環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工技術(shù)研究

劉小強

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司 太原市 030012)

太原解放路改造工程是2020年太原市的重點工程，該工程在北大街-勝利街段設(shè)計為鋼結(jié)構(gòu)高架橋，橋梁全長800m，上下行分離，橋梁全寬17m，最大合成坡度4.5%。與普通瀝青相比，環(huán)氧瀝青材料及混合料在室內(nèi)試驗中表現(xiàn)出良好的性能[1]，但在工程應(yīng)用中是否能達到預期的使用效果，施工組織管理、施工工藝技術(shù)及施工質(zhì)量控制是一個非常重要的環(huán)節(jié)。因此，結(jié)合室內(nèi)試驗與試驗段的鋪筑，分析研究了環(huán)氧瀝青混合料橋面鋪裝施工技術(shù)措施。

1 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工前的準備

鋼橋面環(huán)氧瀝青混合料鋪裝施工之前，應(yīng)完成一系列的準備工作，包括：混合料目標配合比設(shè)計，混合料高、低溫性能和水穩(wěn)定性檢驗，生產(chǎn)配合比設(shè)計，以及所有材料、設(shè)備、機具的配備，橋面鋼板表面的處治等等。由于環(huán)氧瀝青材料的特殊性，除了材料與機具以外，最關(guān)鍵的準備工作是施工組織管理與施工人員的專業(yè)技能。

2 環(huán)氧瀝青鋼橋面粘結(jié)層施工

2.1 粘結(jié)層灑布前準備

(1)施工計劃與日程安排

根據(jù)天氣預報信息，避開降雨、大風天氣選擇可以灑布環(huán)氧瀝青粘結(jié)料的日期，并根據(jù)鋪裝層施工進度計劃確定粘結(jié)層施工日程。按照每一次需要灑布的面積計算所需的環(huán)氧瀝青粘結(jié)料數(shù)量，并編制材料用量計劃表。

(2)參數(shù)設(shè)定與灑布準備

根據(jù)設(shè)計要求設(shè)定灑布設(shè)備的各個參數(shù)，粘結(jié)防水層灑布量確定為0.65kg/m2，上下兩層之間粘結(jié)料灑布量定為0.45kg/m2；施工設(shè)備可以采用智能型灑布車，也可以采用人工手持式噴灑裝置。同時，認真檢查灑布設(shè)備的各噴嘴是否暢通。

2.2 加熱、混合溫度及灑布質(zhì)量控制

(1)溫度確定與控制

對于大縱坡、小半徑彎橋的橋面，如何解決粘結(jié)料灑布后流淌、施工機械行駛打滑問題是一個極為重要的問題。以美國環(huán)氧瀝青為代表的溫拌型環(huán)氧瀝青粘結(jié)料在A、B組分混合初期的粘度為150mPa.s左右，灑布在大于4%縱坡的鋼橋面上勢必產(chǎn)生流淌現(xiàn)象。本項目在材料研發(fā)階段通過配方調(diào)整提高了初期粘度，在施工階段還需要通過溫度控制進一步增大灑布后粘結(jié)料的附著力，以解決材料流淌問題。

一般來講，環(huán)氧瀝青灑布控制溫度需根據(jù)施工季節(jié)氣溫條件確定。通常情況下，環(huán)氧瀝青的混合與灑布溫度為110℃±5℃，高溫季節(jié)(氣溫≥30℃)施工，采用105℃，低溫季節(jié)(氣溫≤20℃)施工，采用115℃。本項目的試驗工程在10月下旬，氣溫在10℃左右，為了提高粘度也采用了105℃灑布溫度。但是，由于粘度提高所需的噴灑壓力也相應(yīng)地加大，將壓力從0.75MPa提高到1.0MPa，解決了噴灑的均勻性。

正常情況下，A組分加熱溫度為87℃±2℃，B組分加熱溫度為133℃±2℃。本項目修改為A組分80℃、B組分110℃。

(2)灑布操作與質(zhì)量控制

灑布設(shè)備具有配比自動控制系統(tǒng)，A、B組分的混合比例和流量相匹配。噴灑量可通過流量表和計量泵雙重控制，并按“面積法”進行校核。

2.3 防粘、防滑措施

對于大縱坡、小半徑彎橋的橋面，如何解決粘結(jié)料灑布后施工機械行駛打滑問題是一個極為重要的對策，處理不好不但影響正常施工，而且可能造成危險事故[2]。因本項目鋼橋面最大合成坡度為4.7%，相比于大跨徑鋼橋面2%左右的坡度來說，施工機械行駛打滑問題更為突出。為此，在工藝上采用了撒布熱混合料的方法。撒布范圍主要是輪跡帶，用量以8～10kg/m2為宜(輪跡帶覆蓋率在50%～60%即可)。撒布過程中應(yīng)指定專人檢查撒布量與分布均勻性，在必要的寬度范圍內(nèi)，混合料不得過分集中，也不得過分稀疏而形成斷撒、漏撒，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時清除多余混合料或補撒。

