潮白河大桥橡胶沥青应力吸收层

橡胶沥青应力吸收层在潮白河大桥桥面铺装工程中的应用橡胶沥青应力吸收层在潮白河大桥桥面铺装工程中的应用 顺义顺义分局分局项项目目监监理部理部 段段银银茂茂 前前 言言 复合式桥面铺装具有水泥混凝土结构承载能力大和柔性路面行车舒适的优 点，经常成为首选的桥面结构形式。然而，复合式桥面铺装在使用过程中，容 易产生水泥混凝土反射裂缝问题。水泥混凝土反射裂缝不但影响行车的舒适性， 还对桥梁的主体结构产生极大的破坏，进而缩短桥梁的使用寿命。因此，如何 预防复合式路面反射裂缝，就成了公路工程建设需要重点考虑的问题。 橡胶沥青应力吸收层整体结构是一种柔性体系，由于其优良的应力、应变 消减和吸收能力，从而能够大大减缓沥青混凝土面层反射裂缝的产生。此外， 橡胶沥青应力吸收层还具有防水作用、粘结作用、施工速度快、质量易于控制 的诸多优点。 本文在分析橡胶应力吸收层的工作机理基础之上，介绍橡胶沥青应力吸收 层在潮白河大桥桥面铺装工程中的应用，对复合式桥面铺装预防反射裂缝的设 计、施工、监理都具有一定的参考价值。 一、工程概况一、工程概况 （一）工程概述（一）工程概述 顺平路潮白河大桥位于顺平公路 K9+774.60 处，为顺平公路上的一座特大 型桥梁，其桥位于北京顺义县城东南，跨越潮白河。大桥分主桥及引桥两部分， 桥全长 640.22 米，其中主桥长 180.0 米，引桥长 460.22 米。 主桥上部结构采用钢管混凝土系杆拱，主孔跨径 108 米，两边孔跨径均为 36 米，全长 180 米。 该桥经过多年的运营，至 2006 年，已出现了较为严重的病害，而且病害仍 在发展，其病害主要表现为如下方面： 主桥桥面产生纵向裂缝、桥面板铰缝漏水，部分露出箍筋及主筋，桥面板 底纵向裂缝。桥面吊杆防水盖脱空；墩身裂缝、钢板锈蚀。引桥 T 梁外观局部 现浇段有漏水及碱集料反应现象，桥头路基沉陷、桥头跳车，墩盖梁支点上缘 及跨中下缘有竖向裂缝。 （二）主要维修加固工程项目（二）主要维修加固工程项目 经权威检测机构与设计单位评估，需要对该桥进行维修加固。全桥维修加 固主要工作内容为：吊杆更换，系杆更换、桥面板和桥面铺装翻新、主桥和引 桥裂缝封闭等。 1吊杆：设计更换吊杆，吊杆索体为双层 PE 的 PES（FD）7-127 拉索，配 套锚具上、下端皆为 OVMDS（K）7-127 张拉端锚具。成品吊杆采用全封闭结构 进行防腐。索体钢丝内注防腐油脂，双层 HDPE 之间设一隔离层。墩头延伸至盖 板上方与防水罩相连，防水罩采用双层罩体，多重防护，应用多种高性能隔水 材料，有效防护入侵。 2系杆：修补桥面时更换系杆。系杆采用 FSMXGKB15-27 索体，锚具 采用 FSM.XGKB15-27 可换索式系杆索锚具。 3桥面板：更换全部机动车道桥面板，新结构采用变截面简支 T 梁，全 桥共中梁 200 片，边梁 80 片。 4桥面铺装：更换主桥全桥铺装为“10 厘米厚防水混凝土桥面+5 厘米 SMA-16 沥青混凝土” 。 5主桥和引桥裂缝封闭： （1）桥墩墩身：桥墩表面裂缝采用真空灌浆封闭、桥墩表面整体涂刷阻锈 剂及防水涂料。 （2）桥墩盖梁表面：桥墩表面脱皮部分清楚干净后用修补砂浆修复，盖梁 表面整体涂刷防水涂料，内掺阻锈剂。 （3）纵梁：封闭裂缝、表面整体涂刷阻锈剂及防水涂料，定期观察并维护 表面。 （4）主梁：梁体表面破损部位及横梁破损部位用修补砂浆修补，裂缝用真 空灌浆封闭，边梁外侧及破损部位表面涂刷阻锈剂防水涂料。 （5）盖梁修补：裂缝用真空灌浆封闭，表面涂刷阻锈剂防水涂料。 （6）盖梁加固：盖梁顶面粘贴钢板，提高盖梁承载能力 10%。 （7）桥头沉陷：路面增补部分沥青混凝土找平。 （三）项目建设相关实施单位（三）项目建设相关实施单位 经过招标，业主选择了项目建设实施单位，各相关单位如下： 1建设单位：北京市交通委员会路政局顺义公路分局。 2. 设计单位：北京国道通公路设计研究院。 3. 监测单位：清华大学结构工程检测中心。 4. 承包单位：中国路桥工程责任有限公司。 5. 监理单位：北京建工京精大房工程建设监理公司。 （四）项目建设过程（四）项目建设过程 潮白河大桥加固工程于 2007 年 4 月 1 号开工，2007 年 7 月 25 日交工。缺 陷责任期至 2009 年 7 月 25 日。 该桥 2007 年 7 月 25 日交工后，经过一年多的使用，西侧（进京方向）沥 青混凝土桥面出现了局部车辙、裂缝、拥包现象。经相关的专家组、监测单位、 设计单位评估，认定为：由于西侧（进京方向）车流量大，且桥梁在进京方向 经常处于承受超重载（北京现代汽车厂车辆运输车、进京建筑材料货运车）状 态所致。 经过专家组、建设单位、设计单位、监理单位、施工单位研究，确定潮白 河大桥西侧（进京方向）沥青混凝土桥面处理方案为：将破损的沥青混凝土路 面铣刨，重做防水层，加铺橡胶沥青 SAMI 应力吸收层，4cm 改性沥青 SMA-16 沥青混凝土罩面，并对交通工程标线重新施划。 由于该桥西侧桥面铺装在缺陷责任期出现使用问题，为确保行车安全及桥 梁主体结构不受破坏，综合考虑天气、交通影响，2010 年 7 月 13 日至 2010 年 7 月 15 日，由中国路桥工程责任有限公司对西侧桥面沥青混凝土进行了处理。 二、橡胶沥青应力吸收层的作用机理二、橡胶沥青应力吸收层的作用机理 橡胶沥青吸收层是在水泥混凝土面板上洒布一层橡胶沥青（23kg/m2）， 然后撒布等粒径的预拌沥青碎石（9.5mm 左右，1522 kg/m2），最后通过轮 胎压路机适度碾压使橡胶沥青上翻（达到碎石高度的 5070%左右）并稳定碎 石而形成的一个界面功能层。 橡胶沥青应力吸收层除了能够大大减缓沥青混凝土面层反射裂缝的产生， 还具有以下优点： 1. 防水作用 橡胶沥青应力吸收层能形成 1cm 左右厚度的沥青膜，同时,其胶结材料橡胶 沥青对半刚性基层的各种空隙和缝隙的封闭作用，能有效防止水分浸入基层桥 面铺装，起到保护基层桥面铺装的作用。 2.粘结作用 橡胶沥青应力吸收层具有优良的粘结作用，与下面层和上铺装层的粘结力 强，能有效将路面铺装层与基层粘结成一个整体，有利于结构整体受力，提高 路面的使用寿命。 3.施工速度快 橡胶沥青应力吸收层采用一台橡胶沥青洒布车和一台碎石撒布车即可，施 工完毕后即可施工沥青混凝土面层，施工速度快。 4.质量易于控制 橡胶沥青应力吸收层施工时，只需严格控制胶结料（橡胶沥青）质量与撒 布量、碎石的撒布量、保证撒布均匀，即可保证施工质量，受人为因素影响小。 用于橡胶沥青应力吸收层的结合料和集料，必须具备以下重要特点： （一）碎石（一）碎石 1.