浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用

蔡 鑫

（深圳市交通公用设施建设中心，广东 深圳 518000）

0 引言

近年来，在我国交通基础设施建设中大跨径桥梁采用钢结构已十分普遍。但大量工程实例证明，大跨径钢结构桥梁在运营一段时间后，桥面铺装层会呈现出不同程度的裂纹、裂缝等病害。其影响因素主要包括：（1）交通量的增加及重型车辆对桥面的过载；（2）桥面铺装材料的性能；（3）桥面铺装施工工艺。由此可见，提高桥面铺装材料的性能及施工工艺对控制钢结构桥面铺装病害、延长桥梁耐久性和使用寿命至关重要。基于此，本文对钢结构桥面浇注式沥青混凝土铺装的施工工艺进行相关阐述。

闫东波等[1]（2011年）通过试验及现场监测探讨了聚合物改性沥青的浇注式混凝土在钢结构桥梁桥面铺装中的应用。唐颂等[2]（2015年）通过理论分析与试验研究对浇注式沥青混凝土和环氧沥青混凝土铺装方案的力学特征进行了分析。陈仕周等[3]（2009年）简述了在重载作用下钢桥面铺装的要点。赵国云等[4]（2015年）综述了国内外非传统钢桥面铺装体系的防水技术。徐宇霞[5]（2015年）以“黏结剂+GA+SMA”结构为例，阐述了钢桥面浇注式沥青混凝土的铺装工艺。张贝贝[6]（2015年）简介了钢桥面浇注式沥青混凝土的铺装工艺。钟海建[7]（2014年）简介了钢桥面浇注式沥青混凝土的铺装工艺要点。朱华平等[8]（2013年）通过有限元模拟了浇注式沥青铺装结构面的力学特征。李伟治[9]（2018年）以港珠澳大桥为例，通过实验研究了浇注式沥青混凝土GMA10的高温、低温、抗水损害性能。唐江虎[10]（2017年）以盘江特大桥为例，探讨了浇注式沥青混凝土GA-10施工过程中存在的问题及相关控制难点。李乐乐[11]（2019年）以贵州鸭池河特大桥为例，讲解了浇注式沥青混凝土GA-10在钢桥面的铺装工艺。

通过分析上述文献发现，“甲基丙烯酸（MMA）+聚合物改性沥青（GA-10）+高弹改性沥青（SMA-13）”铺装形式的浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中逐渐被采用，但目前其施工工艺并不清晰全面。为此，本文以深圳市南坪快速路高架钢结构桥梁的浇注式沥青混凝土桥面铺装为例，对该施工工艺进行阐述，为同类工程提供借鉴与参考。

1 工程概况

深圳市南坪快速路为城市快速路，二期工程起于广深沿江高速前海立交，终点接南坪一期塘朗立交。深圳市南坪快速路二期主线工程（A段）中山园段沿平南铁路高架工程：南头立交以东，线位跨至平南铁路上方，以桥梁形式于平南铁路正上方通过，直至经过南山自来水厂后，跨出平南铁路。其三维模型示意图如图1所示。本工程左、右幅各18联，其中左幅第9、12、15、16联与右幅第2至15联为钢箱梁。本段高架平行坪南铁路，骑跨铁路部分采用35 m左右跨的连续钢箱梁，3或4孔一联，桥宽 27～17 m、17～21.75 m，主梁采用全焊钢箱梁，外侧悬臂长度均为1.85 m，单箱多室结构，梁高1.8 m。钢箱梁桥面面积38045.94 m2。

图1 深圳市南坪快速路二期主线工程示意图

钢桥面沥青混凝土铺装按双层设计，铺装下层采用聚合物改性浇注式沥青混凝土，铺装上层是高弹改性沥青（SMA-13），铺装总厚度为8.2 cm，即0.2 cm甲基丙烯酸（MMA）防水层+4 cm聚合物改性沥青（GA-10）（铺装下层）+4 cm高弹改性沥青（SMA-13）（铺装上层），具体结构如图2所示。

