滨州黄河大桥钢桥面SMA铺装施工技术

摘　要： 钢桥面铺装是个技术难度较大的课题,到目前为止仍然没有一个成熟的方法,尤其是没有得出可靠的技术标准。通过对滨州黄河公路大桥钢桥面铺装的特点和技术要求的分析，从桥面铺装结构、混合料性能、配合比设计、施工质量控制等方面，对钢桥面沥青铺装技术进行了介绍，对钢桥面沥青铺装结构的施工技术提出初步探讨。

关键词：钢桥 桥面铺装 SMA
　　1、钢桥面施工的特点和技术要求
　　钢桥面处于时刻在变形的状态，加上钢桥面表面光滑很难与铺装层结成整体，易造成铺装层与桥面分离并进行滑动推移；大跨径钢桥的变形、振动及受季节变化温度影响造成的钢桥面与铺装层变形差异较大形成各种不利应力，由此造成的不利影响更为复杂。因此对保证钢桥面与沥青混合料的粘结性、耐久性及沥青铺装层的强度、变形特性、温热稳定性、疲劳耐久性等均提出了更高的要求。
　　2、铺装层路面结构设计、混合料及配合比设计
　　滨州黄河公路大桥主桥为下承式四跨一联的连续栓焊钢桁架桥，全长4480米，桥宽9米，桥面结构为正交异性钢板。根据滨州地区的气候条件，综合考虑钢桥面与铺装层的结合性能、铺装层的使用性能和耐久性要求，确定了一种新型的SMA铺装工艺，该工艺具有以下特点：良好的层间结合、良好的高温稳定性及低温抗裂性、良好的抗变形能力、排水性能好、施工简便。
　　2.1铺装层结构
　　滨州黄河大桥铺装层结构见图1。其中橡胶沥青砂胶防水层既有防水作用，又减小了钢桥面与铺装层间变形差异和应力变化造成的不利影响。为了保证铺装具有良好热稳性及密水性，铺装上下层使用变形能力较强的改性沥青（型号K-3），纤维采用有机合成长纤维，以增强混合料的性能。

