大跨径钢桥面铺装施工技术ppt - 广东省公路学会

大跨径钢桥面铺装施工技术广东省交通集团有限公司广东省长大公路工程有限公司 主要内容研究背景正交异性钢桥面铺装层组成和要求常用环氧沥青种类ChemCo环氧沥青混凝土钢桥面铺装日本环氧沥青混凝土施工特点主要创新点主要成果应用项目简介 研究背景我国从1980年代开始修建正交异性桥面板钢桥，对正交异性钢桥面铺装的研究最早开始于广东马房桥。在此期间铺装层主要采用密级配SMA，并从南京长江二桥开始采用环氧沥青混凝土作用铺装材料，从江阴长江大桥开始采用浇注式沥青混凝土。我国的钢桥面铺装材料初期以双层SMA为主，但双层SMA方案在世界其他国家应用较少，近年开始应用环氧沥青及浇注式沥青混凝土铺装材料，这表明我国钢桥面铺装材料也在不断改进和完善。我国初建的钢桥桥面板相对较薄，多为12mm厚，最近新建钢桥桥面板厚度已经提高到14mm或16mm，这也反映出设计人员开始从钢桥面板刚度角度综合考虑钢桥面铺装问题。 几种典型结构病害形式我国钢桥面铺装使用情况表明，双层SMA铺装出现早期破坏情况较严重，主要是高温车辙、横向推移、纵向推移、开裂等病害；浇注式沥青混凝土桥面铺装也出现早期车辙、开裂损坏，这些桥面铺装大部分在3年内出现病害，4年左右开始翻修；环氧沥青桥面铺装表现较好，但部分桥梁也出现了鼓包和开裂病害。研究目的：通过对钢桥面铺装损伤机理及耐久性养护方面进行研究，为钢桥面铺装设计和养护提供理论依据和技术支持。 双层SMA铺装车辙病害双层SMA铺装推移、脱层 浇注式铺装车辙病害浇注式+SMA铺装车辙 环氧沥青铺装鼓包线形开裂环氧沥青铺装鼓包开裂发展-浸水 正交异性钢桥面铺装层组成和要求在钢桥面上铺筑沥青铺装层的目的主要有3个：1.提供舒适抗滑性能的行驶路面；2.提供平整的行驶路面，以弥补桥面板的不平整；3.提供防水层，保护桥面板。 桥面铺装结构组成通常由粘结层、粘附层、缓冲层、磨耗层等组成。铺装各层如下：1.粘结底层（bondinglayer）：提供钢板表面与缓冲层之间的可靠粘结；2.缓冲层（isolationlayer）：保护钢板，避免腐蚀，并在钢板与磨耗层之间形成一个柔性过渡；3.粘附层（adhesionlayer）：提供磨耗层与缓冲层之间的可靠粘结；4.磨耗层（wearinglayer）：传递交通荷载，提高必要抗滑构造，及平整度。当然在实际铺装结构中，可以通过一种材料获得几个功能，或一个功能进一步由几层材料共同承担。 铺装材料性能要求对于钢桥面铺装材料一般需要满足以下基本要求：1.铺装材料需要具有抗车辙性能；2.铺装材料具有低温抗裂性能；3.各层铺装材料之间需要具有可靠的粘结；4.铺装材料提供充分的抗滑能力。 典型铺装材料：环氧沥青沥青混凝土环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中，与掺入沥青中的固化剂反应，形成不可逆的热固性材料。这种材料改变了沥青的热塑性质，环氧沥青混合料具有优良的物理力学性质，也具有良好的路用性能。环氧沥青属于双相材料，其中连续相为热固性环氧树脂，非连续相为沥青，环氧沥青混凝土集料的最大粒径一般为10mm。 典型铺装结构 环氧沥青沥青混凝土特点与应用环氧沥青在低温时具有良好的韧性，高温时不熔化，环氧沥青路面具有更优良的稳定性，具有优异的抗裂性，同时具有密水性。环氧沥青混合料在高温、低温情况下均表现出优良的抗疲劳性能，具有良好的耐久性能，在桥面铺装上有广泛的应用。环氧沥青作为钢桥面铺装材料与钢板组成较理想的复合结构，能够对正交异性钢桥面起到增强刚度作用，减小钢桥面挠度，延长钢桥面板的使用寿命。 常用环氧沥青种类常用的环氧沥青主要分为：从拌和温度分为：热拌环氧沥青、温拌环氧沥青、常温环氧三类。从产地分为：美国、日本、国产三类。 ChemCo环氧沥青混凝土钢桥面铺装实施流程：备料→设备调试→防腐涂装→喷洒防水粘结→中央分隔带铺装→混合料生产→运输→下层摊铺→碾压成型→接缝处理→喷洒粘结层→混合料生产→运输→上层摊铺→碾压成型→接缝处理→养护 防腐层喷砂除锈1．采用多台抛丸机并行直线连续抛丸的方式，每幅抛丸处应互相搭接5～10mm。2．经抛丸处理后的钢板表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等，其清洁度应达到Sa2.5级，粗糙度应为Rz40～80μm。