2.4 養(yǎng)護與交通管理

在自然氣溫≥20℃情況下，7d后環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層的拉拔強度大于5.0MPa。環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層灑布完后，一般應(yīng)在1～2d內(nèi)鋪筑橋面鋪裝層。在未鋪筑面層前，防水粘結(jié)層應(yīng)封閉交通，禁止任何車輛通行。

在鋪裝層施工前如遇強降雨沖刷，應(yīng)待天晴太陽暴曬干燥后，對沖掉的部分進行粘結(jié)料補灑。如沖刷面積較大應(yīng)進行全面覆蓋性補灑。本項目粘結(jié)層施工在鋪裝作業(yè)當天提前2～3h完成，全橋封閉交通。

3 環(huán)氧瀝青混合料拌和

3.1 混合料拌和前的準備

(1)設(shè)備安裝、調(diào)試

環(huán)氧瀝青混合料拌和之前，將環(huán)氧瀝青混合加料設(shè)備進行安裝、調(diào)試。應(yīng)選擇拌合樓旁邊適當位置安裝設(shè)備，場地周邊應(yīng)具備桶裝環(huán)氧瀝青A、B組分的搬運條件，或方便補給車出入。應(yīng)有合適的電源接入，并方便與拌合樓控制室信號對接。環(huán)氧瀝青加料裝置的上料管直接接入拌合樓瀝青計量槽，應(yīng)盡量縮短長度，以利于溫度保證并便于清洗。

(2)干料試拌與生產(chǎn)配合比確定[3]

根據(jù)目標配合比提供的數(shù)據(jù)及拌和設(shè)備技術(shù)參數(shù)進行干混合料試拌。通過試拌調(diào)試礦料加熱溫度，并獲取控溫參數(shù)(如冷料輸送速度、燃燒器油門大小等)，按照要求，礦料加熱溫度應(yīng)控制在105℃±5℃范圍，施工期間最高氣溫大于30℃、運距較遠(運程大于15min)時取低限，氣溫小于20℃、運距較近時取高限。本項目施工季節(jié)氣溫雖然低于10℃，但運距在10km以內(nèi)，所以采用105℃拌和溫度。

圖1 生產(chǎn)配合比級配曲線圖

3.2 環(huán)氧瀝青混合料生產(chǎn)

(1)混合料試拌與油石比檢驗

按照生產(chǎn)配合比進行環(huán)氧瀝青混合料試拌，檢測拌和溫度。拌和溫度應(yīng)根據(jù)氣溫、運距和施工管理水平綜合確定。當幾個因素處于不利條件時(氣溫高、運距遠、管理差)，最低拌和溫度可采用105℃，出料溫度不低于100℃。最高拌和溫度不得超過125℃，超過后應(yīng)進行論證，除非在它的容留時間內(nèi)完成碾壓，否則應(yīng)作廢棄處理。拌和溫度一旦確定就不得輕易更改，應(yīng)在整個施工過程中保持基本恒定。

(2)拌和溫度檢測與記錄

混合料拌和出料后，由專人對每車混合料進行測溫、記錄，同時記錄每車的第一拌和最后一拌的出料時間。該記錄表一式兩份，一份留底，另一份由司機隨車帶往攤鋪現(xiàn)場交給現(xiàn)場管理人員。

(3)混合料技術(shù)指標檢驗

對正常生產(chǎn)的環(huán)氧瀝青混合料，須進行級配、油石比、馬歇爾穩(wěn)定度檢驗。

抽提試驗：根據(jù)工程規(guī)模大小，最少試驗量為每一鋪裝作業(yè)段不少于2組，或按每天2組、每組2件進行控制。本項目共4座橋梁分為6個作業(yè)段，按每個作業(yè)段兩組試驗進行。

表1 環(huán)氧瀝青混合料油石比抽提結(jié)果

馬歇爾穩(wěn)定度試驗：根據(jù)工程規(guī)模大小，最少試驗量為每一鋪裝作業(yè)段不少于3組，或按每天施工作業(yè)3組控制。

表2 環(huán)氧瀝青混合料馬歇爾試驗結(jié)果

4 環(huán)氧瀝青混合料運輸、攤鋪、碾壓

從混合料拌和出料開始后，各個環(huán)節(jié)必須有一個連續(xù)有序的工作節(jié)奏，它的主要控制指標就是環(huán)氧瀝青混合料的“容留時間”，即混合料從拌和開始到碾壓完畢所容許的時間。

環(huán)氧瀝青混合料的容留時間通過室內(nèi)試驗確定。環(huán)氧瀝青容留時間與溫度的關(guān)系如表3、圖2。

這里 s表示向量，其第i個元素為 si，i=1,2,...,n是個常數(shù)。而對稱矩陣B稱為模塊度矩陣，其元素為：

表3 環(huán)氧瀝青混合料容留時間與溫度的關(guān)系表

圖2 環(huán)氧瀝青混合料容留時間與溫度的關(guān)系

在整個作業(yè)過程中，各個環(huán)節(jié)的時間節(jié)奏都必須服從容留時間的限定，一旦超過限制時間，混合料將無法進行壓實，甚至無法攤鋪。

4.1 混合料攤鋪

(1)混合料攤鋪前的準備

攤鋪機就位，按照1.1～1.2的松鋪系數(shù)在熨平板下加墊木板，將熨平板預熱到110℃±5℃。在鋪裝作業(yè)段起始端路面(橋面)上鋪設(shè)塑料編織布，長度15～20m，將壓路機碾壓輪清理干凈并涂刷植物油后，停在編織布上待命。

