1-11--复合浇注式沥青钢桥面铺装施工工法

复合浇注式沥青钢桥面铺装施工工法周凯2014年3月25日山东省路桥集团有限公司山东省路桥集团有限公司山东省路桥集团有限公司6.社会经济效益4.技术创新点与工艺操作要点3.工艺原理5.工程应用情况2.工法特点1.工法产生背景1.1工程背景本工法依托南京四桥工程建设。南京四桥主桥为主跨1418m钢箱梁悬索桥，跨度为“国内第一、世界第三”；是连接G25、G36、G42等高速公路网和312等多条国道主干线的过江通道。山东省路桥集团有限公司钢桥面铺装历来是桥梁界普遍关注的问题，也是桥梁工程中的关键技术之一。90年代以来，我国掀起了一股大跨径桥梁的建设热潮，而这些新建的大跨径桥梁之中，绝大多数均采用了正交异性钢桥面板，这就进一步加快了钢桥面铺装的研究进程，也促成了我国钢桥面铺装事业的发展。针对目前钢桥大量广泛应用的现状，在国内形成一套相对成熟钢桥面铺装工法已成为亟待完成的课题。悬索桥跨度长、变形大，其桥面铺装尚无可靠成熟的方案，是世界性工程难题之一。山东省路桥集团有限公司1.2技术背景——典型的钢桥面铺装结构世界上最早开展钢桥面铺装研究和实践的国家是德国，随后法国、日本、美国等国家也相继开展了这方面的工作，这些国家对钢桥桥面铺装层设计主要采用结合材料试验的经验设计法。浇注式沥青混凝土改性SMA沥青混凝土环氧沥青混凝土ERS三层桥面铺装结构起源于德国，在英国、日本等国家得到了发展由TLA掺配一定比例石油沥青或改性沥青配制起源于德国，间断密级配，由于粗集料之间相互嵌挤作用，因此具有优异的高温稳定性首次用于美国SanMateoHayward大桥，在美国、加拿大、荷兰、和澳大利亚等国广泛应用由我国开发的结构。EBCL作为防水、抗滑粘结层；RA05作为铺装整体化层、刚度过渡层、隔温层；SMA作为高粘改性沥青表面功能层山东省路桥集团有限公司典型钢桥面铺装1.2技术背景山东省路桥集团有限公司桥梁名称主跨（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装情况一览（悬索桥）——国内外钢桥面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集团有限公司美国钢桥面铺装情况一览（悬索桥）——国内外钢桥面铺装调研1.2技术背景Sanmateobridge山东省路桥集团有限公司日本钢桥面铺装情况一览（悬索桥）——国内外钢桥面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集团有限公司其它国家大跨径钢桥面铺装情况一览（悬索桥）——国内外钢桥面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集团有限公司我国大跨径钢桥面铺装情况一览（悬索桥）——国内外钢桥面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集团有限公司按照混合料中的结合料性能，钢桥面铺装可分为热固性材料、沥青类材料、组合类材料三大类。根据所开展的钢桥面铺装调查研究工作，对各类铺装方案的主要使用状况如下：——国内外钢桥面铺装调研1.2技术背景山东省路桥集团有限公司纵观各国大跨径桥梁的钢桥面铺装情况，各种铺装材料均有不同程度的应用，且使用效果也各不相同。悬索桥是一种漂浮结构，箱梁位移、变形大，对铺装的变形协调性要求较高，要求选择的铺装层具有平整、防水、防腐、抗塑性变形、追随钢桥面板变形和耐候、抗疲劳破坏的优良品质。结合南京四桥所采用的三跨吊索连续体系钢箱梁的结构特点与使用要求，与其它工程相比，其钢桥面铺装具有更高的要求，铺装结构的追随性与抗疲劳性能更加重要。1.2技术背景山东省经信委验收意见：项目实现了大跨径桥梁钢桥面铺装施工技术的多项创新，填补了国内空白，该成果总体达到国际先进水平。本工法作为南京四桥钢桥面铺装研究大课题之一，以中国交通运输部郑皆连院士、周海涛和凤懋润总工为首的交通部技术专家组认为，项目为“中国乃至世界大跨径桥梁建设积累了宝贵经验”，以孙伟院士为首的鉴定专家组认为课题促进了国内钢桥面铺装的自主创新，“成果总体上达到了国际领先水平”。1.3技术水平山东省路桥集团有限公司山东省路桥集团有限公司6.社会经济效益4.技术创新点与工艺操作要点3.工艺原理5.工程应用情况2.工法特点1.工法产生背景通过本工法实施的钢桥面铺装，下层浇注沥青混凝土层可达到抗塑性变形开裂、防水、抗老化效果，上层高弹改性沥青混凝土层可达到抗松散、抗裂、抗滑、耐久、抗永久变形（抗车辙）的能力，这种结构下层和上层的沥青铺装取长补短，具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗腐蚀性和对钢板的追从性。本工法在普通沥青施工安全操作规程的基础上，针对其特点采用专项安全预案，安全可控。2、工法特点质量与安全山东省路桥集团有限公司2、工法特点工期与进度以南京四桥钢桥面铺装为例，由于创新铺装技术的使用，不仅提高了施工质量，还可使工期缩短30天，工期与进度完全可控。山东省路桥集团有限公司2、工法特点经济效益与资源节约2012年南京四桥主桥钢桥面铺装施工采用创新施工工艺，节约人工费用124万，节约设备摊销费211万元，节约材料消耗9万元，与传统施工工艺、施工设备相比，节约人工、机械、材料费合计344万元。以上合计节支总计431万元。若按提前20天通车，日交通量以20000辆，平均通行费以35元/辆计算，可创造间接效益1400万元。山东省路桥集团有限公司山东省路桥集团有限公司6.社会经济效益4.