图 2MMA+（GA-10）+（SMA-13）钢桥面铺装层三维图

钢桥面铺装层采用0.2 cm MMA+4 cm（GA-10）+4 cm（SMA-13）进行施工，工艺较复杂，机械设备投入等成本较高，为深圳地区工程项目首次大规模使用，其施工成果可对深圳市及其他地区后续同类工程提供借鉴参考。

2 施工工艺流程

2.1 钢桥面板的检查验收及喷砂除锈

2.1.1 钢桥面板的检查验收

（1）钢桥面板肋板间的凹凸量应不大于2 mm，面板现场焊接余高不大于5 mm，钢板表面凹陷不大于5 mm，吊耳及其他残留部的高度不大于5 mm，否则应处理。

（2）钢桥面板必须进行表面清理后方可进行铺装施工。需确保钢桥面板表面无焊瘤、飞溅物、针孔、飞边和毛刺等，尽量做到无油、无杂质、无瑕疵。

2.1.2 钢桥面板喷砂除锈

钢桥面板在喷砂除锈处理时，清洁度需达到Sa2.5级；粗糙度达到50～100后再进行甲基丙烯酸MMA防水体系施工。配备表面清洁度标准和对照图谱以及表面粗糙度测量仪，并用6～10倍放大镜对钢桥面板除锈清洁度进行验收。保持表面干燥，用多功能自回收式喷砂机进行喷砂除锈，注重边角处理。在喷砂除锈检验合格后3 h内喷涂底涂层，用量为100～200 g/m2，采用滚涂方式施工，待其固化后进行防水体系施工。桥面喷砂处治前后对比如图3所示。

图3 桥面喷砂处治前后对比图

2.1.3 检测及评定标准

（1）喷砂设备根据试验段的行走速度、方式、搭界宽度确定，保持连续、匀速的作业方式。

（2）喷砂除锈后的钢桥面板表面应达到GB 8923-88标准Sa2.5以上要求。

（3）粗糙度必须达到 Rz：50～100 。

（4）不得将水源、油等对桥面有污染的物质带进作业区，严格控制水滴进入作业区。

2.2 防水层MMA施工工艺

桥面铺装的最主要作用之一即是保护桥面板及桥梁结构，除了加强沥青铺装层的密水性外，还应重视防水黏结层材料的选择。钢桥面铺装要求防水黏结层具有优良的变形协调性和韧性，能跟随钢板变形并具有良好的耐久性。考虑到本项目桥位区的气候条件（临海地区），防水黏结层采用了甲基丙烯酸类树脂防水黏结体系，包含防腐层、防水层及黏结层，具有良好的防腐、防水、黏结性能。

具体施工工艺流程如下：

（1）喷砂除锈检验合格后，应立即进行防水黏结层施工。在3 h内实施底涂层，4 h内完成全部涂抹，以免产生新的锈斑。

（2）采用滚涂施工。底涂层用量为150 g/m2，干膜厚度约为50，严禁过多涂抹。底涂层的干燥时间视现场环境而定。遇到表面温度低于10℃或雨天、大风的天气时则不得施工防水黏结层和黏结层，施工时必须保持工作面干燥、洁净。

（3）甲基丙烯酸甲脂防水层的施工。待底涂层固化后，喷涂甲基丙烯酸甲脂防水材料。分两层喷涂施工，每层湿膜厚度不小于1.2 mm，干膜总厚度不小于2 mm，严禁过多涂抹，总的涂抹量需符合要求。待首涂层固化后，直接喷涂下一层。

（4）黏结层的施工。甲基丙烯酸甲脂防水层喷涂结束并完全固化后，应立即施工粘结层。黏结层的喷涂也采用滚涂施工，用量不小于150 g/m2。待其完全固化后，方可进行下一道工序。

（5）在铺筑浇注式沥青混合料之前，任何人、车辆和设备均不得进入已涂抹并已验收的黏结层区域。

（6）防水黏结层施工速度应和除锈清洁的速度相匹配。

2.3 浇注式沥青混凝土GA-10施工工艺

浇注式沥青混凝土意为“流动路面”，其含义为具有流动性，摊铺时不需要碾压，只需简单的摊铺整平即可完成施工。浇注式沥青混凝土属于密级配沥青混凝土，混合料中细集料含量高，矿粉含量高，沥青含量高。较高的沥青含量使骨料处于悬浮状态，与热压沥青混凝土不同，其空隙率很小，从而使得浇注式沥青混凝土具有较好的抗低温开裂能力，同时又具有良好的密水性、耐久性、整体性好等特点。

