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瓯江大桥混合梁桥面铺装设计与施工技术研究交通运输部公路科学研究所瓯江大桥混合梁钢桥面浇注式沥青混凝土施工技术交流汇报人：徐全亮二O一三年十月2019/12/21-2-汇报内容瓯江大桥工程概况钢桥面铺装设计方案浇注式沥青混凝土特点前期所完成的工作钢桥面铺装施工工艺和质控体系问题与建议2019/12/21-3-瓯江大桥工程概况位置：位于浙江诸永高速公路温州段得延伸线上。全长4.7km。桥型：混合梁刚构桥桥跨布置：84+200+84=368(m)其中钢梁长80m钢混结构特点：充分发挥混凝土梁与钢梁各自优点，降低梁高，结构布置灵活瓯江桥：根部梁高9.0m，普通梁高12m左右；边中跨比0.42，普通0.55左右诸永高速公路瓯江大桥-90-80-70-60-50-40-30-20-10010203040506070-90.5-70.0-90.58000600060002000084008400钢箱梁预应力混凝土箱梁9000通航孔+2.52019/12/21-4-瓯江大桥工程概况钢混结合段800（砼区段）600砼连接过渡段200现浇段220工地连接钢箱梁刚度过渡段630850（钢箱梁区段）工地连接缝结合面180抛物线段220直线段工地实施工厂预制，整体吊装承压板剪力板横隔板357359钢箱梁混凝土箱梁有格室后承压板式钢梁侧采用变刚度钢箱梁，长2.2m，混凝土梁侧长1.8m,总长4.0m顶底板、腹板采用双壁板钢-混组合结构，采用开孔板连接件（PBL）2019/12/21-5-钢桥面铺装设计方案浇筑式沥青混凝土GA10,厚度：35mm;撒布5～10mm预拌碎石高弹沥青SMA10，厚度：35mm铺装面层铺装下层喷砂除锈，清洁度：Sa2.5级；粗糙度：50～100μm钢板防水粘结层粘层洒布改性乳化沥青，用量：300～500g/㎡防腐底涂层，用量：250～350g/㎡甲基丙烯酸树脂（两层)高分子防水涂料，总用量：3000～3400g/㎡反应性粘结剂，用量：100～200g/㎡1.主桥钢箱梁段铺装设计方案2019/12/21-6-钢桥面铺装设计方案2.钢混结合段铺装设计方案（铺装）浇筑式沥青混凝土GA10,厚度：35mm;撒布5～10mm预拌碎石高弹沥青SMA10，厚度：35mm铺装面层铺装下层溶剂粘结剂防水层防水粘结层粘层洒布改性乳化沥青，用量：300～500g/㎡打砂，形成干燥、洁净、粗糙的界面主梁混凝土2019/12/21-7-钢桥面铺装设计方案3.其它细部设计外侧路缘石附近设置螺旋排水管施工缝采用贴缝条处治2019/12/21-8-浇注式沥青混凝土防腐防水粘结层铺装下层：GA铺装上层：SMA55~80mm钢板：喷砂除锈25~40mm粘结层浇筑式沥青混凝土二十世纪五十年代浇筑式沥青混凝土起源于德国，德文为Guß，意思为“流动路面”，英文名称为GussAsphalt。英国称作MasticAsphalt两者在施工工艺上有所区别。浇注式沥青混凝土钢桥面铺装体系是欧洲和日本的主要铺装类型，其中日本使其得以长足发展。浇注式沥青混凝土铺装1997年在我国香港青马大桥上首次使用。截至目前已在我国60余座钢桥上使用。2019/12/21-9-浇注式沥青混凝土空隙率极小，接近于0，无需碾压便能达到其最终强度，它不会出现因压实不足而表现出的缺陷病害；不透水，也不吸水，对含Cl－的溶液及经常性潮气作用之类的气候影响因素不敏感。因而不会出现水损害问题；柔韧性强，对冲击及颠簸不敏感；结合料在气候因素影响下几乎不会老化，具有较好的耐久性(使用寿命20年以上)；沥青含量较高，具有较好的抗开裂能力。优点：缺点：浇注式沥青混凝土动稳定度约为300~500次/mm,虽经江阴长江大桥双层浇注式沥青混凝土（4年）和安庆长江大桥（8年）验证，但其高温稳定性一直是业界较为关心的问题。2019/12/21-10-目前已经开展的工作1.