复合浇注式沥青钢桥面铺装施工技术

复合合浇浇注注式式沥沥青青钢钢桥桥面面铺铺装装施工工技技术术周凯凯2014年3月25日山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司6.社会会经经济济效效益益4.技术术创创新新点点与与工工艺艺操操作作要要点点3.工艺艺原原理理5.工程程应应用用情情况况2.工法法特特点点1.工法法产产生生背背景景1.1工程程背背景景本工工法法依依托托南南京京四四桥桥工工程程建建设设。。南京京四四桥桥主桥桥为为主主跨跨1418m钢箱箱梁梁悬悬索索桥桥，，跨跨度度为为““国国内内第第一一、、世世界界第第三三””；；是是连连接接G25、G36、G42等高高速速公公路路网网和和312等多多条条国国道道主主干干线线的的过过江江通通道道。。山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司钢桥桥面面铺铺装装历历来来是是桥桥梁梁界界普普遍遍关关注注的的问问题题，，也也是是桥桥梁梁工工程程中中的的关关键键技技术术之之一一。。90年代代以以来来，，我我国国掀掀起起了了一一股股大大跨跨径径桥桥梁梁的的建建设设热热潮潮，，而而这这些些新新建建的的大大跨跨径径桥桥梁梁之之中中，，绝绝大大多多数数均均采采用用了了正正交交异异性性钢钢桥桥面面板板，，这这就就进进一一步步加加快快了了钢钢桥桥面面铺铺装装的的研研究究进进程程，，也也促促成成了了我我国国钢钢桥桥面面铺铺装装事事业业的的发发展展。。针对对目目前前钢钢桥桥大大量量广广泛泛应应用用的的现现状状，，在在国国内内形形成成一一套套相相对对成成熟熟钢钢桥桥面面铺铺装装工工法法已已成成为为亟亟待待完完成成的的课课题题。。悬索索桥桥跨跨度度长长、、变变形形大大，，其其桥桥面面铺铺装装尚尚无无可可靠靠成成熟熟的的方方案案，，是是世世界界性性工工程程难难题题之之一一。。山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司1.2技术术背背景景———典型型的的钢钢桥桥面面铺铺装装结结构构世界界上上最最早早开开展展钢钢桥桥面面铺铺装装研研究究和和实实践践的的国国家家是是德德国国，，随随后后法法国国、、日日本本、、美美国国等等国国家家也也相相继继开开展展了了这这方方面面的的工工作作，，这这些些国国家家对对钢钢桥桥桥桥面面铺铺装装层层设设计计主主要要采采用用结结合合材材料料试试验验的的经经验验设设计计法法。。浇注式沥青混混凝土改性SMA沥青混凝土环氧沥青混凝凝土ERS三层桥面铺装装结构起源于德国，，在英国、日日本等国家得得到了发展由TLA掺配一定比例例石油沥青或或改性沥青配配制起源于德国，，间断密级配配，由于粗集集料之间相互嵌挤作用用，因此具有有优异的高温温稳定性首次用于美国国SanMateoHayward大桥，在美国国、加拿大、荷兰兰、和澳大利利亚等国广泛泛应用由我国开发的的结构。EBCL作为防水、抗抗滑粘结层；；RA05作为铺装整体体化层、刚度度过渡层、隔隔温层；SMA作为高粘改性性沥青表面功功能层山东省路桥集集团有限公司司典型钢桥面铺装1.2技术背景山东省路桥集集团有限公司司桥梁名称主跨（m）钢板厚度（mm）桥梁类型建成年代铺装类型福斯大桥1005.812.7三跨钢桁架悬索桥196438mm浇注式沥青马蹄脂塞文桥987.5511.4三跨钢箱梁悬索桥196638mm浇注式沥青马蹄脂亨伯尔大桥141012三跨钢箱梁悬索桥198138mm浇注式沥青马蹄脂英国钢桥面铺铺装情况一览览（悬索桥桥）——国内外钢桥面面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集集团有限公司司美国钢桥面铺铺装情况一览览（悬索桥））——国内外钢桥面面铺装调研1.2技术背景Sanmateobridge山东省路桥集集团有限公司司日本钢桥面铺铺装情况一览览（悬索桥））——国内外钢桥面面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集集团有限公司司其它国家大跨跨径钢桥面铺铺装情况一览览（悬索桥桥）——国内外钢桥面面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集集团有限公司司我国大跨径钢钢桥面铺装情情况一览（悬悬索桥）——国内外钢桥面面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集集团有限公司司按照混合料中中的结合料性性能，钢桥面面铺装可分为为热固性材料料、沥青类材材料、组合类类材料三大类类。