钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工技术.pdf

桥 梁 工 程 器 i 鬈嚣 罄 魏 强 程 咎 魏 季 钢桥面环氧沥青混凝土铺装施工技术 张长福 俞 炎龙 隆劲军 湖州 I 市政T程有限公司 浙江湖州 3 1 3 0 0 0 摘要 由于钢材的弹性模量 导热系数及热膨胀系数均与沥青铺装层有较大差异 因此 钢桥面 的铺装技 术在 国际上一 直是个热点和难点 通过湖州市新大通 桥钢箱梁桥而铺装环氧沥青混凝土 的应用 从原材料质量 混合料性 能 配合比设 计 拌 和生产 现场摊铺和碾压等施T技术作了研究和总结 工程实体质量取得 了较理想 的结果 关键词 钢桥 桥 面铺装 环氧沥青混凝土 施工技术 中图分类号 U 4 4 3 3 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 7 7 6 7 2 0 1 0 叭一 0 0 6 3 0 4 Co n s t r u c t i o n Te c h n i q u e s o f Ep o x y As p h a l t Pa v i n g o n S t e e l Br i d g e De c k Z h a n g C h a n g f u Y u Y a n l o n g L o n g J i u n 钢 桥 面铺 装 为典 型 的层 状 复合 结 构 是沥 青铺 装 层 通 过 柔 性 防 水 黏 结 层 与 钢 桥 面 板 形 成 的 紧 密结 合 体 由于钢材的弹性模量 导热系数及热膨胀系数 均 与沥青铺装层有较大差异 因此 钢桥面铺装尤其 是 大 跨径 正 交异 性 钢 桥 面 的铺 装 技 术 在 国 际上 一 直是 个 热点 和难 点 桥 面铺装 直 接铺设 在正交 异性 钢板上 在行车荷载 风载 温度变化等因素影响下 其受力 和 变形远较普通道路路面复杂 因而对其铺筑材料的强 度 变形稳定性 疲 劳耐久性等均有更高要求f 1 同时 由于铺装所处 的位置 在使用性 能上有重量轻 铺装 厚度一般为 5 c m左右 高黏结性 不透水性等特殊要 求 作为桥 梁行车系的重要组成部分 桥面铺装 的好 坏直 接影 响到 行车 的安 全 舒 适 和桥 梁 的耐 久性 l l I 本 文 通 过 湖 州 市新 大通 桥 钢 箱 梁 桥 面 铺 装 环 氧 沥青混凝土的应用 从原材料质量 混合料性能 配合 比设计 拌和生产 现场摊铺 和碾压等施丁技术作 了 较全面的介绍 对钢桥面环氧沥青混凝土 的铺装具有 一 定 的指 导作用 l 工 程概 况 湖州 市 新 大 通 桥 位 于 市 中心 横 跨 龙 溪 港 是 连 接龙溪港两岸 加快完善湖州城市路 网建设的重要工 程 新大通桥主跨采用 升降式钢箱梁结构 结构分段 长2 6 I l l 宽 2 4 1T I 拱断面南 9个箱体整体焊接而成 由于采用升降式钢箱梁结构 因此对桥面铺装层 材 料提 出了 更高 的要 求 要 求 在使 用 性 能上 满 足 质量 轻 高 黏 结 性 不 透 水 性 等 特性 而 环 氧 沥 青 混 合 料 赋予了沥青混凝土全新 的性能 具有强度高 刚度大 韧 性 足 的优 点 因此 大 通 桥 钢 箱 梁 桥 面 采 用 了 3 c m 下层 2 5 C l lq 上层 的环 氧沥青混 凝土 双层铺装 体 系 2钢桥 面铺 装技 术要 点 钢 桥 面 铺 装 除 要 满 足 普 通 沥 青 路 面 的基 本 要 求 外 还应 具 有 与桥 梁 结 构及 正 交异 性 钢桥 面 的 结 构特 点 使用条件相适应 的技术性能 具体表现在 1 足够的强度与适当的刚度 