我国现有浇筑式沥青混凝土钢桥面及钢混结合段铺装设计施工技术及使用现状调研分析（鄂东大桥、重庆石板坡大桥）结构形式调研施工技术调研使用性能调研主要破坏形式调研瓯江大桥气候（降雨和温度）调查（中资公司）瓯江大桥的交通荷载水平调查（中资公司）2019/12/21-11-前期所完成的工作——使用情况调研铺装结构桥梁名称桥梁结构主跨通车时间浇注式铺装GA+SMA重庆朝天门大桥钢桁梁5522009.4重庆菜园坝大桥钢箱拱梁4202006重庆石板坡长江大桥T型钢构3302006.8长沙三汊矶大桥钢箱梁3282006.9南京夹江大桥钢箱梁2482009.10安庆长江大桥钢箱梁5102004.10汕头礐石大桥（翻修）钢箱梁PC箱梁5182006.11山东胜利黄河大桥钢箱梁2882003.7江西南昌洪都大桥钢箱梁3652009赣州飞龙岛大桥钢箱梁1502009赣州赣江公路大桥钢箱梁4082010江西南昌英雄大桥钢箱梁3852009江苏省S342主线上跨互通钢桥钢箱梁161+1612006MA+SMA昂船洲大桥钢箱梁10182009.10深圳湾大桥钢箱梁210+1802007.7MA青马大桥钢桁梁13771998江阴大桥钢箱梁138519992019/12/21-12-前期所完成的工作——使用情况调研序号桥梁名称防水体系交通量使用状况1香港青马大桥Eliminator防水粘结层+MA重交通使用情况良好2江阴长江大桥沥青砂胶+GA重交通、超载严重部分防水层失效3胜利黄河大桥（翻修）环氧树脂（两层撒砂）+溶剂型粘结剂（两层）+沥青砂胶+GA中交通使用情况良好4安庆长江大桥溶剂型粘结剂+GA中交通使用情况良好5长沙三汊矶大桥环氧树脂（两层撒砂）+橡胶沥青砂胶+GA中交通使用情况良好6重庆石板坡长江大桥中交通、基本无超载使用情况良好7礐石大桥（翻修）重交通、超载严重部分防水层失效8深圳湾大桥（翻修）Eliminator防水粘结层+GA中交通使用情况良好9重庆菜园坝长江大桥中交通使用情况良好10江苏S342立交主跨桥重交通、超载严重使用情况良好11昂船洲大桥Eliminator防水粘结层+MA重交通使用情况良好12上海桥隧（长江大桥）Eliminator防水粘结层+GA轻交通使用情况良好13重庆朝天门长江大桥中交通使用情况良好•“防水粘结层+MA（GA）保护层”防水体系调查统计2019/12/21-13-前期所完成的工作——使用情况调研序号桥梁名称铺装方案使用状况1重庆朝天门大桥Eliminator+GA+SMA良好，无任何病害2重庆菜园坝大桥良好，无任何病害3重庆石板坡长江大桥环氧树脂+沥青砂胶+GA+SMA良好，无任何病害4长沙三汊矶大桥良好，无任何病害5南京夹江大桥Eliminator+GA+SMA良好，无任何病害6江苏省S342主线上跨互通良好，无任何病害7安庆长江大桥环氧树脂+沥青砂胶+GA+SMA面层一条纵向裂缝8汕头礐石大桥（翻修）慢车道铺装层出现车辙病害、划线扭曲，局部挖补9山东胜利黄河大桥面层纵向裂缝10江西南昌洪都大桥Eliminator+GA+SMA良好，无任何病害11江西南昌英雄大桥良好，无任何病害12赣州飞龙岛大桥良好，无任何病害13赣州章江大桥良好，无任何病害14赣州赣江公路大桥良好，无任何病害15深圳湾大桥Eliminator+MA+SMA良好，无任何病害16昂船洲大桥良好，无任何病害17青马大桥Eliminator+MA良好，无任何病害18江阴大桥沥青砂胶+MA车辙、开裂严重，已翻修铺装破坏情况调查统计2019/12/21-14-前期所完成的工作——使用情况调研香港青马大桥是中国第一座采用英国浇注式沥青混凝土铺装的钢桥，至今已15年，使用情况良好，但其钢桥面板厚度为25mm；江阴长江大桥于1999年采用了英国浇注式沥青混凝土铺装，是中国大陆第一座采用浇注式铺装的钢桥，但一年后就出现了崩溃性破坏；山东胜利黄河大桥和安庆长江大桥采用德国浇注式沥青混凝土铺装，距今10年左右，使用情况良好；在经过防水粘结层（Eliminator）、胶结料（聚合物改性沥青和高弹改性沥青、铺装结构（浇注式+SMA）和施工技术（生产和运输）等技术改进后，浇注式沥青混凝土开始大规模应用在大跨径钢桥上（近70座），整体使用情况良好；特别是江阴长江大桥（交通、气候条件严峻）双层浇注式沥青混凝土试验段的铺设，距今已4年，正常铺筑的试验段未出现任何病害，德国浇注式沥青混凝土的高温稳定性得到了有效验证。