双层高黏高弹性SMA钢桥面铺装关键施工技术应用分析

2022-04-07吕冰

工程与建设 2022年1期

吕冰

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海 200092)

0 引言

钢桥面铺装层在行车荷载、风载、温度变化及钢桥面局部变形等综合因素影响下，其受力和变形远较其他桥型结构铺装复杂，钢桥面板局部变形更大，各纵向加劲肋纵隔板、横肋(或横隔板)与桥面板焊接处出现明显的应力集中，这导致铺装层受力非常复杂，局部应变较大。同时，铺装层所处由于位置特殊，在使用性能上又面临着重量轻、黏结性高、不透水等特殊要求。作为桥梁行车系的重要组成部分，桥面铺装的好坏直接影响到行车的安全性、舒适性、桥梁耐久性。通常在钢桥面需要采用特殊的铺装方案，来提高桥面铺装质量和寿命。目前世界上钢桥面铺装使用效果较好的有三类：双层改性沥青玛蹄脂碎石混合料(stone mastic asphalt，SMA)；浇筑式沥青混凝土(GA10)+高弹SMA；双层美国环氧沥青混凝土。

1 双层高黏高弹性SMA钢桥面铺装关键施工技术设计

1.1 SMA混合施工材料制备

为了确保此次工程施工的有序开展，需要在施工前进行SMA混合施工材料的制备。SMA混合施工材料的原材料构成及其购进厂家见表1。

表1 SMA混合施工材料的原材料构成及其购进厂家

在完成对SMA混合施工材料的选择后，借鉴卢浦大桥、浙江路桥、奉浦大道大桥以及金庄公路金汇港大桥方案，拟在钢桥面铺装工程施工方案中增加一层特殊改性沥青涂膜类防水材料，同时铺设环氧树脂和特殊改性沥青防水，在其上层撒布碎石，以增强层间抗剪强度[1]。为确保本次施工达到规定的要求，制定如下施工材料实施方案，见表2。

表2 SMA混合施工材料铺设施工方案

为了达到工程施工标准，选择的热熔型改性环氧树脂需要具有二次熔化的特性，即环氧树脂黏结剂A、B组分可在常温条件下混合，将其涂抹或喷洒到钢桥面后，材料会在常温下开始固化，达到表干程度以后，在涂布高温热熔特殊改性沥青防水材料或摊铺沥青混合料的高温作用下，树脂胶膜会发生熔化(≥120 ℃)，此时黏结层在高温下发生快速的固化作用，待温度降到常温时，即可实现环氧黏结层与其上层的黏结，只有制备的SMA混合施工材料满足钢桥面铺装施工需求，才能确保竣工后工程质量达标。

1.2 高弹性SMA摊铺与碾压

高弹性SMA摊铺的施工步骤为：前期准备→SMA混合施工材料搅拌→施工物料现场运输→高弹性SMA摊铺→碾压处理→成果养护与验收。为了确保摊铺与碾压工序实施的质量，需要在施工过程中进行高弹性SMA沥青混合料温度控制[2]。例如，对现场沥青加热区域进行温度调控，确保控制区域的温度在175.0～185.0 ℃；对施工作业区域的物料集中加热区域进行温度调节，确保此区域的作业温度在190.0～210.0 ℃。在此基础上，对摊铺表层的温度进行控制，要求区段温度>170.0 ℃，当完成基础面的摊铺施工后，对其进行开放处理，开放路段的温度应控制在50.0 ℃以内。在具体施工中，控制设备与运输机器以匀速的方式前进，进行摊铺位置的反复碾压处理，以此确保摊铺后的路面处于被夯实状态。

1.3 钢桥面铺装接缝位置处理

为进一步提高施工质量，在完成上述施工后，完成接缝位置处理。处理过程中，横施接缝可全部采用平接缝，且接缝位置不得设置在箱梁横隔板的正上方，与浇筑式底面层横接缝错开1 m以上[3]。施工缝位置在铺装前可均匀涂抹层间黏结层的黏结材料。同时，在进行平接缝切缝时，应当在混合料未完全冷却的条件下，利用直尺检测，确定切缝位置后利用锯缝机割齐后铲除[4]。针对纵向接缝可在现场摊铺作业时，按照热接缝处理方式，对接缝部位进行处理，在此基础上，将已完成铺设的部位预留100～200 mm的宽度，此部分不对其进行碾压处理，并在完成初步处理后，将预留的区域作为工程后续施工的基准面，在完成施工后，采用跨缝碾压的方式，消除接缝边缘的痕迹。

2 对比实验

通过本文上述论述，实现对双层高黏高弹性SMA钢桥面铺装关键施工技术的理论设计，为进一步验证该技术方法在实际应用中的效果，选择将其与传统施工技术应用到相同施工项目当中，开展对比实验。选择将本工程钢桥面铺装施工项目作为依托。本次实践研究工程主桥为全钢结构 V形墩刚构桥，本次钢桥面铺装主要内容为浦南运河桥桥面，总长315 m。主桥为全钢结构 V形墩刚构桥，跨径布置为(40+70+40)m，桥宽26.5 m；引桥上部结构为等高连续钢箱梁，引桥跨径布置为(30+30)m，桥宽26.5～32 m；南引桥跨径布置为(35+35+35)m，桥宽26.5 m。主桥面积为3 975 m2，引桥面积为4 596.5 m2。实验中的工程项目施工图纸如图1所示。

图1 实验中工程项目施工图纸

按照图1中内容及相关施工要求，分别利用本文提出的施工技术和传统施工技术完成施工。其中本文施工技术引入高弹性SMA钢桥面铺装材料，传统施工技术引入普通改性铺装材料。将施工后的相关结果记录进行对比，为了方便比较，选择将两种施工技术下各结构在100 mm/min加载速率条件下的抗压能力作为评价指标，实验结果见表3。从表3实验结果可以看出，本文施工技术下各结构的抗压强度均明显高于传统施工技术下各结构的抗压强度。因此，通过实验进一步证明，本文在引入双层高黏高弹性SMA钢桥面铺装材料后的施工技术在实际应用中可以进一步提高施工质量。