钢桥面SMA铺装施工工法

-.钢桥面SMA铺装施工工法1前言钢桥面沥青铺装近几年被大量应用到桥梁建设中，如虎门大桥、江阴长江大桥、长江二桥和润扬长江公路大桥等一系列著名的大桥。除少数桥梁桥面铺装的运营状况良好外,大部分桥梁的桥面铺装层都出现了车辙、开裂、推移等病害。总结其主要病害原因有：粘结层破坏、铺装层开裂问题、脱层或者剥落破坏、车辙。导致铺装层病害的主要原因有钢箱梁结构设计不当、防水粘结层设置不合理、铺装层性能不佳、铺装施工过程中细节问题、超载现象重等等。为此我部在施工过程中进行深入研究和大量试验，不断改进施工工艺，加强施工工序质量控制，总结形成该施工工法，为类似桥梁施工提供参考。2特点2.0.1采用双层防水粘结层，提高抗剪强度、改善防水效果。2.0.2相对于环氧沥青钢桥面铺装施工，成本较低，施工难度小且质量容易控制。2.0.3在防水层上面设置3~6mm橡胶沥青砂胶，降低了桥面铺装层的弯拉应力，提高防水层与沥青铺装层的抗剪能力。2.0.4在高弹改性沥青铺装层中添加聚酯纤维，提升抗开裂和耐疲劳能力。2.0.5在反应性树脂搅拌过程中掺入一定量的乙醇，可有效隔绝空气，减缓凝固时间，确保了现场施工的可操作性。3适用围3.0.1本工法适用于钢桥面沥青铺装，-可修编. -.正交异性钢桥面板U型加劲肋较间距较小且钢板厚度较大的钢桥面铺装。4工艺原理与普通沥青相比SMA粗集料含量高、在混合料中粗集料是对接触、相互嵌锁形成的骨架直接承受了荷载的作用，骨架对高温敏感性较小，含量较高的矿粉与沥青形成粘结力很高的玛蹄脂，是混合料的整体力学性能提高，这两面的作用提高了混合料竖向和侧向约束导致在车辆荷载作用下，使之产生相对较微小的变化。掺入较多的矿粉和聚酯纤维可有效提高沥青路面的耐久性及抗裂性。SMA混合料部被沥青玛蹄脂充分填充，空隙率小、沥青膜较厚，沥青与空气接触少，抗老化能力较强。其次利用环氧树脂在固化反应过程中收缩率小，固化物的粘结性、耐热性、耐腐蚀性和憎水性等性能优良，并针对韧性差的缺点进行增韧改性，使环氧树脂具有适应刚桥面变形能力。为了提高防水层与上层结构之间的剪切强度，在环氧树脂上撒布一定量碎。再通过设置缓冲层作为弹性中间层，可降低桥面铺装层的弯拉应力，并提高防水层与沥青铺装层的抗剪能力，防止SMA铺装层产生推移。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程-可修编. -.图5.1工艺流程图沥青铺装施工工艺流程见图5.15.2操作要点5.2.1钢桥面喷砂除锈钢箱梁由于安装期较长，桥面沥青铺装先需要对箱梁桥面进行喷砂除锈，喷砂前，先检查钢桥面板的外观，确保表面无焊瘤、飞溅物、针、飞边和毛刺等，否则必须通过打磨加以清除，锋利的边角必须处理到半径2mm以上的圆角。用清洁剂或溶剂清洗钢桥面板表面的油、油脂、盐分及其它污物。格控制表面清洁度，无油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，钢桥面板表面应达到GB8923-88标准Sa2.5的要求。同时为保证防腐层与钢桥面的附着力，要求钢桥面板喷砂除锈后粗糙度达到50um~150um。-可修编. -.对于自动无尘打砂机不能施工的死角及边缘，可采用手提式打砂机人工打磨。图5-1喷砂除锈5.2.2喷涂环氧富锌漆对划分的施工区域，除锈后应保持桥面清洁、干燥，为防治受潮湿空气影响再次锈蚀，在喷砂除锈后的4h之进行喷涂环氧富锌漆作为防腐层，厚度为50~100um；预埋一定量试柱，拉拔试验满足要求后，可进行环氧树脂防水层的施工。