复合浇注式沥青钢桥面铺装施工工法

复合浇注式沥青钢桥面铺装施工工法周凯2014年3月25日山东省路桥集团有限公司山东省路桥集团有限公司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1.1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

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发展。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——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、日本等国家得到了发展由TLA掺配一定比例石油沥青或改性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SanMateoHayward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作为高粘改性沥青表面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Sanmateobridge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技术背景山东省路路桥集团团有限公公司按照混合合料中的的结合料料性能，，钢桥面面铺装可可分为热热固性材材料、沥沥青类材材料、组组合类材材料三大大类。根根据所开开展的钢钢桥面铺铺装调查查研究工工作，对对各类铺铺装方案案的主要要使用状状况如下下：——国内外钢钢桥面铺铺装调研研1.2技术背景景山东省路路桥集团团有限公公司纵观各国国大跨径径桥梁的的钢桥面面铺装情情况，各各种铺装装材料均均有不同同程度的的应用，，且使用用效果也也各不相相同。悬索桥是是一种漂漂浮结构构，箱梁梁位移、变形大，对铺装的的变形协协调性要要求较高高，要求求选择的的铺装层层具有平平整、防防水、防防腐、抗抗塑性变变形、追追随钢桥桥面板变变形和耐耐候、抗抗疲劳破破坏的优优良品质质。结合合南京四四桥所采采用的三三跨吊索索连续体体系钢箱箱梁的结结构特点点与使用用要求，，与其它它工程相相比，其其钢桥面面铺装具具有更高高的要求求，铺装装结构的的追随性性与抗疲疲劳性能能更加重重要。1.2技术背景山东省经信委委验收意见：：项目实现了了大跨径桥梁梁钢桥面铺装装施工技术的的多项创新，，填补了国内内空白，该成成果总体达到到国际先进水平平。本工法作为南南京四桥钢桥桥面铺装研究究大课题之一一，以中国交交通运输部郑皆连院士、、周海涛和凤凤懋润总工为首的交通部部技术专家组组认为，项目目为“中国乃乃至世界大跨跨径桥梁建设设积累了宝贵贵经验”，以以孙伟院士为为首的鉴定专专家组认为课课题促进了国国内钢桥面铺铺装的自主创创新，“成果果总体上达到到了国际领先先水平”。1.3技术水平山东省路桥集集团有限公司司山东省路桥集集团有限公司司6.社会经济效益益4.技术创新点与与工艺操作要要点3.工艺原理5.工程应用情况况2.工法特点1.工法产生背景景通过本工法实实施的钢桥面面铺装，下层层浇注沥青混混凝土层可达达到抗塑性变变形开裂、防防水、抗老化化效果，上层层高弹改性沥沥青混凝土层层可达到抗松松散、抗裂、、抗滑、耐久久、抗永久变变形（抗车辙辙）的能力，，这种结构下下层和上层的的沥青铺装取取长补短，具具有优良的高高温稳定性、、低温抗裂性性、抗腐蚀性性和对钢板的的追从性。本工法在普通通沥青施工安安全操作规程程的基础上，，针对其特点点采用专项安安全预案，安安全可控。2、工法特点质质量与与安全山东省路桥集集团有限公司司2、工法特点工工期与与进度以南京四桥钢钢桥面铺装为为例，由于创创新铺装技术术的使用，不不仅提高了施施工质量，还还可使工期缩缩短30天，工期与进进度完全可控控。山东省路桥集集团有限公司司2、工法特点经经济效益与与资源节约2012年南京四桥主主桥钢桥面铺铺装施工采用用创新施工工工艺，节约人人工费用124万，节约设备备摊销费211万元，节约材材料消耗9万元，与传统统施工工艺、、施工设备相相比，节约人人工、机械、、材料费合计计344万元。以上合合计节支总计计431万元。若按提前20天通车，日交交通量以20000辆，平均通行行费以35元/辆计算，可创创造间接效益益1400万元。山东省路桥集集团有限公司司山东省路桥集集团有限公司司6.社会经济效益益4.技术创新点与与工艺操作要要点3.工艺原理5.工程应用情况况2.工法特点1.