图1  滨州黄河大桥钢桥面铺装结构示意图
　　2.2铺装材料、混合料组成及性能要求
　　2.2.1环氧粘接层
　　滨州黄河大桥钢桥面喷砂除锈达到Sa2.5级、粗糙度达到50～100μm后，涂布两层环氧粘结剂并撒布小碎石，环氧粘接剂与钢板的结合力不小于5.0MPa，还要满足剪切强度不小于3. 0MPa （25℃），拉伸伸长率不小于20%（25℃）等要求。
　　2.2.2防水层
　　防水层由一层0.1～0.2L/㎡溶剂粘结剂作为底涂层和3～6mm橡胶沥青砂胶组成，采用溶剂型粘结剂作为防水层的底涂层，在环氧粘结层基本固化（环氧粘接层的粘接强度大于或等于5.0MPa）后，即可涂刷溶剂粘结剂，溶剂粘结剂粘度不大于40s（20℃），固化时间不大于4h，与底层粘接强度不小于2.0MPa（25℃）。
　　溶剂粘结剂施工4小时后，即可施工橡胶沥青砂胶防水层，橡胶沥青砂胶由矿粉和橡胶沥青按油石比22%拌合，其油石比为22%±1，防水层性能指标主要检测软化点、流动性、剪切强度、空隙率渗水率。
　　2.2.3沥青
　　铺装用沥青若按SHRP沥青分级，则应达到PG82-16等级，本工程采用了SD-1改性沥青，技术要求均满足或高于现行技术规范的要求。
　　2.2.4集料及矿粉
　　选用玄武岩破碎集料作为滨州黄河大桥钢桥面铺装用碎石。其中特别强调粗集料的1：3细长扁平颗粒含量必须<15%，1：5细长扁平颗粒含量应<5%；洛杉矶磨耗损失应小于28%；粗集料磨光值不小于42（BPN）。
　　集料分级规格：
　　（1）4.75～9.5mm:大于9.5mm含量小于15%，小于4.75mm集料含量≤10%。
　　（2）2.36～4.75mm:2.36～4.75mm粒径含量≥80%。
　　（3）0～2.36mm:大于2.36mm含量≤15%。
　　钢桥面铺装中不使用天然砂，应保持矿粉干燥无结团，结团的矿粉不得使用。
　　2.2.5纤维
　　纤维是用于SMA混合料中的稳定剂，采用平均长度为5～7mm的有机合成纤维，以增加SMA混合料的抗疲劳性能。规范中未对该种纤维的掺加量进行规定，本工程采用了0.2%。
　　2.2.6 混合料级配与性能要求
　　混合料级配应满足表1中要求，设计混合料性能需满足表2中的技术要求。
表1  铺装层SMA10混合料级配
筛子尺寸（mm）通过百分率筛子尺寸（mm）通过百分率13.21000.6014～209.590～1000.3012～184.7532～480.1510～162.3620～300.0758～131.1817～25表2  铺装混合料性能要求
混合料类型铺装下层SMA10铺装上层SMA10沥青用量(油石比) %5.8～7.05.8～7.0VMA矿料间隙率 %≥16.0≥16.0空隙率  %2.0～3.03.0～4.0马歇尔试验稳定度KN>6.2>6.2流值0.1mm20～5020～50冻融劈裂强度比 %≥80≥80析漏量 %<0.3<0.3透水率 cm/s≯1×10-6—70℃车辙动稳定度（次/mm）≥2000≥2000-10℃弯曲极限应变 (mm/mm)>5×10-3>5×10-3　　沥青用量范围5.8～7.0%，其中上、下面层分别采用了6.5%、6.7%。
　　2.2.7螺旋排水管
　　采用外径Ф10mm～Ф12mm的螺旋排水管，由不锈钢金属材料制成，有伸缩性及弹性。
　　3.钢桥面铺装施工控制重点及质量检验标准
　　3.1钢桥面施工控制的重点。
　　3.1.1喷砂除锈及环氧粘接层施工控制要点
　　在进行喷砂除锈前，要检查钢板表面是否存有焊瘤和材料的缺陷，必要时进行修补。外观检查后，首先清洗桥面板上的油污。然后用自动无尘打砂机进行喷砂除锈，对自动打砂机无法工作的部位，进行手工机械打磨处理，然后用吹风机吹走喷砂位置表面的磨料﹑灰尘等。
　　表面刮涂环氧胶时，空气相对湿度应低于85%，钢板温度应介于5至40℃（刮涂环氧胶时钢板温度需高于１０°Ｃ以上），钢板温度必须大于露点3℃以上，下雨天严禁施工。为了防止再次污染，所有喷砂除锈、喷涂工人全部穿干净鞋套、配擦汗毛巾。
　　刮涂环氧胶外观必须平整、均匀、无气泡、裂纹、脱落、漏涂等现象，撒的砂子无堆积﹑遗漏等位置。
　　3.1.2橡胶沥青砂胶防水层施工要点
　　橡胶沥青加工工艺如下：改性沥青温度175～180℃，再将集料加入COOKER专用设备中进行橡胶沥青砂胶的拌和升温。温度升至200℃以上后，提起卸料闸，将砂胶放入特制运料车中保温。待环氧粘结层固化后，人工抹涂一层溶剂型沥青橡胶。本过程应注意高温材料的操作，卸料闸开度不能太大，避免发生泄漏和烫伤等事故。
　　3.1.3沥青混合料的拌和及摊铺施工要点
　　拌和时，严格控制混合料拌和比例、出料温度等相关指标。
　　摊铺时严格控制沥青到场温度、摊铺温度、初压温度、复压温度、摊铺平整度等，采取紧跟碾压方式。另外运料车进入钢桥上只能倒车进入，以免破坏防水缓冲层。
　　3.2钢桥面铺装质量要求应满足以上各技术标准，因现行规范无针对性的检测要求，只能依据经验、计算结果和实际施工情况确定检测要求、频率及合格判定标准。
　　4、结束语
　　钢桥面铺装是一种世界性难题，上述铺装结构层的技术标准是可行的，并且施工简便、工期短。但也有不足之处，因受钢面板平整度及人工刮涂的误差影响，防水层和粘接层的厚度不均，部分厚度不能满足设计要求，应对防水粘接层的施工方法和工艺进一步改进；另外人工撒布碎石不均匀，易产生重叠和漏撒；因钻孔取芯会影响桥面铺装的整体质量，只能按照碾压吨位和碾压遍数进行压实度控制，因此不能得到压实度检测的具体试验数据。