1-11--复合浇注式沥青钢桥面铺装施工工法

1、复合浇注式沥青钢桥面铺装施工工法周 凯 2014年3月25日1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21.1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3 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

2、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开展。 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4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、日本等国家得到了开展由TLA掺配一定比例石油沥青或改性

3、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San Mateo Hayward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作为高粘改性沥青外表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5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

4、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6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San mateo bridge7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8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9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10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

5、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11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

6、景12 山东省经信委验收意见：工程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，该成果总体到达国际先进水平。 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，工程为“中国乃至世界大跨径桥梁建设积累了珍贵经验，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，“成果总体上到达了国际领先水平。1.3技术水平山东省路桥集团有限公司13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14通过本工法实施的钢桥面铺装，下层浇注沥青混

7、凝土层可到达抗塑性变形开裂、防水、抗老化效果，上层高弹改性沥青混凝土层可到达抗松散、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平安操作规程的基础上，针对其特点采用专项平安预案，平安可控。2、工法特点 质量与平安山东省路桥集团有限公司152、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162、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

8、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17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183、工艺原理 典型结构钢路缘桥面顶板型接缝材料型接缝材料外表处理：1级抛丸除锈，清洁度97%粘 结 层：橡胶系列沥青粘结材料（0.30.4L/)铺装底层：浇注式沥青混合料+嵌入沥

9、青预裹碎石（1112/)中间粘结层：SBS改性乳化沥青（0.30.5L/)铺装上层：高弹改性沥青混合料754035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193、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203、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 料型型矿粉石料河砂粘结剂山东省路桥集团有限公司213、工艺原理 级配与设计指标浇注式沥青

10、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)14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)8.0103以上山东省路桥集团有限公司223、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%）10095-10055-7035-50

11、18-3010-216-164-8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(%)35T07092011饱和度(%)7585T07092011稳定度(kN)10以上T07092011流值 (1/10mm)2040T07092011浸水残留安定度(%)80以上T07092011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)6.0103以上T-NSQ-303山东省路桥集团有限公司23 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(%)

12、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24山东省路桥集团有限公司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

13、。3、工艺原理 分幅设计与优化25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）3、工艺原理 分幅设计与优化26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273、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283、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

14、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293、工艺原理 Sa3.0级除锈 山东省路桥集团有限公司303、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，0.150.2L/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，0.150.2L/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

15、要点山东省路桥集团有限公司313、工艺原理 接缝材料贴附 浇注沥青使用CELLOSEAL 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外表，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32材料加热温度集料220-260矿粉70150基质沥青165175 出料温度170240 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33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343、工艺原理 浇注混合料拌和山东省

16、路桥集团有限公司35清理后轮胎外表 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36摊铺速度摊铺方向及顺序ABDCHGFE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373、工艺原理 浇注摊铺施工山东省路桥集团有限公司383、工艺原理 浇注摊铺施工山东省路桥集团有限公司393、工艺原理 铺装期间管理山东省路桥集团有限公司40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414、关键技术创新点 需要解决的问题 浇注施工温度要到达220260之间，传统拌和方式是通过拌和

17、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到达出料温度要求。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424、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，为到达最正确的混合料质量性能，我公司经综合考虑，提出了提高骨料温度、矿粉提前加热、拌和机耐高温改造等一系列设备改造研发的科研方案。 高黏沥青专用脱桶设备高黏性沥青专用搅拌设备热压式矿粉加热机TLA沥青专用冷藏箱EB50/

18、75S进口浇注式沥青摊铺机的改造浇注式沥青模板固定方式浇注式沥青外表沥青预裹碎石碾压工艺MY-01型高弹改性沥青防粘轮的无害隔离剂山东省路桥集团有限公司43LB-5000型高黏性沥青专用脱桶设备高黏性沥青专用搅拌罐4、关键技术创新点 技术创新点山东省路桥集团有限公司444、关键技术创新点 技术创新点热压式矿粉加热机TLA冷藏储存箱山东省路桥集团有限公司45EB50/75S原机带有同步碎石撒布装置，撒布碎石的最大粒径是15，但是复合浇注式沥青混凝土设计方案要求的外表压入碎石单一粒径20，原机装置无法进行同步碎石撒布。采用人工撒布方式4、关键技术创新点 同步碎石撒布机碎石同步撒布装置山东省路桥集团

19、有限公司464、关键技术创新点 同步碎石撒布机布料装置改造完成 通过设计、改造并调试成功了同步碎石撒布装置，通过改造EB50/75S浇注沥青摊铺机的同步碎石撒布装置，实现了20预裹沥青碎石机械撒布，撒布的均匀程度，碎石的自然下沉效果都得到大幅提高。 山东省路桥集团有限公司47碎石撒布量与动稳定度关系13.219 碎石撒布量(/)动稳定度（次/）1026691133881240604、关键技术创新点 提高技术指标山东省路桥集团有限公司48 碾压时浇注沥青混合料铺装层温度不宜低于180，最正确效果是外表根本没有外露的碎石。从试验桥现场效果来看，局部位置碎石碾压后没有完全进入到浇注沥青外表以下。外表

20、露出碎石过多碎石完全压入效果4、关键技术创新点 外表碎石压碎工艺山东省路桥集团有限公司494、关键技术创新点 外表碎石压碎工艺采用德国BW131AD-3小型振动压路机，其碾压吨位到达4吨级，沥青预拌碎石碾压到达了理想效果。浇注式沥青混合料外表沥青预裹碎石碾压施工工艺为国内首创。BW138ADBW131AD-3压入缺乏完全压入山东省路桥集团有限公司50上层高弹改性沥青铺装层在使用胶轮复压时，相对SMA铺装及环氧沥青铺装粘轮现象更加严重。为此进行了胶轮压路机擦轮方式控制研究，大豆油会溶解沥青外表铺装层。外表有沥青溶解现象 胶轮采用大豆油擦轮方式 4、关键技术创新点 高黏沥青无害隔离剂山东省路桥集团

21、有限公司51课题组与材料生产商（日沥）共同进行了隔离剂溶解试验。 豆油（溶解1小时后）豆油（溶解24小时后）厨房用洗涤剂（溶解1小时后）厨房用洗涤剂（溶解24小时后）4、关键技术创新点 高黏沥青无害隔离剂山东省路桥集团有限公司524、关键技术创新点 高黏沥青无害隔离剂 厨房用的洗涤剂根本不会产生溶解现象，但是使用时隔离效果并不理想。为此研制高弹改性胶轮的专用隔离剂，最终试用成功沥青防粘连MY-01无害隔离剂，起到了良好的隔离效果，并对铺装层外表无溶解。 MY-01无害隔离剂534、关键技术创新点 操作要点山东省路桥集团有限公司544、关键技术创新点 操作要点山东省路桥集团有限公司55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565、工程应用 南京四桥 该铺装技术的局部成果首先在南京长江第四大桥复合浇注式沥青