图5-2防腐层拉拔试验5.2.3防水粘结层施工要点在每层防水粘结层施工前，需进行吹尘处理，清理附着的灰尘及碎渣等杂物。环氧树脂粘结剂由现场配制，即拌即用。遇下雨、下雪、结露等气候条件时,禁涂布作业。滚涂环境温度15～40℃,相对湿度≤85%。层环氧树脂粘结剂用量200~300g/m2，撒布0.3~0.6mm的碎，用量300~400g/m2,已涂刷好的区域要进行保护，禁油、油脂和脏物等的污染。第一层完全固化后开始进行第二层施工，-可修编. -.第二层环氧树脂粘结剂用量400~600g/m2，撒布1.18~2.36mm的碎，用量500~800g/m2。涂抹反应性树脂要求平整、均匀、无气泡、裂纹、脱落、漏涂现象，若未达到上述要求,必须重新修整或补涂。碎撒布要求均匀，不能堆积，与反应性树脂粘结层粘结牢固,应扫除未粘牢的部分。图5-3环氧树脂刮涂及碎洒铺5.2.4缓冲层缓冲层由200～400g/㎡溶剂粘接剂作为底涂层和3～6mm橡胶沥青砂胶组成。待溶剂粘接剂完全固化后即可刮涂橡胶沥青砂胶防水层。溶剂型粘接剂施工，在涂刷过程中对防撞栏杆底座等部位有可能造成污染的地，应用条布做遮挡防护。已涂刷好的区域用交通管制形式进行保护,禁油、油脂和脏物等的污染与汽车碾压的破坏。已涂刷好的区域如果发生损伤,视损坏程度在破坏处用溶剂清洗后采用同等材料进行修复。-可修编. -.橡胶沥青砂胶施工，由加热搅拌设备cooker生产，先将改性沥青加入cooker，再加入称量好的矿粉并搅拌升温，同时将cooker运输至施工现场。橡胶沥青砂胶温度升至200℃以上后，提起卸料闸，将防水胶砂倒入特制的铁桶中，并置于手推车上加热保温，采用人工刮涂的式将橡胶沥青砂胶刮平。图5-4橡胶沥青砂胶施工5.2.5铺装层SMA101沥青混合料的拌制每一阶段SMA混合料拌和前，均需对拌和楼进行彻底的检修与维护，避免发生导热油渗漏、沥青泵停机、矿粉掺加速度慢及掺加量不够等问题。同时，对所有计量设备进行检查。混合料拌和温度控制：料加热200～240℃，混合料拌和后出料温度按170～195℃目标控制，不满足上述温度要求则弃料。拌和时间为干拌5～10s，湿拌30～60s，上述工艺均需现场试拌后确定。拌和过程中应充分注意矿粉掺加、纤维掺加，沥青用量及出料温度控制；同时，冷料仓上料速度的设置应充分考虑到加热鼓风中细集料中的粉料（<0.3mm材料）损失，回收粉不得再次使用。2运输钢桥面铺装改性沥青SMA混合料运输应采用载重20t以上的自卸车运输，运输车辆数量应足够，保证施工作业的连续进行。运输车辆应先将底盘及车轮清洗干净，防止泥土杂物掉落在铺装施工围；为防止SMA粘于运输车车箱底部，在装料之前，应使用专门的沥青混合料隔离剂在车厢底部均匀涂一薄层，不得有隔离剂集中的现象。运输过程中，应加盖帆布保温。运输车辆在摊铺机前被推行时，不得紧踩刹车，防止轮胎搓动下层。同时，向摊铺机料斗中喂料时，禁止将混合料直接洒落在下层混凝土上。-可修编. -.因各种原因，车箱中混合料未能完全卸完时，不得倾倒在桥面上，应在钢桥面铺装围以外清理干净。运输车辆不得在钢桥上急转弯及调头，运输车辆必须按指定路线进入施工现场，在钢桥面上行驶速度不超过10km/h。运输车辆从装入混合料起至开始摊铺为止，运料及等待时间不超过1.5h。3摊铺热拌沥青混合料采用福格勒履带式摊铺机进行摊铺，摊铺机在第一次受料前在料斗涂少量柴油水溶液，以防粘料。面层采用非接触式平衡梁摊铺式进行厚度和平整度控制。