技术创新点与工艺操作要点3.工艺原理5.工程应用情况2.工法特点1.工法产生背景3、工艺原理典型结构钢路缘桥面顶板Ⅱ型接缝材料Ⅰ型接缝材料表面处理：1级抛丸除锈，清洁度97%粘结层：橡胶系列沥青粘结材料（0.3~0.4L/㎡)铺装底层：浇注式沥青混合料+嵌入沥青预裹碎石（11~12㎏/㎡)中间粘结层：SBS改性乳化沥青（0.3~0.5L/㎡)铺装上层：高弹改性沥青混合料75㎜40㎜35㎜排水管抗塑性变形开裂、防水、抗老化抗松散、抗裂、抗滑、耐久、抗车辙山东省路桥集团有限公司3、工艺原理施工工艺流程施工工艺流程图原材料准备及检测打砂除锈防水粘结层浇注式混合料生产升温运输浇注压入沥青碎石接缝处理中间检查验收中间粘结层改性混合料生产运输摊铺碾压养生验收浇注式沥青施工高弹沥青施工山东省路桥集团有限公司3、工艺原理原材料原材料分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集团有限公司3、工艺原理级配与设计指标浇注式沥青级配范围筛孔（mm）13.24.752.360.60.30.150.075范围（通过率%）10065-8545-6235-5028-4225-3420-27浇注式沥青混合料的质量标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以上山东省路桥集团有限公司3、工艺原理级配与设计指标改性沥青混合料级配范围筛孔（mm）1913.24.752.360.60.30.150.075范围（通过率%）10095-10055-7035-5018-3010-216-164-8改性沥青混合料的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山东省路桥集团有限公司通过试验确定浇注式沥青混凝土生产配合比按照75次击实马氏试验确定的高弹改性沥青混合料生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、工艺原理生产配合比设计山东省路桥集团有限公司山东省路桥集团有限公司纵隔板分幅线纵隔板分幅线纵隔板分幅线4008530035065400分幅线主桥原分幅设计方案（全桥共分八幅）通过试验桥施工，确定EB50/75S摊铺宽度为设计最大值5.0米时，仍能顺利完成施工，如果主桥施工时采用5.0米摊铺幅宽，在摊铺速度一定的条件下，使每个有效工作日内工作量增加，有利于缩短主桥施工工期。3、工艺原理分幅设计与优化山东省路桥集团有限公司优化后分幅设计方案（全桥共分六幅）纵隔板轮迹带分幅线分幅线分幅线人工带人工带主桥分幅设计图(中分带2.0m)标线3、工艺原理分幅设计与优化加强对参建人员进行的技术培训、培训考核，针对复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装指南进行技术交底，切实做到定岗定责，明确责任到人。除管理岗位外，设18个工种，主要人员安排见右图3、工艺原理施工组织山东省路桥集团有限公司3、工艺原理限位模板固定磁性表座固定方式钢路缘侧固定方式山东省路桥集团有限公司3、工艺原理钢桥面板喷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度2mm以内确保97%以上金属光泽拍照留底记录山东省路桥集团有限公司3、工艺原理Sa3.0级除锈山东省路桥集团有限公司3、工艺原理防水粘结层施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工要求原材料的性能、温度与基面状况、涂布量及均匀性、涂刷工艺和粘结强度。涂布量的检测：按照涂抹施工面积，对照专用容器内已使用的粘结材料量，计算单位面积的涂布量。质量控制要点山东省路桥集团有限公司3、工艺原理接缝材料贴附浇注沥青使用CELLOSEALⅠ型接缝材料，使用前对材料试验检测，应满足质量要求。贴附前应将防水粘结层材料涂抹在贴附表面，以不漏涂、不流淌为度。粘贴操作时禁止拉伸接缝材料，使其自然紧密贴附。接缝材料贴附伸缩缝处贴附山东省路桥集团有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℃加热温度标准范围3、工艺原理浇注混合料拌和山东省路桥集团有限公司湖沥青计量控制对混合料温度控制混合料装车3、工艺原理浇注混合料拌和试验指标控制山东省路桥集团有限公司3、工艺原理浇注混合料拌和山东省路桥集团有限公司清理后轮胎表面铺设人工草坪轮胎降温措施3、工艺原理前场准备工作山东省路桥集团有限公司摊铺速度摊铺方向及顺序每天施工200.0m(72t)，需要11天北塔区南塔区跨中区3、工艺原理合理划分工区山东省路桥集团有限公司3、工艺原理浇注摊铺施工山东省路桥集团有限公司3、工艺原理浇注摊铺施工山东省路桥集团有限公司3、工艺原理铺装期间管理山东省路桥集团有限公司山东省路桥集团有限公司6.社会经济效益4.技术创新点与工艺操作要点3.工艺原理5.工程应用情况2.工法特点1.工法产生背景4、关键技术创新点需要解决的问题浇注施工温度要达到220~260℃之间，传统拌和方式是通过拌和机把浇注式沥青加热到180℃左右，然后直接进入升温搅拌运输车中长时间加热以达到出料温度要求。这样进行混合料生产不利后果是：混合料在升温搅拌运输车的狭小空间内搅拌和不均匀；长时间加热后可能造成局部温度过高从而发生老化，降低了混合料质量；加速了升温搅拌运输车的磨损，降低该设备的生产效率。山东省路桥集团有限公司4、关键技术创新点技术创新点鉴于此，在目前设备的现状前提下，为达到最佳的