2.3.1 现场放线、铺筑后高程测量

在浇注式沥青混凝土铺装中，浇注式沥青混凝土摊铺设备不能自动找平，不能完全保证摊铺后的沥青路面高程，从而会影响整个铺装层的铺装效果，所以需要制定严格的测量方案以控制整个铺装层的厚度以及桥面铺装质量。由于浇注式沥青混凝土铺装层厚度主要靠摊铺机的行走基面来控制，行走基面的平整也是控制桥面平整度的关键，因此摊铺时对模板和轮胎行走基面的调平精度有较高的要求。测量方法如下：

（1）纵断面测量。纵断面采用5 m一个断面进行测量，对桥面板的现状进行统计，保证摊铺平整度和摊铺厚度。

（2）横断面测量。横断面分点位置为0.5m、8m、15.5 m三点控制。

2.3.2 现场施工管理

（1）专用摊铺机的准备。在施工前应对摊铺机进行检查。主要检查摊铺机发电和动力系统、摊铺机的液压系统、整平板的加热系统。在确保摊铺机处于正常工作状态后，方可进行混合料的拌合生产。在进行混合料的摊铺前，应提前30 min对摊铺机进行预热，预热温度应达到160～200℃。

（2）边侧限位。由于浇注式沥青混凝土在220～250℃摊铺时具有流动性，因此需设置边侧限位装置，防止混合料侧向流动。本工程采用钢制模板作为边侧限位挡板。边侧限位分别采用约40 mm厚和10～15 mm厚、100 mm宽的钢制或木制挡板，边侧限位挡板放置根据浇注式混凝土摊铺的宽度来确定。

（3）模板安放。在横向0.5 m和8 m处沿桥梁纵向摆放模板，根据测量的相对铺装厚度对模板进行找平。

（4）厚度控制。由于浇注式摊铺机自身的特点，影响摊铺平整度的部分因素来源于摊铺机本身行走轨道平面的平整度，因此摊铺施工中，除了对模板平面进行控制以外，还要对摊铺机行走轨道的平整度进行控制。在实际施工中，测量人员对摊铺机的行走轨道进行相对高程测量，采用胶板对轨道进行找平处理，使摊铺机的行走轨道大致在一个平面上。碎石撒布紧随其后，当摊铺的沥青混凝土降到合适的温度时，撒布粒径4.75～9.5 mm的碎石。

（5）运输方式。拌合楼生产出来的浇注式沥青混凝料还需不断拌和、保温，以免发生因离析和温度降低导致的无法使用。因此，浇注式沥青混合料需使用专门的运输设备Cooker。Cooker主要由三部分构成：沥青混凝土搅拌系统、加热系统和搅拌罐储存系统。在施工前，应对搅拌罐进行清理，并仔细检查搅拌和加热系统，避免Cooker装入混合料后发生故障致使混合料滞留搅拌罐中。Cooker的加热方式可分为燃气和燃油两种。施工前应确保Cooker中的油、气充足。在Cooker初次进料之前，应将其温度预热至160℃左右；混合料装入Cooker时,应将温度设置在220～250℃之间，并保持不停地搅拌确保混合料运至现场的温度为220～250℃。尽量避免浇注式沥青混合料在高温的Cooker车中停留太久，总的等待时间不能超过5 h。在Cooker中的搅拌时间应至少在40 min以上，实际工程施工中的控制在1～3 h之间。

（6）现场摊铺。Cooker到施工现场前，现场应做好充分准备。MMA黏结层不应有任何杂物、灰尘、潮湿或水滴等；施工工人应穿鞋套，戴口罩；Cooker在准备施工的前一联上掉头，清扫车辆轮胎，确保轮胎干净后进入摊铺工作面。同时在施工工作面运料车的车行道上满铺一层土工布，只准许Cooker在土工布上行驶，以确保工作面的清洁度。期间严禁无关人员进入施工现场。Cooker倒行至摊铺机前方，把混合料通过其后面的卸料槽直接卸料。摊铺机整平板的正前方布料板左右移动，把混合料铺开。摊铺机向前移动把混合料整平到控制厚度。对摊铺中出现的缺陷点应尽快人工处理，如发现有气泡或鼓包，可用细尖头工具对气泡刺穿进行放气处理。