经摊铺机摊铺并初步压实的摊铺层应符合平整度、横坡度的规定要求。4摊铺控制摊铺开始前1h左右使摊铺机就位于起点，并充分预热摊铺机熨平板。摊铺机摊铺过程中，施工单位应进行仔细研讨，采用适当的控制式，通过试验验证确保铺装平整度与铺筑厚度。摊铺机行走速度应尽可能放慢，以便与拌和楼拌和能力相匹配。铺装面层混合料摊铺时，摊铺机行走速度依据拌和能力，一般控制在1.5～2.0m/min围，最高不超过3m/min。摊铺机行走时，禁止摊铺机在缓冲层和粘结层面上急转弯和调头。施工管理人员应密切注意拌和楼、运输车辆及摊铺机、压路机之间的协调统一，避免摊铺机长时间停机待料。摊铺最低温度为160℃。5碾压成型SMA沥青混合料碾压必须紧跟摊铺机碾压，初碾、复碾工作长度约30m，不允超过50m。对此，施工单位应采取适宜的保证措施。-可修编. -.1）初碾初碾采用自重大于10t压路机进行静压。初碾压路机每次前进时，均应前行到接近摊铺机尾部位置。每次前进后均应在原轮迹上（重复）倒退，第二次前进应重复约2/3轮宽，往返一次为碾压一遍，需碾压1～2遍。铺装表面层施工时，初碾压路机行驶速度控制在3km/h围。初碾必须在铺装温度150℃以上完成。2）复碾SMA铺装层复碾采用水平振荡压路机，振荡碾压3～4遍，复碾完成时铺装温度应大于130℃。3）收迹碾压收迹碾压采用钢轮压路机无振动碾压收迹1～2遍，收迹碾压终了温度应大于120℃。压路机禁在未碾压成型还未冷确的路段上转向、调头或停机等待。若要加油、加水或必须停机的情况下，须将压路机停在已冷却的路面上。振动压路机在已成型的路面上行驶时须关闭振动。4）接缝处理接缝施工要求：在施工缝及构造物两端的连接处必须仔细操作，保证紧密、平顺。纵缝施工：一般情况下不存在纵缝。当施工主线加宽段时，采用两台摊铺机阶梯形铺筑，纵缝为热接缝。收费站加宽处不得不留纵逢，须注重接缝质量。横缝施工：横缝应与路中线垂直，相邻两幅及上下层的横缝应错位1m以上。5.2.6层间加强层1在SMA10下层铺筑完毕之后喷洒改性乳化沥青，洒布量控制在300-500g/㎡。2待改性乳化沥青破乳后，铺设网大小为38.1×38.1mm-可修编. -.自粘式玻纤格栅，要求经向和纬向断裂强度均大于120KN/m。玻纤格栅满铺于下层表面，碾压后与下层表面自动粘合。3粘层施工后，禁运料车以外的其它车辆通行。5.3劳动力组织表5.3劳动力组织情况表（单位：工日/100㎡）队伍名称劳动力人数拌合站劳务队3防腐施工队10沥青混凝土施工队9安全协勤队伍26材料与设备6.1材料表6.1主要材料名称规格/型号技术指标环氧富锌漆6mm25℃完全固化时间<7d玄武岩/吸水率%<2.0乙醇/浓度100%新型环氧树脂增韧剂AP-1/环氧树脂（无色）HT-623剪切强度70℃>2MPa橡胶沥青砂胶/流动性<3溶剂型粘结剂GS-Ⅱ60℃剪切强度>0.5MPaSMA-10混合料/马歇尔试验稳定度>6KN沥青聚酯纤维6mm抗拉强度>500MPa改性乳化沥青/粘度8~25（s）自粘式玻纤格栅38.1*38.1（mm）断裂强度经向/维向>120KN/m6.2设备表6.2主要机械设备配备计划表-可修编. -.