根据所开开展的钢桥面面铺装调查研研究工作，对对各类铺装方方案的主要使使用状况如下下：——国内外钢桥面面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集集团有限公司司纵观各国大跨跨径桥梁的钢钢桥面铺装情情况，各种铺铺装材料均有有不同程度的的应用，且使使用效果也各各不相同。悬索桥是一种种漂浮结构，，箱梁位移、、变形大，对对铺装的变形形协调性要求求较高，要求求选择的铺装装层具有平整整、防水、防防腐、抗塑性性变形、追随随钢桥面板变变形和耐候、、抗疲劳破坏坏的优良品质质。结合南京京四桥所采用用的三跨吊索索连续体系钢钢箱梁的结构构特点与使用用要求，与其其它工程相比比，其钢桥面面铺装具有更更高的要求，，铺装结构的的追随性与抗抗疲劳性能更更加重要。1.2技术背景山东省经信委委验收意见：：项目实现了了大跨径桥梁梁钢桥面铺装装施工技术的的多项创新，，填补了国内内空白，该成成果总体达到到国际先进水平平。本工法作为南南京四桥钢桥桥面铺装研究究大课题之一一，以中国交交通运输部郑皆连院士、、周海涛和凤凤懋润总工为首的交通部部技术专家组组认为，项目目为“中国乃乃至世界大跨跨径桥梁建设设积累了宝贵贵经验”，以以孙伟院士为为首的鉴定专专家组认为课课题促进了国国内钢桥面铺铺装的自主创创新，“成果果总体上达到到了国际领先先水平”。1.3技术水平山东省路桥集集团有限公司司山东省路桥集集团有限公司司6.社会经济效益益4.技术创新点与与工艺操作要要点3.工艺原理5.工程应用情况况2.工法特点1.工法产生背景景通过本工法实实施的钢桥面面铺装，下层层浇注沥青混混凝土层可达达到抗塑性变变形开裂、防防水、抗老化化效果，上层层高弹改性沥沥青混凝土层层可达到抗松松散、抗裂、、抗滑、耐久久、抗永久变变形（抗车辙辙）的能力，，这种结构下下层和上层的的沥青铺装取取长补短，具具有优良的高高温稳定性、、低温抗裂性性、抗腐蚀性性和对钢板的的追从性。本工法在普通通沥青施工安安全操作规程程的基础上，，针对其特点点采用专项安安全预案，安安全可控。2、工法特点质质量与与安全山东省路桥集集团有限公司司2、工法特点工工期与与进度以南京四桥钢钢桥面铺装为为例，由于创创新铺装技术术的使用，不不仅提高了施施工质量，还还可使工期缩缩短30天，工期与进进度完全可控控。山东省路桥集集团有限公司司2、工法特点经经济效益与与资源节约2012年南京四桥主主桥钢桥面铺铺装施工采用用创新施工工工艺，节约人人工费用124万，节约设备备摊销费211万元，节约材材料消耗9万元，与传统统施工工艺、、施工设备相相比，节约人人工、机械、、材料费合计计344万元。以上合合计节支总计计431万元。若按提前20天通车，日交交通量以20000辆，平均通行行费以35元/辆计算算，可可创造造间接接效益益1400万元。。山东省省路桥桥集团团有限限公司司山东省省路桥桥集团团有限限公司司6.社会经经济效效益4.技术创创新点点与工工艺操操作要要点3.工艺原原理5.工程应应用情情况2.工法特特点1.