(2)卸料與攤鋪作業(yè)

運料車駛?cè)胱鳂I(yè)面應(yīng)通過未固化的粘結(jié)層靠近攤鋪機，不得從攤鋪不久的環(huán)氧瀝青鋪裝層上通過。只允許運料車沿橋面待鋪區(qū)倒車行駛，在接近攤鋪機前10～30cm處停下，不得撞擊攤鋪機。待攤鋪機料斗頂?shù)杰囕啎r開始卸料，卸料過程中運料車應(yīng)掛空檔，靠攤鋪機推動前進；卸完混合料后運料車直行駛離，不得掉頭行駛。

4.2鋪裝層碾壓

(1)碾壓順序及壓路機組合

環(huán)氧瀝青混合料攤鋪后立刻進行碾壓是保證壓實度的重要步驟。初壓使用輪胎壓路機緊跟在攤鋪機后靜壓2遍，初壓在混合料溫度下降至80℃之前完成。初壓完成后立刻用雙鋼輪壓路機復壓2遍，用輪胎壓路機復壓2遍。然后用雙鋼輪壓路機終壓2～4遍，終壓應(yīng)在混合料溫度下降至50℃之前完成。

初壓和終壓都是在壓完2遍后，用紅外線測溫計測記表面溫度。當表面溫度不滿足要求時，用插入式溫度計測量內(nèi)部溫度。當內(nèi)部溫度不滿足要求時，要查明原因，采取有效措施，加快碾壓節(jié)奏。

(2)碾壓工藝與有關(guān)要求

碾壓時壓路機驅(qū)動輪面向攤鋪機，由低到高，依次連續(xù)均勻碾壓，相鄰碾壓帶重疊1/3輪寬，不允許壓路機在作業(yè)面上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭，壓路機起動、停止必須減速緩行，不準緊急剎車制動。

新鋪混合料與已經(jīng)碾壓成型的鋪裝層縱縫處銜接，須進行壓縫處理。初壓的第一碾要騎縫碾壓，即壓路機大部分重力位于已成型鋪裝層(外幅或內(nèi)幅)上，碾壓輪僅伸進新鋪裝層10～15cm；壓路機退出后移，第二碾的大部分重力位于新鋪層上，但要伸進已壓層10～15cm。

對于壓路機壓實不到的局部鋪裝層如落水口周圍及其與路緣石之間等，對于落水口周圍下面層采用人工夯實或手持式振動夯等小型機具振搗密實，上面層使用壓路機壓實。

對碾壓順序、壓路機組合、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及碾壓溫度應(yīng)由專崗管理和檢查、記錄。

4.3 接縫處理

環(huán)氧瀝青橋面鋪裝層的工作接縫采用平接縫。

在橋面寬度范圍內(nèi)分幅進行攤鋪時，當?shù)谝环鶖備仭簩嵧瓿梢院螅乱环鶖備仌r利用前一幅作基準面，一側(cè)用一個滑雪傳感器控制，另一側(cè)熨平板用非接觸式平衡梁控制。第二幅攤鋪前，要將與第一幅銜接的縱縫切成90°立面，涂抹環(huán)氧瀝青粘結(jié)料后再進行攤鋪施工。涂抹的環(huán)氧瀝青粘結(jié)料必須足量飽滿。

當鋪裝層為雙層式結(jié)構(gòu)時，上、下層鋪裝的縱向接縫均采用垂直的平接縫，為了保證接縫處的壓實度和平整度，避免在接縫處出現(xiàn)上下貫通開裂，上、下層的縱縫偏移10～15cm，采用錯縫鋪筑方法。上層施工時，在鋪筑前將縱縫位置用鋼釘固定一道木條(木條高度與鋪裝層壓實厚度相同)，鋪筑好一側(cè)后拆除木條，在接縫側(cè)面涂刷粘結(jié)料，繼續(xù)鋪筑另一側(cè)，以保證先后兩次鋪筑的瀝青混合料間的緊密結(jié)合。

對復合式結(jié)構(gòu)，下層與前述相同，上層改性瀝青混合料可采用常用的熱接縫方式，上下層同樣要錯縫鋪筑。

5 環(huán)氧瀝青橋面鋪裝使用效果

在環(huán)氧瀝青混合料橋面鋪裝使用過程中，要對使用情況進行定期觀察和跟蹤評價，對試驗工程的平整度和滲水系數(shù)進行檢測。

圖3 環(huán)氧瀝青混凝土完成后的橋面外觀

6 結(jié)論

對環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工準備、粘結(jié)層施工、環(huán)氧瀝青混合料拌和、運輸、攤鋪及碾壓研究分析，得出了適合太原天龍山區(qū)域防火旅游通道工程的施工技術(shù)。從項目建成后的運營情況看，環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝效果良好，可為其他項目的鋼橋面施工提供技術(shù)參考。