GA-10澆筑式瀝青混凝土在石灣互通匝道橋的應用研究

陳海榮，盧紅亮，伍貞蒸

(廣西北部灣投資集團有限公司沿海高速公路分公司，廣西 南寧 535009)

0 引言

隨著我國交通基礎設施的發展，大跨徑橋梁數量不斷增多，特別是《交通強國建設綱要》實施以來，大跨徑橋梁不斷應用于鐵路、公路和市政建設當中。鋼結構由于結構輕便、壽命長、施工快速等特點，在大跨徑橋梁中的應用已十分普遍。大跨徑橋梁的橋面鋪裝分為水泥混凝土結構和瀝青混凝土結構。瀝青混凝土結構行車舒適性良好、養護施工簡便，而普通瀝青混凝土在行車運營一段時間后，由于鋼結構自身的振動、伸縮變形、腐蝕等影響，混凝土會出現不同程度的裂縫、車轍、推移、泛油以及鋪裝層與鋼橋面脫層等病害[1]。因此，提高鋪裝層的施工質量，對延長橋面鋪裝層的使用年限、保護鋼結構安全具有極其重要的作用。

1 工程概況

蘭海高速公路石灣互通是G75蘭海高速公路與G7212柳北高速公路之間的立體交叉樞紐型互通，為外轉彎半定向形樞紐互通。石灣互通樞紐匝道分別設A、C、G共3座匝道橋，其中A匝道橋第四聯長82.5 m(上跨G75)，C匝道橋第四聯長80 m(上跨G75)、第七聯長80 m(上跨G7212)，G匝道橋第二聯長80 m(上跨G75)均采用單箱多室式全焊鋼箱梁結構，梁高1.8 m，寬13.6 m，梁段頂板厚18 mm，鋼箱梁橋面面積為4 386 m2。

鋼橋面鋪裝采用瀝青混凝土結構，總厚度為10 cm，由三層結構組成：丙烯酸防腐漆(防腐層)+丙烯酸樹脂粘結劑和兩層甲基丙烯酸甲酯樹脂(防水粘結層)+3 cm GA-10澆筑式瀝青混凝土(保護層)+3 cm SMA-10高黏改性瀝青混凝土(下面層)+4 cm ARSMA-13橡膠復合改性瀝青混凝土(上面層)。

一般的鋼橋面鋪裝層采用兩層結構，總厚度為7 cm。考慮到廣西沿海地區氣溫較高，鋼結構伸縮變形量大，本項目增加3 cm SMA-10高黏改性瀝青混凝土作為應變補償吸收層，以充分吸收鋼橋面的伸縮變形，延長鋪裝層整體壽命。

2 配合比設計

澆筑式瀝青混凝土是一種采用高溫(220 ℃～240 ℃)拌和而成，具有良好的流動性，可以直接澆筑攤鋪，不需碾壓成型的高密度、空隙率幾乎為0、均勻的瀝青混凝土[2]。混合料為連續密級配，含大量細料和瀝青，骨料之間沒有形成骨架結構，屬于典型的密實懸浮結構。按澆筑式瀝青混凝土技術性能要求，結合瀝青主材及碎石的調查，設計文件推薦混合料目標配合比設計為0～5 mm∶5～10 mm∶礦粉=36%∶44%∶26%，油石比為7.8%。根據目標配合比報告及原材料的供應情況，最終本項目生產配合比為6～11 mm∶3～6 mm∶0～3 mm∶礦粉=20%∶20%∶31%∶29%；油石比為7.8%。粗(細)集料為田東鑫盛石場的輝綠巖，礦粉由玉林市銀隆建材有限責任公司供應。

3 施工工藝

根據設計文件和《公路鋼橋面鋪裝設計與施工技術規范》(JTG/T3364-02-2019)要求，本項目澆筑式瀝青混凝土施工工藝如圖1所示。

圖1 澆筑式瀝青混凝土施工工藝流程圖

3.1 噴砂除銹

鋼橋面在焊接完成后，受露天氣候影響，表面容易產生氧化銹蝕，如不進行全面清除，將影響防腐層的效果。本項目采用自動無塵噴砂機進行表面除銹，邊緣和噴砂機無法施工的區域可采用手提式打砂機施工。

噴砂除銹前，采用人工全面檢查鋼橋面板的外觀，發現表面存在銳邊、焊瘤、飛濺物和明顯不平整焊縫等缺陷問題，應進行徹底清理；施工殘留機油和其他污染物，要清洗干凈。噴砂除銹后面板表面的清潔度和粗糙度應達到《公路鋼橋面鋪裝設計與施工技術規范》(JTG/T 3364-2-2019)的質量要求[3]。

3.2 防腐層

根據《公路鋼橋面鋪裝設計與施工技術規范》(JTG/T 3364-2-2019)和《鋼結構施工質量驗收規范》的技術要求，噴砂除銹檢驗合格后，應在4 h內實施防腐底漆施工。當濕度較大、降雨等原因造成表面返銹或間隔較大時應再次進行噴砂或打磨處理至相應標準，再進行防腐底漆施工[4]。本項目采用人工滾筒滾涂丙烯酸防腐漆對橋面進行防腐處理，用量≥200 g/m2。

3.3 防水粘結層

為了預防鋼橋面被雨水滲透腐蝕，最直接有效的方法就是設置防水層，隔斷滲透水接觸鋼板。本項目防水粘結層為噴涂兩層甲基丙烯酸甲酯樹脂，在防腐漆施工固化后進行，干膜總厚度應≥2 mm，總用量為2 500～3 500 g/m2。