以有效抵抗车辆荷 载 的作用 并 为钢桥 面分 散荷 载 2 良好 的变 形 追 从性 以与 钢 板 协 同T 作 并适 应 复杂的整体与局部变形 3 优 异 的抗 疲 劳 与抗 裂 性 能 以抵抗 车 辆 荷 载及 温度作用所引起 的高应力 应变水平 的疲劳破坏 与温 度裂缝 4 较 好 的高 温 稳 定性 与层 间抗 滑 能力 以抵抗 极 端高温与重 载交通综合 作用下过 大的永 久变形 滑 移 推 挤等 破坏 5 与钢板黏结牢靠 以保证铺装层与钢桥能够共 同作用 6 良好的密水性 和抗水损能力 以最大限度地保 护钢桥 面 免遭 水侵 蚀 2 0 1 0 牟第 1 期 1 一 第 2 8 巷 辛荭 鼓求 r 6 3 器 桥 梁 工 程 B i dg e 静静 l 霸 7 良好的抗化学物质侵蚀能力 8 合理的厚度 以减轻桥梁恒载 9 良好 的工艺特点 以利于在钢桥面上施工作业 1 0 优异的耐久性 与易维护性 以降低对交通 的 干扰 综上技术要求 钢桥面采用环氧沥青铺装 时 原 材料与混合料类型的选择 混合料与铺装结构设计及 铺装实施等各个 阶段都要充分考虑 以上结构特点和 技术性 能 3 环 氧沥青 混凝 土材料及 配合 比设计i s 环氧沥青混凝土 由环氧树脂 A 主剂 同化剂 B 硬化剂 基质沥青 c 和集料拌和而成 集料应采 用强度和韧性较高的玄武岩石料 基质沥青宜采用与 集 料相 适宜 的 S B S改 性 沥青 该 工程 采用 壳牌 S B S改 性沥青 3 1结合料 组分及 技术 要求 结合料用直馏石油沥青或 S B S改性沥青进行改 性 其掺配比例根据针人度 抗拉强度与断裂延伸率 等指标确定 根据 国内已有T程实践 该工程基质沥 青采用壳牌 S B S改性沥青 其实测性能见表 1 表 2 3 2配合 比设 计 根 据环 氧沥 青 混合 料设 计 指标 与标 准 以及 环氧 表 l 环氧树 脂 固化 物试 验结 果及技 术要 求 表 2 环氧 沥青 树脂 试验 结果及 技术 要求 项 目 试验结果 技术要求 结合料 黏结层 结合料黏结层 质量 比 A B C 抗拉强度 2 0 o C MP a 3 4 8 7 2 0 2 0 断裂延伸率 2 0 2 2 0 2 2 0 2 0 0 2 0 0 与钢板 的黏结强度 2 1 0 1 75 6 0 MP a 沥青矿料级配的要求 经过多次选料和不同油石 比的 反 复试验 通过各项马歇尔 试验及计算 结果 分别绘 制表观密度 空隙率 稳定度 流值 饱和度与油石比 的 5大关系曲线 该工程最终确定的配 比为 最佳油石 比 6 9 矿料 组成 1 号玄 武岩 1 0 1 5 m lT 1 占 2 5 2号玄 武岩 0 3 mi d 占 4 0 3号玄 武 岩 0 3 i n to 占 2 8 4号 矿 粉 石 灰 岩 占 7 各种 检 验 结果 见 表 3 6 表 3 环 氧沥 青混 合料矿 料组合级 配 油石 比 表观密度 g m 空隙率 饱 和度 稳定度 k 流值 O 1 m m 稳定度 固化 k N 流值 固化 0 1 ra m 设计要求 空隙率 3 0 稳定度 i 5 k N 稳定度 固化 4 0 k N 流值 固化 O 1 mm 2 0 5 0 6 4 席荭 投术一 r 2 0 1 0 N o 1 J a n V o 1 2 8 表 6 环 氧沥 青 混合料 抗水 损性 能和 车辙试 验 结果 桥 梁 工 程 器 Bdd ge En gi n eer i n g 抗水损性能 0 车裁 骝 项 目 实验结果 技术要求 页目 实验结果 平均值 技术 要求 标准 6 2 0 l 5 7 5 0 千 皇 F津 I干 n 一 T n 动稳定度 次 m m 1 6 1 5 4 