3．对于不适于抛丸的少数部位可使用机械打磨。除锈等级为St3.0级。4．对于已经抛丸结束，未喷涂涂料的钢板表面，必须采用适当的保护措施，尽快报验进入油漆喷涂工序。 防腐涂装1．喷涂作业宜使用高压无气喷涂法，在边角处预涂和少量补涂时可采用刷涂法。2．涂层应均匀，无漏喷、干喷，无龟裂、流坠、针眼和气泡等缺陷。3．施工时应连续自测湿膜厚度，以获得要求的干膜厚度。 防水粘结层与粘层1.施工条件：环境温度：>10℃相对湿度：<90%风力：<10m/s2.施工前要确认施工期间不会出现雨、雾天气。3.确定洒布方向时应考虑风向的影响，并采用措施防止粘结料对钢桥面及其他非作业区的污染。 喷洒的粘结层应均匀、连续，用量准确。喷洒区边缘保持横平竖直，且严格控制喷洒区边缘粘结层洒布量。超量、漏洒或少洒的地方应予以纠正，并及时对喷洒超量的地方用木铲进行处理（不得破坏桥面防腐涂装层）。 粘结料喷洒后的48h内应完成环氧沥青混合料的摊铺碾压作业，如因故不能按时摊铺碾压，在混合料摊铺前应按0.35L/㎡用量重新喷洒粘结料。 为达到防止污染及减轻对粘结层的破坏，摊铺过程中承包商可采用边侧供料的方式，以避免运料车辆在粘结层上通行 环氧沥青混凝土铺装层施工准备：开始拌和前的1小时应完成对环氧沥青结合料混合计量机的标定，确保组分A与组分BV以正确的比例混合。开始摊铺前的3小时应检查作业面的粘结层表面有无缺陷或污染、是否均匀、干燥，如有缺陷应及时处理。 混合料的拌制贮油罐内材料的预热1．在拌制环氧沥青混合料之前夜，要预先将A及BV加热脱筒，分别泵入各自的厂内贮油罐中。2．贮油罐内的加热温度为：A加热至87±3℃；BV加热至128±3℃，应始终保持这一温度。 混合料的拌制混合料的拌和时间应经过试拌确定，环氧沥青混合料每锅的拌和时间宜控制在40~50s，其中干拌时间不得少于3s。拌和的环氧沥青混合料应均匀一致，所有矿料颗粒应全部裹覆环氧沥青结合料，无花白料、死料、无结团成块或粗细集料离析现象，混合料温度在110℃~121℃范围内并基本保持稳定。 增设临时料斗混合料拌和质量与温度的检查 混合料的摊铺摊铺宽度1．应根据“每幅应在一个工作日内连续摊铺完成”的原则选择合适的摊铺宽度。2．纵缝宜设置在车道线处，与腹板或纵向加劲肋的横向间距不应小于10cm。3．摊铺层侧向若为自由边时，摊铺宽度应比铺装层设计宽度超宽10cm。 摊铺速度1.摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺。2.摊铺速度应根据供料能力及各料车送料单上的“容许卸料时间”确定，以匀速摊铺为原则，并尽可能减少摊铺过程中的拉料与鱼尾纹等现象的产生，非特殊情况不得随意变换摊铺速度或中途停顿。 3.摊铺过程中应派专人均匀翻动螺旋布料器与熨平板之间的混合料，并及时清除“死料” 压路机组合及碾压遍数1．碾压紧跟摊铺机进行。2．碾压过程按初压、复压、终压三个阶段进行。具体碾压遍数与压路机组合应通过试铺确定，在正桥施工时可根据现场情况适当调整。3．使用轮胎压路机时，必须检查各轮胎的磨耗及压力是否相等，防止因轮胎软硬不一影响面层的横向平整度。 碾压温度1．派专人负责检测碾压温度，保证初压终了温度不低于82℃，终压终了温度不低于65℃。2．当温度不满足要求时，要查明原因，采取有效措施，并杜绝再次发生。 开放交通1.环氧沥青混凝土铺装的养护期暂定为30~45天，具体时间应根据；2.环境温度与现场试验结果确定；3.环氧混凝土摊铺最后一天，成型6~8组马歇尔试件；成型完毕将其放在钢桥上，与铺装层在相同的自然环境下养护；4.每隔7天，取一组马歇尔试件，进行稳定度试验；5.当测试稳定度≥固化试件稳定度的75%时，可开放小车通过;当≥95%时，可完全开放交通。 日本环氧沥青混凝土施工特点日本大近代化成株式会社的TAF环氧沥青与美国ChemCo公司的环氧沥青施工过程差别较大，近代化成株式会社TAF环氧沥青施工过程是先把环氧主剂与固化剂混合，并在混合料拌合过程中直接加入拌合仓，与集料、沥青拌合，拌合出环氧沥青混合料。一般环氧树脂及固化剂与沥青比例为35：65（或50：50），混合料拌合温度为160~180℃，可施工时间约为2h。 TAF环氧沥青特点TAF环氧沥青与ChemCo公司的环氧沥青相比，混合料可施工时间较长，施工控制相对难度较低，而且养生期短，也非常适合维修工程。 