（7）预拌碎石撒布及清理。在浇注式沥青混凝土施工时，待摊铺的浇注式沥青混凝土降到合适的温度，采用人工紧跟摊铺机，撒布粒径4.95～9.5mm预拌0.4～0.8%沥青的碎石（用量为3～6 kg/m2），并用铁滚筒进行碾压，使预拌碎石部分嵌入浇注式沥青混凝土内。施工完毕后，用清扫车扫除未粘牢的碎石。

（8）GA-10相关检测要求及方法。参照国外相关检测标准并结合国内的相关实际施工经验，采用刘埃尔法检测混合料的和易性，采用贯入度、贯入度增量以及车辙试验检测浇注式沥青混凝土的高温稳定性，从而保证施工质量。

2.4 高弹改性沥青SMA-13施工工艺

沥青混凝土铺装面层应具备良好的高温抗车辙性、抗滑性及抗水损害性。采用SMA-13作为铺装面层具有良好的变形能力，并且抗疲劳开裂性能优良。

（1）高弹改性沥青SMA-13混合料的摊铺。钢桥面行车道铺装施工SMA-13混合料，每一次铺筑整幅行车道，采用一台或两台摊铺机并行一次摊铺。摊铺开始前1 h使摊铺机就位于起点，充分预热摊铺机熨平板。摊铺机采用非接触式平衡梁方式找平。摊铺机行走速度应尽可能放慢，以便与拌合楼拌和能力相匹配（摊铺能力适当低于拌和能力）。铺装下层及面层混合料时，摊铺机行走速度依据拌和能力，一般控制在1.5～2.0 m/min。摊铺机行定时，应尽可能避免在浇注式铺装层上转弯，绝对禁止急转弯和调头。

（2）高弹改性沥青SMA-13混合料的压实。高弹改性沥青SMA-13混合料碾压必须紧跟摊铺机碾压，初碾、复碾工作长度30 m，不得超过50 m。初碾采用自重大于10 t的压路机进行静压，压路机每次前进时，均应前行到接近摊铺机尾部。每次前进后均应在原轮迹上（重复）倒退，第二次前进应重复约2/3轮宽，往返一次为碾压1遍。需碾压1～2遍。铺装表面层施工时，行驶速度控制在3 km/h以内。初步确定SMA-13铺装层复碾采用水平振荡压路机，特殊情况下（气温较低或铺装中层）采用轮胎压路机，碾压2～4遍。复碾完成时铺装温度应大于130℃。最后采用钢轮压路机无振动碾压收迹1～2遍即可。收迹碾压终了时温度应大于120℃。在边缘难以用大型压路机压实的部位，需采用小型压路机及人工操作的机动夯锤夯实。

（3）施工缝设置与处理。在钢桥面铺装施工中，尽可能不设置横向施工缝（单向一次成型）。若遇特殊情况，需设置施工横缝时，横缝应设置在横梁间隔约l/4处，面层应设置在另一边约1/4处。上下层横缝错开1.5 m以上。横缝界面应涂布改性乳化沥青或黏结剂，铺装下层横缝可使用边侧限位板横放的办法设置。铺装上层横缝采用碾压成斜面并切割清除斜面部分，再行下段施工。切割清除工作应在下段铺装的下层施工完毕后进行。切割界面在清洁、干燥后应满涂改性乳化沥青或黏结剂。

3 结 语

“甲基丙烯酸（MMA）+聚合物改性沥青（GA-10）+ 高弹改性沥青（SMA-13）”铺装层形式的浇注式沥青混凝土具有形变大、渗透性低及整体性好等特点。将这种铺装形式应用于钢桥面铺装能协调桥梁结构变形，有效阻止外部环境腐蚀桥梁钢结构，有助于延长桥面铺装使用寿命，降低维修、养护及管理成本，具有良好的经济、社会效益。