采用等粒径碎石。等粒径碎石能够确保其上沥青层具有良好的支承，使 沥青面层保持较为有利的受力状态。 2. 碎石颗粒本身具有一定的转动能力，可以削减传到沥青层底面上的应力。 （二）橡胶沥青（二）橡胶沥青 1.橡胶沥青在水泥混凝土桥面铺装表面形成一个连续的沥青膜，可以有效 地阻止水分下渗。 2.在水泥混凝土铺装上洒布的橡胶沥青具有一定的厚度，橡胶沥青弹性恢 复率大，保证了其上铺装的沥青面层与水泥混凝土板之间存在一定的水平相对 位移余量。 从上述特点可以看出，橡胶应力吸收层的作用机理就是：通过界面橡胶沥 青水平剪切变形和碎石的转动，削减和吸收由水泥混凝桥面铺装在裂缝处的相 对位移引起的沥青层的应力或应变，达到预防或延缓反射裂缝发生的作用。 三、橡胶沥青的生产三、橡胶沥青的生产 （一）橡胶沥青的技术指标和质量控制（一）橡胶沥青的技术指标和质量控制 在橡胶沥青使用前，必须对橡胶沥青的质量进行检验，橡胶沥青的质量尤 其是粘度必须符合表 1 的要求才能使用，否则应不予使用。 表表 1 1 橡胶沥青技术指标橡胶沥青技术指标 检测项目检测项目技术指标技术指标试验方法试验方法 粘度，177，(Pa.s)1.54.0 T 0625 针入度 (25,100g,5s)，（0.1mm） 不小于 25T 0604 软化点，不小于（） 54T 0606 弹性恢复，25，不小于（%） 50T 0662 （二）石料（二）石料 石质应坚硬、清洁、不含风化颗粒，本次桥面铺装处理使用了接近立方体 颗粒的玄武岩碎石。所使用的石料满足表 2 的技术要求。 表表 2 2 橡胶沥青应力吸收层石料技术要求橡胶沥青应力吸收层石料技术要求 项项 目目技术指标技术指标试验方法试验方法 坚固性 12%T 0314 压碎值 10%T 0316 针片状颗粒含量 10%T 0312 （三）橡胶沥青的生产（三）橡胶沥青的生产 橡胶沥青生产的关键因素是温度的控制。生产前，基质沥青需加热到 204226的高温，橡胶沥青胶结料必须在搅动状态下反应至少应达到 45 分 钟，反应温度应保持在规定的 190218。其间，要不断监测橡胶沥青的品 质（主要是粘度指标），待反应结束后，检验橡胶沥青是否满足有关的技术要 求，如合格则可用于生产或施工，否则，需要重新调整橡胶沥青的配比，进一 步加工。 橡胶沥青生产完成后，应将橡胶沥青保温储存，用于储存橡胶沥青和基质 沥青的储存罐须有加热和保温装置，以使储存罐能保持在规定的温度，温度范 围一般为 190218。储存灌还应有搅动装置搅动橡胶沥青以保持胶粉颗粒 良好地分散，否则颗粒就会下沉到罐底或者上浮到表面。 （四）橡胶沥青胶结料的延迟使用和再加热 橡胶沥青在 45 分钟的反应之后，如果 4 小时内不使用，应停止加热。保温 罐里的橡胶沥青的降温速度是不一样的，但是如果在使用前温度低于 190就 需要再加热。橡胶沥青冷却后再加热到 190218称为一个加热循环。橡胶 沥青再加热的循环次数不能超过两次，但是橡胶沥青的质量必须一直能够满足 表 1 的要求，尤其是最低粘度要求。 当橡胶沥青延迟时间过长时，只要橡胶沥青处于液态，橡胶和沥青就会反 应，在这个过程中橡胶就会降解。为了使粘度恢复到规定的水平，一般需要再 添加胶粉（添加量一般不超过沥青的 10%），在 190218混合再反应至少 45 分钟以生成满足要求的橡胶沥青。 