工法产产生背背景3、工艺艺原理理典典型型结构构钢路缘缘桥面顶顶板Ⅱ型接缝缝材料料Ⅰ型接缝缝材料料表面处处理：：1级抛丸丸除锈锈，清清洁度度97%粘结结层层：橡橡胶系系列沥沥青粘粘结材材料（（0.3~0.4L/㎡)铺装底底层：：浇注注式沥沥青混混合料料+嵌入沥沥青预预裹碎碎石（（11~12㎏/㎡)中间粘粘结层层：SBS改性乳乳化沥沥青（（0.3~0.5L/㎡)铺装上上层：：高弹弹改性性沥青青混合合料75㎜㎜40㎜㎜35㎜㎜排水管管抗塑性性变形形开裂裂、防防水、、抗老老化抗松散散、抗抗裂、、抗滑滑、耐耐久、、抗车车辙山东省省路桥桥集团团有限限公司司3、工艺艺原理理施施工工工艺流流程施工工工艺流流程图图原材料料准备备及检检测打砂除除锈防水粘粘结层层浇注式式混合合料生生产升温运运输浇注压入沥沥青碎碎石接缝处处理中间检检查验验收中间粘粘结层层改性混混合料料生产产运输摊铺碾压养生验收浇注式式沥青青施工工高弹沥沥青施施工山东省省路桥桥集团团有限限公司司3、工艺艺原理理原原材料料原材料料分类类沥青集料接缝材料基质沥青湖沥青高弹沥青填料Ⅰ型Ⅱ型矿粉石料河砂粘结剂山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理级级配与与设计指标标浇注式沥青青级配范围围筛孔（mm）13.24.752.360.60.30.150.075范围（通过率%）10065-8545-6235-5028-4225-3420-27浇注式沥青青混合料的的质量标准准项目技术指标流动性，刘埃尔流动性(240℃)

(秒)40以下贯入量试验，贯入量(40℃，30分)

(mm)1～4车辙试验，动稳定度(60℃)

(次/mm)350以上弯曲试验，破坏应变(-10℃，50mm/min)8.0×10－3以上山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理级级配与与设计指标标改性沥青混混合料级配配范围筛孔（mm）1913.24.752.360.60.30.150.075范围（通过率%）10095-10055-7035-5018-3010-216-164-8改性沥青混混合料的质质量标准项目技术指标试验方法马歇尔试验孔隙率(%)3～5T0709－2011饱和度(%)75～85T0709－2011稳定度(kN)10以上T0709－2011流值(1/10mm)20～40T0709－2011浸水残留安定度(%)80以上T0709－2011车辙试验，动稳定度(60℃)(回/mm)1500以上T-NSQ-301弯曲试验，破坏应变(-10℃，50mm/min)6.0×10－3以上T-NSQ-303山东省路桥桥集团有限限公司通过试验确确定浇注式沥青混凝土土生产配合合比按照75次击实马氏试试验确定的的高弹改性沥沥青混合料生产产配合比混合料类型各种矿料所占的比例(%)4#仓（%）3#仓（%）2#仓（%）1#仓（%）矿粉（%）沥青用量(%)高弹改性沥青混合料92523.5366.56.0混合料类型各种矿料所占的比例(%)3#仓（%）2#仓（%）1#仓（%）矿粉（%）沥青用量(%)浇注式沥青混合料302221278.23、工艺原理理生生产配配合比设计计山东省路桥桥集团有限限公司山东省路桥桥集团有限限公司4008530035065400分幅线主桥原分幅幅设计方案案（全桥共共分八幅））通过试验桥桥施工，确确定EB50/75S摊铺宽度为为设计最大大值5.0米时，仍能能顺利完成成施工，如如果主桥施施工时采用用5.0米摊铺幅宽宽，在摊铺铺速度一定定的条件下下，使每个个有效工作作日内工作作量增加，，有利于缩缩短主桥施施工工期。。3、工艺原理理分分幅设设计与优化化山东省路桥桥集团有限限公司优化后分幅幅设计方案案（全桥共共分六幅））3、工艺原理理分分幅设设计与优化化加强对参参建人员员进行的的技术培训训、培训训考核，，针对复合合浇注式式沥青混混凝土钢桥面铺铺装指南南进行技术术交底，，切实做做到定岗定责责，明确确责任到到人。除管理岗岗位外，，设18个工种，，主要人人员安排排见右图图3、工艺原原理施工组织织山东省路路桥集团团有限公公司3、工艺原原理限限位位模板固固定磁性表座座固定方方式钢路缘侧侧固定方方式山东省路路桥集团团有限公公司3、工艺原原理钢钢桥面面板喷砂砂除锈控制项目控制要求检测方法空气相对湿度＜85%用仪器测量空气湿度钢板表面温度＞空气露点温度3℃钢板温度仪测量空气露点露点测试仪或由空气温度和空气相对湿度查表求出确保平坦坦度2mm以内确保97%以上金属属光泽拍照留底底记录山东省路路桥集团团有限公公司3、工艺原原理Sa3.0级除锈山东省路路桥集团团有限公公司3、工艺原原理防防水粘结结层施工工工序内容要求第一层涂抹经表面处理4小时以内，0.15～0.2L/m2气温10℃以上，钢板温度70℃以下第二层涂抹经第1次涂抹后，3小时养生，0.15～0.2L/m2、涂抹方向与第1层涂抹垂直。