设备名称品牌规格数量出厂时间操作司机伸缩式摊铺机福格勒（或进口同类设备）8米以上12年3人拼装式摊铺机福格勒（或进口同类设备）9米以上12年3人双钢轮压路机12吨以上22年1小钢轮压路机2吨12年1沥青洒布车13年17质量控制7.1质量控制标准7.1.1施工时应格按照下列规、标准进行施工1《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）2《公路沥青路面施工技术规》(JTGF40-2004)3《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000；4《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）5《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》7.2质量保证措施7.2.1质量保证措施1组织保证建立以项目经理、总工程师、项目经理部质检员及班组质量员组成的分级管理网络，加强对质量工作的组织领导和检查落实。2制度保证技术负责人组织各专业技术人员，按照技术规要求，完善各工序，同时按照各专业的各种规和条例，加强对上岗人员专业技术和质量意识的教育、培训，格按招标文件关于现场人员培训的规定执行，积极参加培训。3做好技术交底-可修编. -.每道工序开工和员工上岗前，应进行一次简短的质量要求和技术交底，由各专业工程人员负责实施，质检工程师讲明质量要求和奖罚规定，使每个员工上岗前人人做到心中有数，以确保工程质量。4落实交接班制度各分项工程的每一道施工工序，特别是隐蔽工程，必须经驻地监理人员的验收合格，准进行下一道工序的施工。充分发挥部各级质量检查人员的作用，消除隐患，保证隐蔽工程受检一次合格。8安全措施8.0.1施工中格注意安全防护，确保各工序有效运行。1施工人员安全防护1）参加施工人员是经过安全培训，并考核合格持证上岗者。施工人员进场时或进行具体操作前，须经过施工工长及安全监督员的安全交底。2）施工人员必须遵守现场纪律和法令、法规、规定的要求，必须服从项目经理部的综合管理。a、施工人员进入施工现场必须戴符合标准的安全帽及工装。b、施工人员立足本职工作，禁动用不属本职工作围的设备。2施工安全措施1）现场机械必须由项目机材部进行试运行，检查其运行情况正常后可参与本项目施工，项目机材部对检查后的机械按公司ISO9001程序文件要求进行标识。2）拌和站、摊摊设备、压实设备，必须满足机械本身护罩完善、电机无病的要求。3）操作人员必须经过培训考核合格持证上岗。4）各种机械要定机定人维修保养，做到自检、自修、自维有记录。5）施工现场各种机械要挂安全技术操作规程牌。6）各种机械不准带病运行。3消防、安全措施-可修编. -.1）施工现场设安全标志，危险作业区悬挂“危险”或者“禁止通行”、“禁烟火”等标志，夜间设红灯警示。2）施工运输车辆必须格遵守公路交通规则，文明行车，注意安全。3）治安消防工作坚持“预防为主，以消为辅”的指导思想，加强施工现场的物资、器材和机械设备的管理，防止物资被哄抢、盗窃或破坏。4）开展法制宣传和“四防”教育，项目经理部定期开展以防火、防盗为主的安全大检查，堵塞漏洞，防患于未然，健全现场保卫机构，统一领导治安保卫工作。9环保措施9.0.1建立健全环保管理组织保障体系1施工区必须设专职环保管理人员，并明确岗位责任。2现场施工区规划要对环保设施进行统一安排，以保障其实用的长期性。现场环保人员必须参与施组中环保措施的制订，以确保措施具体、实用，符合现场要求。3按有关规定建立健全各种组织，做到措施有效，责任到人。4积极配合有关部门的环保检查，对提出的问题必须认真整改，第一管理者抓落实。5采取多种形式进行环保宣传教育活动，不断提高职工的环保意识和法制观念并进行考核。根据现场环保工作管理情况定期召开分析会，制定具体措施。