的数据差异来判断水分是否穿透柔性防水层表面，从而判定防水层的完好性，为复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装的健康状况提供科学依据。该装置及使用方法已经获得发明专利及授权。在第一完成单位牵头下，参与了沥青防粘连无害隔离剂MY-01的研发和应用，解决了普通油类隔离剂对高弹沥青表面的破坏问题，同时完善的施工技术工艺论文及论著目录：见附表1。知识产权目录：见附表2。 附表1支撑技术创新点的主要论文、论著目录序号论文（论著）名称发表刊物（出版社）发表（出版）时间作者（按刊物发表顺序）证明材料1南京长江第四大桥工程技术总结人民交通出版社2013年5月武焕陵、章登精、周凯等著作2复合浇注式沥青钢桥面铺装设计与施工技术规范人民交通出版社2015年4月章登清、曹荣吉、李国芬、王洪敢地方标准 附表2支撑技术创新点的主要知识产权证明目录序号知识产权名称知识产权类别发明人知识产权人知识产权号取得日期国（区）别证明材料1环氧沥青混凝土钢桥面铺装施工工法其它陈富勇陈常杰刘城左洪利周凯山东省路桥集团有限公司GGG（鲁）B4063-20142015-01中国证书2环氧沥青混凝土钢桥面实用新型专利艾贻忠赵显福田军祯王洪敢陈常杰李志陈富勇刘城山东省路桥集团有限公司ZL20062000985132007-11中国证书3复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工工法其它陈常杰；周凯；左洪利；王洪敢；许洪刚山东省路桥集团有限公司GGG(鲁)C4143-20132013-12中国证书4一种用于监测混凝土桥面柔性防水层的装置的使用方法发明专利马德科；郭保林；付建村；张得文；韩文扬；王苍和；崔金福；陈怀军；李启亁；支鹏飞；邢晓波甘肃省交通科学研究院有限公司；山东高速青岛公路有限公司；山东省交通科学研究所ZL201210548031.12014-11中国证书