环氧沥青施工控制环氧沥青混凝土的施工过程和机理与普通沥青混合料施工具有显著差别，主要表现为：1.环氧沥青混凝土施工是一个化学反应过程，因此对施工各环节的温度和时间要求非常严格，如果超过规定时间或温度要求，材料必须废弃，一般控制精度要求精确到时间为1min和温度为1℃；2.环氧沥青混凝土一般设计空隙率低于3%，基本处于不透气状态，因此施工过程中环氧沥青混凝土中严禁进入水，否则将产生鼓包开裂病害；3.环氧沥青混凝土完成施工后需要一定时间的养生期，因材料不同养生期可能需要7~45天；4.环氧沥青混凝土造价昂贵，约是普通沥青混凝土造价的10倍，因此如果施工控制失误将造成较高的损失。 环氧沥青施工控制关键环节为保证钢桥面铺装工程质量，环氧沥青铺装施工中的技术难点和质量控制与保证的关键环节主要包括：1.施工设备、组织管理、施工工艺控制是保证环氧铺装质量的关键环节，工作中编制《钢桥面环氧沥青铺装施工技术指南》、《钢桥面环氧沥青铺装施工质量控制方案》，做好前期准备、检查和培训工作。2.原材料备料，尤其是集料备料的质量、规格、含水量对环氧铺装质量影响非常大，混合料质量特性的稳定性问题十分突出。在加大检测频率同时，应用控制图等统计工具作为主要检测手段，保证施工质量的稳定，进行及时的质量纠错与改进。 环氧沥青施工控制关键环节3.试验段检验、评价、完善工作是保证环氧铺装质量的关键前提条件，通过试验段的试铺、检验、改进来保证主桥铺装质量的可靠性。4.做好雨季施工的预防措施，尤其做好原材料的防水、防潮措施，并做好施工过程的防水控制和检验。5.施工过程控制是环氧沥青铺装施工质量的关键，施工过程精确控制施工时间、温度、工艺过程等环节，及时发现问题并改进处理。 主要创新点1.管理创新在钢桥面铺装施工中，按照项目分类建立基于职能小组的精细化管理体系，在保证和提高环氧沥青钢桥面铺装质量方面起到显著效果，“基于职能小组的项目施工精细化管理”项目获得第十八届广东省企业管理现代化创新成果一等奖。 主要创新点2.工艺创新结合钢桥面环氧沥青粘层油施工的特点，开发钢桥面环氧沥青自动洒布装置及侧向布料装置，改变了原来人工洒布及运输车直接行驶粘层油的施工工艺，提高了施工质量。开发了日本环氧沥青智能投放装置，代替了人工投放，计量更加准确，环氧组分搅拌更加均匀，降低了人工劳动强度，使日本环氧大规模施工变成可能。研究了大跨径钢桥面日本环氧沥青铺装施工方法（专利号：ZL200910036672.7）（发明专利） 人工洒布机械洒布人工投入设备投入智能投放装置 主要创新点设备创新钢桥面环氧沥青自动洒布装置（专利号：200710030682.0200720057797.4）（发明专利）简易环氧沥青混合料侧向布料装置（专利号：200720051951.7）（实用新型专利）针对环氧沥青后续养护，开发了钢桥面环氧沥青综合养护车，能实现裂缝、鼓包及坑槽热料维修工作（专利号：201120502971.8）（实用新型专利）开发了沥青搅拌站4级温度控制系统，精确控制混合料温度在±2℃针对环氧沥青施工中的“死料”，开发了摊铺机“死料”自动清除装置 智能洒布小车环氧沥青综合养护车 侧向喂料设备“死料”清理装置 主要成果应用1.湛江海湾大桥，双层ChemCo美国环氧沥青，2006年施工，局部鼓包、裂缝病害，总体使用效果良好。2.深圳后海大桥，双层ChemCo美国环氧沥青，2007年施工，无病害，总体使用效果良好。3.湖北阳逻长江大桥，双层ChemCo美国环氧沥青，2007年施工，局部鼓包、裂缝病害，总体使用效果良好。4.广州珠江黄埔大桥，双层ChemCo美国环氧沥青及日本环氧沥青（悬索桥重车道），2008年施工，局部鼓包、裂缝病害，总体使用效果良好。5.上海长江桥隧，双层国产环氧沥青，2009年施工，局部鼓包、裂缝病害，总体使用效果良好。湛江海湾大桥深圳后海大桥 主要成果应用6.上海闵浦大桥，双层国产环氧沥青，2009年施工，无病害，整体使用效果良好。7.广州东沙大桥，双层日本TAF环氧沥青，2010年施工，无病害，整体使用效果良好。8.湖北鄂东长江大桥，双层ChemCo美国环氧沥青，2010年施工，局部鼓包，整体使用效果良好。9.虎门大桥维修工程，双层日本TAF环氧沥青，2008年起逐年更换1个车道，无病害，整体使用效果良好。上海长江遂桥虎门大桥 谢谢！