9.0.2防噪声污染措施1由于工程位置车流量太大，地理位置特殊，现场施工时间一般只能在晚六点至早七点之间，在施工过程我们将尽量降低现场施工音量，保证围居民的正常休息。-可修编. -.2经常性地对工人进行环保知识教育，加强管理，减少人为噪声扰民。10效益分析10.1经济效益10.1.1本工程主桥钢桥面铺装总面积为6006.1m2，江滨北路互通A、C匝道桥钢桥面铺装总面积为800.6m2。根据市场调查，如采用ERS树脂组合沥青铺装，每平米费用约1200元，本工程约需增加成本费用约779万元左右；如采用SMA沥青铺装，每平米费用约800元，本工程约需增加成本费用约507万元左右。在正交异性钢桥面板U型加劲肋较间距较小且钢板厚度较大的情况下，选择该施工工艺，既确保桥面耐久性又可节省大量成本。10.2社会效益10.2.1该工艺在很大程度上提高了桥面铺装的耐久性，提高使用寿命，确保了行车舒适度，具有显著的社会效益。11应用实例11.1市田安大桥工程11.1.1工程概况市田安大桥主桥为上承式梁拱组合桥，桥跨布置为50+160+50=260m。上部采用双幅分离、三跨连续结构体系。上部结构为主梁与拱面组合承载，为钢结构。下部采用钻灌注桩基础，为混凝土结构。设计为双幅分离式，双向六车道，两幅桥间距1m，单幅宽度为17.75m，全桥总宽度为36.5m。桥面为正交异性钢桥面板，顶板均采用16mm厚度钢板，并布置U形加劲肋，加劲肋上口宽300mm，下口宽170mm，高280mm，厚8mm。桥面铺装采用双层SMA高弹改性沥青。11.1.2施工情况-可修编. -.桥面铺装施工中，采用大中跨径钢桥面SMA铺装施工技术，完成了主桥左右幅及江滨北路互通A、C匝道的钢桥面沥青铺装施工，施工过程中执行施工工艺进行，格控制各个工序，确保是了施工质量。11.1.3工程评价该工艺实施后效果良好，试验检测各项指标满足设计及规要求，未出现车辙、乏油、沉陷及裂缝产生。11.1.4存在问题无11.2厦漳跨海大桥工程11.2.1工程概况厦漳大桥北汊主桥位于海门岛和海平渡口之间南汊海域，桥梁设计为双工字型组合梁斜拉桥，索塔采用H型桥塔，钢筋混凝土结构，设置上下两道横隔梁，桥梁总长570米，该段桥梁起止桩号分别为K9+267.99和K9+837.99。11.2.2施工情况施工钢桥面采用双层SMA改性沥青混凝土铺装，通过加强工序控制和工艺落实，取得较好的施工效果。11.2.3工程评价该工艺实施后效果良好，试验检测各项指标满足设计及规要求，未出现车辙、乏油、沉陷及裂缝产生，具有较高的推广应用价值。11.2.4存在问题无11.3海沧大桥工程11.3.1工程概况-可修编. -.海沧大桥主桥为三跨连续全漂浮结构钢箱梁悬索桥，全长1104m，主跨648m，桥面宽31m，行车道宽2´14.75m，中央分隔带宽1.5m，钢桥面铺装面积为32568m2。海沧大桥桥面系为正交异性钢板，钢板厚度12mm。11.3.2施工情况海沧大桥受由于超载车、重车以及车流量急速增多及SMA改性沥青铺装层逐年老化，进岛向重车道已出现较重车辙和网状裂缝，为满足车辆日益增长的需要，保持良好路况，在2002年和2005年，都进行了全桥翻修。2005年采用的铺装案为：环氧富锌底漆+环氧粘结层+橡胶沥青砂胶+下层SMA+玻纤格栅+上层SMA+雾封层，使用效果较好，已经运行了五年，桥面铺装有了很大改善。11.3.3工程评价该工艺实施后效果良好，满足车流量日益增长的需要，推迟病害出现时间，确保铺装层的寿命至少6年路况优良。-可修编.