1 5 8 8 5 8 0 0 0 腱 凹 J K L u 浸 水 6 0 2 1 5 7 5 0 残 留稳定 度 9 7 1 8 5 0 2 3 7 胜 E 一 标 准 5 6 总变形量 m m 0 2 8 1 版 浸 水 5 0 0 2 73 T S R 8 9 3 7 5 油 石 比 6 9 4 环 氧沥青 混凝 土铺 装 环氧沥青混合料的拌制和摊铺是钢桥 面环 氧沥 青施 工的关键 必须 做到精心 组织 精心施 T 由于环氧 沥青掺有 固化剂及施T温度的要求 各个环节必须连 贯作业 在有效的作业时间段 一般不大于 2 h 完成 4 1 施 工准 备 桥面应干燥 清洁 且确认 当天施T期 间不m现 雨雾天气 方可进行黏结料的喷涂 凡与铺装层接触的 部位都属喷洒 区 当天的喷洒要与次 日铺装层 的施工 相 对应 且 喷洒 区边 缘 要 比铺 装 区边 缘 多 2 3 c m 黏结料 的洒布量为 0 5 m 在黏结层终凝完成后 应 在 4 8 h内进行铺装作业 防止黏结层粘上异物 影 响 与环氧沥青铺装层的黏结质量 4 2 混 合料 的拌 制 为保证沥青混合料的拌和质量 使用拌和楼生产 拌和机采用加热烘干矿料除尘 每盘拌和 1 5 2 0 t 混 合料 各热料仓矿料累计称量 矿粉 加温环氧沥青分 别称量进入搅拌机 周期性进行拌和 料 矿 料 温 度 控 制 在 1 8 0 q c 1 9 0 之 间 沥 青 加 热 温 度设 定 在 1 7 0 c C 环 氧 树脂 加热 温度 设 定 在 6 0 c jC 环 氧沥青 混凝 土的 料 温度 控制 在 1 6 0 c c 1 7 0 q C之 间 最 好 在 1 6 5 c C 以保 证 混 合 料 的压 实 温 度 确保 碾 压质 量 4 3 摊铺 与碾 压 混合料使用摊铺机摊铺 以桥面原铺装层顶面为 摊铺基准 施 T前摊铺机 压路机及其他设备都在桥 面 范 围以 外 施 工过 程 不 允 许停 机 加 油 熨 平 板 的预 热温度控制在 1 6 0 加热温度应均匀一致 为防止局 部过热 采取断续加热方式 摊铺过程中应设专人负 责翻动螺旋布料器两端和中间部分 的 死料 每天摊 铺完毕 必须将摊铺机各处粘着的环氧沥青擦拭干净 为保证面层的平 整 密实 上层环氧沥青混凝 土摊铺 宜 采用挂 线 法施 T 混合料碾压使用 2台双钢轮压路机 2台轮胎式 压 路 机 组合 式 碾压 环 氧沥 青 混凝 土 的最 小 压 实度 应 不低 于 9 7 初压用轮胎压路机碾压 2遍 复压先用钢轮压路 机碾压 2遍 后用轮胎式压路机碾压 2 4遍 终压用 钢轮压路机碾压 2 4遍 第 1 遍碾压的速度控制 以 不 产 生 横 向 裂纹 和推 移 为 原 则 为 防 止粘 轮 可用 植 物油擦拭碾轮 同一位置的碾压应控制在 1 2 ra i n内 防止环氧沥青混合料硬化后产生过压损伤 4 4接 缝处 理 铺装层纵 横施丁缝 均采用 4 5 的斜接缝 切 缝后立 即用适 当的T 具将铺装 的多余部 分撬走 并 用钢丝刷 刷除不稳定 的颗粒 用 较宽 的鬃 毛刷扫 除 灰尘 必要 时用湿拖把擦拭 最后用鼓 风机将所有颗 粒及灰尘吹 桥面以外 保持作业面的干燥 沽净 无 杂 物 5后期 处理 与养 护 混合 料 铺 装 完 成 后 1 d内 派 专 人 对 铺 装 表 面进 行 检查 检 查 铺 装表 面有 无 因水 汽产 生 的鼓 包 或 因混 合料 混入 异物 而产生 的表 面隆起 病害 对 于此类 病害 应将隆起部位 的混合料挖除 重新采用冷拌高强度环 氧混合料将空缺处填补 以防止行车荷载作用下导致 坑洞 进一 步 恶化 环氧沥青混凝土的养护一般采取 自然养护方式 如 环境 温度 很 低 时 