甲基丙烯酸樹脂防水材料含兩種樹脂組分(A和B)和一種催化劑，施工前先將催化劑加入B組分充分攪拌均勻后，再和A組分攪拌噴涂。第一層涂膜固化后立即噴涂第二層，每層濕膜厚度應≥1.2 mm，間隔時間取決于現場施工溫度和天氣情況。

3.4 攤鋪澆筑

3.4.1 瀝青混合料生產

澆筑式瀝青混合料生產與普通混合料基本相同，只是將集料加熱溫度和出廠溫度提高。拌和前，將集料加熱到260 ℃～280 ℃，按配合比稱量后并加入礦粉，進行干拌，干拌時間為30 s，然后將加熱至170 ℃的瀝青和直投母料加入至混合料中進行濕拌，濕拌時間為60～90 s，拌和后出廠溫度宜為220 ℃～240 ℃。

3.4.2 瀝青混合料運輸

澆筑式瀝青混合料采用專用的拌和運輸車(Cooker)運輸，其具有拌和、升溫、運輸等功能。Cooker運輸過程中，應關閉運輸罐上蓋，減少空氣與混合料接觸，預防氧化作用。Cooker中混合料拌和溫度控制在220 ℃～240 ℃(最高宜≤250 ℃)，攪拌速度固定至7轉/min(慢速)。

3.4.3 澆筑式瀝青混合料攤鋪

澆筑式瀝青混凝土攤鋪分為機械攤鋪和人工攤鋪。鋼橋面平整、邊界整齊清晰，采用機械攤鋪；機械攤鋪無法到達的邊緣位置采用人工攤鋪。

澆筑式瀝青混凝土使用專用攤鋪機，具備牽引、攤鋪、布料和整平等功能。攤鋪前，應提前進行預熱，預熱溫度應達到160 ℃～200 ℃。澆筑式瀝青混合料是自流成型無須碾壓的，在現場施工過程中，主要控制混合料攤鋪寬度、各工序施工溫度、攤鋪速度和厚度等技術指標。

3.5 撒布碎石

澆筑式瀝青混凝土是一種密實懸浮結構，可以較好地應對高溫下鋼橋面的伸縮變形，但抗車轍性能不如骨架結構。經研究，在攤鋪好的澆筑式瀝青混凝土上撒布一定量的瀝青預拌碎石，其抗車轍性能可以提高15%～33%(與碎石的粒徑、撒布量等有直接關系)[5]。本項目結合配合比、攤鋪厚度以及交通量和氣候環境等因素，采用機械撒布預拌0.2%～0.5%的瀝青碎石(4.75～9.5 mm玄武巖)，撒布量為5～6 kg/m2，覆蓋率控制在70%～80%。

3.6 接縫處理

本項目橋面寬13.6 m，攤鋪機寬5 m，現場采用設置鋼模側擋板實行分幅攤鋪，中間行車道為機械攤鋪，兩側路緣采用人工攤鋪。施工前在鋼模擋板上涂刷隔離劑，方便在混合料冷卻后拆除。除橋梁伸縮縫處外，其他部位不設置橫向施工縫。

4 管理控制

澆筑式瀝青混凝土施工的每一個環節都會對質量和使用壽命產生不同程度的影響，現結合施工過程的管理，梳理和分析質量控制的關鍵點。

設計配合比時，在滿足各項技術指標基礎上，應充分考慮混合料的和易性、高溫穩定性。生產過程中，要隨時監控拌和樓振動篩、溫度傳感器和稱量設備的工作情況，預防計量偏差和篩網破損影響配合比；嚴格控制礦粉、改性瀝青用量，充分考慮加熱鼓風過程中粉料損失對配合比的影響。混合料出廠裝車前，Cooker運輸車要預先加熱至160 ℃，減少裝車過程溫度損失；運輸過程中，隨時監控溫控系統和攪拌系統的工作狀態；長時間高溫攪拌(>250 ℃)，瀝青容易出現氧化老化；短時間低溫攪拌(<220 ℃)，混合料和易性較差。攤鋪前要準確測量標高，攤鋪時隨時測量實際厚度，均勻控制卸料速度、位置和攤鋪速度。丙烯酸防腐漆滾涂和甲基丙烯酸樹脂防水粘結層噴涂均采用人工操作，難以保證施工均勻性和厚度，應設計專用的數控噴涂設備實現自動化施工，保證質量和施工人員安全。澆筑式瀝青混凝土生產、運輸、攤鋪的溫度都應>220 ℃，高溫下瀝青散發出萘、蒽、菲、苯并芘等各種烴類氣體，對人體有害；丙烯酸防腐漆和甲基丙烯酸樹脂有機合成物也具有毒性，現場需加強職業健康安全防護和安全應急救援準備。丙烯酸樹脂施工過程產生的包裝垃圾和廢料應妥善處理，不得隨意丟棄處理。

鋼橋面鋪裝施工應進行交通管制全橋封閉，避免可能污染鋪裝界面的其他工序交叉施工；鋪裝施工機械通過橋面時應進行保護，預防機械損壞防水粘結層和防腐層。

5 結語

本文以蘭海高速公路石灣互通匝道橋鋼橋面澆筑式瀝青混凝土鋪裝的全過程施工為例，簡單闡述了澆筑式瀝青混凝土鋪裝的工藝流程和控制要點。澆筑式瀝青混凝土是自流成型無須碾壓、空隙率幾乎為零的瀝青混合料，具有良好的塑性、抗滲性以及整體性。隨著我國大跨徑橋梁和跨公路(鐵路)等跨線橋梁以及城市橋梁的建設，澆筑式瀝青混凝土將會得到進一步應用推廣。