2019/12/21-15-前期所完成的工作——使用情况调研重庆石板坡长江大桥是一座刚混结合钢构桥，采用与瓯江大桥相同的铺装结构和材料，距今已7年，全桥未出现任何病害；湖北鄂东长江大桥刚混结合段采用竖向柔性连接处理，截至目前使用状况良好。2019/12/21-16-前期所完成的工作——材料改进0123456基质沥青湖沥青改性沥青复配沥青聚合物改性沥青贯入度（mm）浇注式沥青混凝土胶结料改进2019/12/21-17-浇注式铺装优化组成设计——级配设计（针对高温稳定性）目前已经开展的工作2019/12/21-18-前期所完成的工作——材料改进SMA沥青混凝土胶结料改进桥面铺装用SMA沥青经历了SBS改性沥青到高弹改性沥青的阶段，动温度度达到6000次/mm以上，大大提高了高温稳定性；-10度小梁弯曲破坏应变达到15E-3，是普通SMA的3倍以上，大大提高了铺装层的耐疲劳性能。2019/12/21-19-前期所完成的工作——材料改进原材料和级配设计原材料检验配合比优化设计与验证相关科研实验2019/12/21-20-前期所完成的工作——钢混结合段铺装方案钢混结合段由于材料模量突变等因素的影响，受力较为复杂，可通过提高材料强度和刚度以及柔韧性来解决。增加柔韧性和释放应力方案••铺装上层•铺装下层•防水粘结层•钢板SMA-1035mmGA-1035mmEliminator方案一（与主桥段铺装方案相同）•铺装上层•铺装下层•防水粘结层•钢板GA-1035mmGA-1035mmEliminator方案二双层浇注式沥青混凝土2019/12/21-21-前期所完成的工作——钢混结合段铺装方案••铺装上层•铺装下层•防水粘结层•钢板SMA-1035mm（切缝））GA-1035mmEliminator•方案三浇注式+SMA（切缝）•铺装上层•铺装下层•防水粘结层•钢板EA30mmEA40mm环氧树脂双层环氧沥青混凝土增加强度和刚度2019/12/21-22-前期所完成的工作——钢混结合段铺装方案•铺装形式抗裂性防水性经济性施工便利性对全桥铺装性能影响浇注式+SMA优良优良较好较好较好双层浇注式优良优良较好一般一般浇注式+SMA（切缝）优良优良较好较好较好双层环氧优良优良一般较差较差四种方案主要性能对比2019/12/21-23-前期所完成的工作——钢混结合段铺装方案•••铺装上层•铺装下层•防水粘结层•钢板•SMA-1035mm（切缝）•GA-1035mm•Eliminator选定方案浇注式+SMA（切缝）延长钢混结合段铺装为15米采用竖向柔性连接细部处治措施交工验收阶段的工程质量检查与验收钢桥面板处理防水粘接层SMA表面层材料GA浇注式沥青混凝土GA层表面粘接层•钢桥面铺装施工步骤施工工艺钢桥面铺装施工工艺和质控体系钢桥面板处置钢桥面板处置钢桥面板清洁抛丸除锈施工•清洁工序：表层松散物—钢板表面较厚的油和油脂—局部受油•污染部位。•注意点：采用溶剂（如甲苯）清洗时，作业人员必须保证个人安•全，现场严禁吸烟和电焊作业，清洗后溶剂应集中收集。•施工条件：钢板清洁、干燥、无污染，表面无焊瘤、飞溅物、针孔；•天气预计晴好10h、干燥，环境温度10℃以上、相对湿度小于85％、•钢板表面温度大于实测空气露点温度+3℃•风速大于10m/s、有雾、露水、下雨时禁止施工•材料配置：磨料采用金属混合磨料由钢丸和钢砂组成，二者比例•通过试验确定；磨料干燥清洁，不含油脂、盐分等有害物质。•施工工艺：•◆喷砂作业由喷砂机连续匀速进行除锈。多台喷砂