气温10℃以上，钢板温度50℃以下养生12小时以上禁止车辆进入粘结层施施工要求求原材料的的性能、、温度与与基面状状况、涂涂布量及及均匀性性、涂刷刷工艺和和粘结强强度。涂涂布量的的检测：：按照涂涂抹施工工面积，，对照专专用容器器内已使使用的粘粘结材料料量，计计算单位位面积的的涂布量量。质量控制制要点山东省路路桥集团团有限公公司3、工艺原理理接接缝材材料贴附浇注沥青使使用CELLOSEALⅠ型接缝材料，使用前对材材料试验检检测，应满满足质量要要求。贴附附前应将防防水粘结层层材料涂抹抹在贴附表表面，以不漏涂、不不流淌为度。粘贴贴操作时禁禁止拉伸接接缝材料，，使其自然然紧密贴附附。接缝材料贴贴附伸缩缝处贴贴附山东省路桥桥集团有限限公司材料加热温度集料220-260℃矿粉70～150℃基质沥青165~175℃出料温度170~240℃加热温度标标准范围3、工艺原理理浇浇注混混合料拌和和山东省路桥桥集团有限限公司湖沥青计量量控制对混合料温温度控制混合料装车车3、工艺原理理浇浇注混混合料拌和和试验指标控控制山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理浇浇注混混合料拌和和山东省路桥桥集团有限限公司清理后轮胎胎表面铺设人工草草坪轮胎降温措措施3、工艺原理理前前场准准备工作山东省路桥桥集团有限限公司摊铺速度摊铺方向及及顺序ABDCHGFE北塔区南塔区跨中区3、工艺原理理合合理划分工工区山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理浇浇注摊铺施施工山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理浇浇注摊铺施施工山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理铺铺装期间管管理山东省路桥桥集团有限限公司山东省路桥桥集团有限限公司6.社会经济效效益4.技术创新点点与工艺操操作要点3.工艺原理5.工程应用情情况2.工法法特特点点1.工法法产产生生背背景景4、关关键键技技术术创创新新点点需需要要解解决决的的问问题题浇注注施施工工温温度度要要达达到到220~260℃℃之间间，，传传统统拌拌和和方方式式是是通通过过拌拌和和机机把把浇浇注注式式沥沥青青加加热热到到180℃℃左右右，，然然后后直直接接进进入入升升温温搅搅拌拌运运输输车车中中长长时时间间加加热热以以达达到到出出料料温温度度要要求求。。这这样样进进行行混混合合料料生生产产不不利利后后果果是是：：混合合料料在在升升温温搅搅拌拌运运输输车车的的狭狭小小空空间间内内搅搅拌拌和和不不均均匀匀；；长时时间间加加热热后后可可能能造造成成局局部部温温度度过过高高从从而而发发生生老老化化，，降降低低了了混混合合料料质质量量；；加速速了了升升温温搅搅拌拌运运输输车车的的磨磨损损，，降降低低该该设设备备的的生生产产效效率率。。山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司4、关关键键技技术术创创新新点点技技术术创创新新点点鉴于于此此，，在在目目前前设设备备的的现现状状前前提提下下，，为为达达到到最最佳佳的的混混合合料料质质量量性性能能，，我我公公司司经经综综合合考考虑虑，，提提出出了了提高高骨骨料料温温度度、、矿矿粉粉提提前前加加热热、、拌拌和和机机耐耐高高温温改改造造等一一系系列列设设备备改改造造研研发发的的科科研研方方案案。。