四、橡胶沥青应力吸收层的施工四、橡胶沥青应力吸收层的施工 （一）施工前准备（一）施工前准备 施工前，基面的处理必须满足规定要求，同时应彻底清除基面上的泥土、 杂物，并确保基面的粗糙、干净、干燥。需用的设备应进入待命状态，包括橡 胶沥青洒布车、碎石撒布机、胶轮压路机。 对旧有沥青混凝土面层铣刨作业对旧有沥青混凝土面层铣刨作业 防水层施工防水层施工 （二）（二） 施工工艺流程施工工艺流程 1.预拌碎石 为保证撒布的石料与橡胶沥青的充分粘结,石料需预先采用油石比为 0.400.60%的普通热沥青进行预裹，拌和温度在 150170。 2.弹性活化橡胶沥青的洒布 在处理好的基面上喷洒橡胶沥青。橡胶沥青用量 23kg/ ，洒布必须均 匀，沥青洒布量要严格控制，不宜多也不宜少，喷洒最大偏差量不应超过规定 的0.2kg/。沥青纵向衔接应与已洒布部分重叠 10cm 左右。 橡胶沥青的洒布车橡胶沥青的洒布车 3.撒布碎石 喷洒橡胶沥青后应立即满铺碎石，本次桥面铺装处理，碎石撒铺量控制为 1522kg/，使用碎石撒布车撒布。以满铺、不散失为度，对于局部碎石撒铺 量不足的地方，采用人工补足。最低撒布温度不低于 120。 碎石撒布车 4.碾压 采用轮胎压路机进行压实。碎石撒铺后，立即进行了碾压作业。施工中为 了确保碾压的温度，要求胶轮紧随碎石撒布车后面碾压，距离不能超过 5 米,碾 压遍数 23 遍为宜。 表表 3 3 碾压时间要求碾压时间要求 温度温度完成碾压时间完成碾压时间 40以上20 分钟 18 至 40之间10 分钟 5.清扫 碾压完毕后，清除多余的没有粘结的松散碎石，以避免影响与上层的粘结 性能。 6.开放交通要求 橡胶沥青应力吸收层的施工应与上面层沥青混凝土紧凑进行，中间不开放 交通。待碾压施工完成 3 小时后方可开放交通，但车速不宜超过 25km/h。 沥青混凝土施工沥青混凝土施工 重新施划标线重新施划标线 （三）注意事项（三）注意事项 1.施工时，气温和路面温度不易低于 18。 2.路面应洁净、干燥。 3.应注意风速，风速应不能影响到工程的施工。 4.雨天和即将下雨的天气不能进行橡胶沥青应力吸收层的施工。 五、监理对橡胶沥青应力吸收层的施工质量控制五、监理对橡胶沥青应力吸收层的施工质量控制 项目监理部在橡胶沥青应力吸收层施工监理工作中，制订了明确的目标、 要求和保证措施，在实际工作中，严格人、料、机、法、环以及安全管理，顺 利地完成了监理工作，保证了工程质量。 （一）质量控制要点（一）质量控制要点 1.重视施工方案的审批，在审批中提出了建设性的意见和要求。 2.认真编制监理实施细则。 3.认真审批材料厂家，严格把住了材料生产、进货关。严格要求承包单位 执行有关材料、施工试验制度和设备检验制度。 4.针对“施工准备旧路面洗铣刨防水层的施工橡胶沥青应力吸收层 沥青混凝土成品验收”的施工流程，坚持本道工序质量不合格或未进行验 收不予签认，下一道工序不得施工。 5.在现场管理方面，坚持每天巡视工地，提出了严格、细致的管理要求。 （二）质量控制的措施（二）质量控制的措施 项目监理部采取了适当的组织措施、技术措施，在施工的全过程，对影响 质量的五大因素实施了全面有效的控制。 1.组织措施 （1