为 不 影 响 交 通 可 采用 手 推式 移 动红外灯或其他加热设备加热铺装层 直到达到设计 固化状态为止 施工过程 中必须在混合料拌制的同时 取样成 型马歇尔试件 在 同条件下养护 不定期检测 下转 第 6 9页 2 0 1 0 t 第 1 期 1 竹 第 2 8 巷 辛荭 投木 E 1 6 5 状态下锚 同性 能可靠 索体采用涂 镀 层 石腊 油 脂 H D P E套 H D P E外护管的多层防护结构 防腐性 能优 良 采用钢绞线作为抟索 因钢绞线强度比钢丝 强度高 可节省约 5 1 l 的预应力钢材 降低T程 造价 整个 挂 索过 程 化 整 为零 在 现 场 完成 吊装 张 拉施 机具轻量化 节约设 备投 资 钢绞线运输不需 大型运输车辆 运输费用低 托索施T方便快捷 缩短 工期 3总体计 算 3 1 斜拉 索 索力确 定 根据矮塔斜拉桥主梁受力为主的特点 考虑计算 简便 可按以下步骤确定斜托索索力 1 按构造布置索位 2 通 过 初 定 总 索 力 竖 向承 担 力 不 超 过 恒 载 的 3 0 3 5 确定 单根 索 的股数 3 建模计算 根据最大索应力 应力 幅 梁受力适 当调整单根索股数 以充分发挥梁作用 的前提下 体现 索的帮扶作用 3 2 计算模 型 桥 面较 宽 时 矮 塔 斜 拉 桥 空 间 受 力 效 应 明 显 不 宜按 单 梁 法计 算 而 按 空 间有 限 元计 算 又 过 于繁 琐 为 区别 边 腹 板 中腹 板 受 力差 异 又 能 兼 顾 分 析 横 隔 梁受力 宜按梁格法建模进行总体受力计算 既简便 又不失精度 4施 工技 术 矮 塔斜 拉 桥 同预 应 力混 凝 土 连续 梁 桥 一样 除跨 径较 小时采用 支架 现浇外 大多采用悬臂 浇筑法施工 矮 塔斜 拉 桥 主梁 刚度 较 大 斜 拉 索 索力 的变 化 引 起主梁悬臂挠度 的变化有限 斜托索可一次张拉到设 计应力 不必调整索力 从而省去繁琐的索力调 整过 桥 梁 工 程 器 Bridg e En gi ne er i n g 程 大大简化了施T监控 全桥结 构状况 以斜拉 桥的索力与主梁控制点标 高作为双控 以标高控制为主 标高 线形的控制主要 通过混凝土浇筑前放样标高的调整来实现 5 结语 矮塔斜拉桥结构特性介于 P C连续梁桥和 P C斜 拉桥之间 更接近于连续梁桥 斜拉索仅起辅助作用 该桥 型 既 有 连 续 梁 桥 的 刚 度 又有 斜 拉 桥 的柔 性 美 具 有很 大 的发展 潜 力 参考 文献 1 I 王俊义 国内第一座部分斜拉桥一漳州战备大桥设计 J 华东 公 路 2 0 0 3 1 1 3 1 5 2 张 困泉 京杭运河宿迁南 二环大桥T程 总体设 计 J 中外公 路 2 0 0 4 2 4 1 4 4 3 郑一峰 黄侨 张 宏伟 部分斜拉 桥斜扣索设 计方法研究 J J 公路 2 0 0 5 2 2 7 3 1 4 林玉森 张运波 强士 中 矮 塔斜拉桥 的施T 监控技 术研究 I J 1 公路 2 0 0 5 5 4 4 4 7 5 张宏伟 郑 海东 郑一峰 部分斜托桥构造设计l J 1 公路 2 0 0 5 5 5 2 5 6 6 陈从春 周海智 肖汝诚 矮塔斜拉桥 研究的新进展f J 世界 桥梁 2 0 0 6 1 7 0 7 3 7 袁钰 吴京 高塔型矮塔斜拉桥初探f J 公路 2 0 0 8 1 7 2 7 8 8 杨春 杜 春林 邓宇 重 庆嘉悦 大桥总体 设计f J 世 界桥梁 2 0 0 8 4 1 6 1 8 9 重庆交通科研设计 院 J T G 厂 I D 6 5 0 1 2 0 0 7公 路斜拉桥设计 细则 S 北 京 人 民交通出版社 2 0 0 7 收 稿 日期 2 0 0