高黏黏沥沥青青专专用用脱脱桶桶设设备备高黏黏性性沥沥青青专专用用搅搅拌拌设设备备热压压式式矿矿粉粉加加热热机机TLA沥青青专专用用冷冷藏藏箱箱EB50/75S进口口浇浇注注式式沥沥青青摊摊铺铺机机的的改改造造浇注注式式沥沥青青模模板板固固定定方方式式浇注注式式沥沥青青表表面面沥沥青青预预裹裹碎碎石石碾碾压压工工艺艺MY-01型高高弹弹改改性性沥沥青青防防粘粘轮轮的的无无害害隔隔离离剂剂山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司LB-5000型高高黏黏性性沥沥青青专专用用脱脱桶桶设设备备高黏性沥沥青专用用搅拌罐罐4、关键技技术创新新点技技术创创新点山东省路路桥集团团有限公公司4、关键技技术创新新点技技术创创新点热压式矿矿粉加热热机TLA冷藏储存存箱山东省路路桥集团团有限公公司EB50/75S原机带有有同步碎碎石撒布布装置，，撒布碎碎石的最最大粒径径是15㎜，但是复复合浇注注式沥青青混凝土土设计方方案要求求的表面面压入碎碎石单一一粒径20㎜，原机装装置无法法进行同同步碎石石撒布。。采用人工撒布方式4、关键技技术创新新点同同步碎石石撒布机机碎石同步步撒布装装置山东省路路桥集团团有限公公司4、关键技技术创新新点同同步碎石石撒布机机布料装置置改造完完成通过设计计、改造造并调试试成功了了同步碎碎石撒布布装置，，通过改改造EB50/75S浇注沥青青摊铺机机的同步步碎石撒撒布装置置，实现现了20㎜预裹沥青青碎石机机械撒布布，撒布布的均匀匀程度，，碎石的的自然下下沉效果果都得到到大幅提提高。山东省路路桥集团团有限公公司碎石撒布布量与动动稳定度度关系13.2～19㎜碎石撒布量(㎏/㎡)动稳定度（次/㎜）1026691133881240604、关键技技术创新新点提提高高技术指指标山东省路路桥集团团有限公公司碾压时浇浇注沥青青混合料料铺装层层温度不宜低于于180℃℃，最佳效效果是表面基本本没有外外露的碎碎石。从试验验桥现场场效果来来看，部部分位置置碎石碾碾压后没没有完全全进入到到浇注沥沥青表面面以下。。表面露出出碎石过过多碎石完全全压入效效果4、关键技技术创新新点表表面碎碎石压碎碎工艺山东省路路桥集团团有限公公司4、关键技技术创新新点表表面碎碎石压碎碎工艺采用德国国BW131AD-3小型振动动压路机机，其碾压压吨位达达到4吨级，沥沥青预拌拌碎石碾碾压达到到了理想想效果。。浇注式式沥青混混合料表表面沥青青预裹碎碎石碾压压施工工工艺为国国内首创创。BW138ADBW131AD-3压入不足足完全压入入山东省路路桥集团团有限公公司上层高弹弹改性沥沥青铺装装层在使使用胶轮轮复压时时，相对对SMA铺装及环环氧沥青青铺装粘粘轮现象象更加严严重。为为此进行行了胶轮轮压路机机擦轮方方式控制制研究，，大豆油油会溶解解沥青表表面铺装装层。表面有沥沥青溶解解现象胶轮采用用大豆油油擦轮方方式4、关键技技术创新新点高高黏黏沥青无无害隔离离剂山东省路路桥集团团有限公公司课题组与与材料生生产商（（日沥））共同进进行了隔隔离剂溶溶解试验验。豆油（溶溶解1小时后））豆油（溶溶解24小时后））厨房用洗洗涤剂（（溶解1小时后））厨房用洗洗涤剂（（溶解24小时后））4、关键技技术创新新点高高黏黏沥青无无害隔离离剂山东省路路桥集团团有限公公司4、关键技技术创新新点高高黏黏沥青无无害隔离离剂厨房用的的洗涤剂剂基本不不会产生生溶解现现象，但但是使用用时隔离离效果并并不理想想。为此此研制高高弹改性性胶轮的的专用隔隔离剂，，最终试试用成功功沥青防粘粘连MY-01无害隔离离剂，起到了了良好的的隔离效效果，并并对铺装装层表面面无溶解解。MY-01无害隔离剂4、关键技技术创新新点操操作要要点浇注混合料拌和原材料质量温度控制：沥青、集料、矿粉配合比控制：级配、流动性、贯入度浇注混合料施工浇筑前的准备：机械、模板、岗位摊铺：速度、摊铺方向预拌碎石：撒布、碾压时机接缝处理浇注施工工序控制重点及措施原材料的检验混合料拌和升温运输、摊铺预拌碎石：均匀度、撒布量、碾压山东省路路桥集团团有限公公司SMA混合料拌和原材料质量：集料、沥青、纤维温度控制：沥青、集料、出料温度配合比控制：级配、油石比SMA混合料浇筑施工运输：保温、防污染措施摊铺前的准备：粘结层、机械、岗位摊铺：速度、平整度、摊铺温度接缝处理施工工序控制重点及措施原材