工法产生背景景3、工艺原理典典型结构钢路缘桥面顶板Ⅱ型接缝材料Ⅰ型接缝材料表面处理：1级抛丸除锈，，清洁度97%粘结层：：橡胶系列沥沥青粘结材料料（0.3~0.4L/㎡)铺装底层：浇浇注式沥青混混合料+嵌入沥青预裹裹碎石（11~12㎏㎏/㎡)中间粘结层：：SBS改性乳化沥青青（0.3~0.5L/㎡)铺装上层：高高弹改性沥青青混合料75㎜40㎜35㎜排水管抗塑性变形开开裂、防水、、抗老化抗松散、抗裂裂、抗滑、耐耐久、抗车辙辙山东省路桥集集团有限公司司3、工艺原理施施工工艺艺流程施工工艺流程程图原材料准备及及检测打砂除锈防水粘结层浇注式混合料料生产升温运输浇注压入沥青碎石石接缝处理中间检查验验收中间粘结层层改性混合料料生产运输摊铺碾压养生验收浇注式沥青青施工高弹沥青施施工山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理原原材料料原材料分类类沥青集料接缝材料基质沥青湖沥青高弹沥青填料Ⅰ型Ⅱ型矿粉石料河砂粘结剂山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理级级配与与设计指标标浇注式沥青青级配范围围筛孔（mm）13.24.752.360.60.30.150.075范围（通过率%）10065-8545-6235-5028-4225-3420-27浇注式沥青青混合料的的质量标准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)1～4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)8.0×10－3以上山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理级级配与与设计指标标改性沥青混混合料级配配范围筛孔（mm）1913.24.752.360.60.30.150.075范围（通过率%）10095-10055-7035-5018-3010-216-164-8改性沥青混混合料的质质量标准项目技术指标试验方法马歇尔试验孔隙率(%)3～5T0709－2011饱和度(%)75～85T0709－2011稳定度(kN)10以上T0709－2011流值(1/10mm)20～40T0709－2011浸水残留安定度(%)80以上T0709－2011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)6.0×10－3以上T-NSQ-303山东省路桥桥集团有限限公司通过试验确确定浇注式沥青混凝土土生产配合合比按照75次击实马氏试试验确定的的高弹改性沥沥青混合料生产产配合比混合料类型各种矿料所占的比例(%)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、工艺原理理生生产配配合比设计计山东省路桥桥集团有限限公司山东省路桥桥集团有限限公司4008530035065400分幅线主桥原分幅幅设计方案案（全桥共共分八幅））通过试验桥桥施工，确确定EB50/75S摊铺宽度为为设计最大大值5.0米时，仍能能顺利完成成施工，如如果主桥施施工时采用用5.0米摊铺幅宽宽，在摊铺铺速度一定定的条件下下，使每个个有效工作作日内工作作量增加，，有利于缩缩短主桥施施工工期。。3、工艺原理理分分幅设设计与优化化山东省路桥桥集团有限限公司优化后分幅幅设计方案案（全桥共共分六幅））3、工艺原理理分分幅设设计与优化化加强对参建建人员进行行的技术培训、、培训考核核，针对复合浇浇注式沥青青混凝土钢桥面铺装装指南进行技术交交底，切实实做到定岗定责，，明确责任任到人。除管理岗位位外，设18个工种，主主要人员安安排见右图图3、工艺原理理施工组织山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理限限位模板固固定磁性表座固固定方式钢路缘侧固固定方式山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理钢钢桥面板喷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对湿度查表求出确保保平平坦坦度度2mm以内内确保保97%以上上金金属属光光泽泽拍照照留留底底记记录录山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司3、工工艺艺原原理理Sa3.0级除除锈锈山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司3、工工艺艺原原理理防防水水粘粘结结层层施施工工工序内容要求第一层涂抹经表面处理4小时以内，0.15～0.2L/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，0.15～0.2L/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结层层施施工工要要求求原材材料料的的性性能能、、温温度度与与基基面面状状况况、、涂涂布布量量及及均均匀匀性性、、涂涂刷刷工工艺艺和和粘粘结结强强度度。。涂涂布布量量的的检检测测：：按按照照涂涂抹抹施施工工面面积积，，对对照照专专用用容容器器内内已已使使用用的的粘粘结结材材料料量量，，计计算算单单位位面面积积的的涂涂布布量量。。质量量控控制制要要点点山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司3、工工艺艺原原理理接接缝缝材材料料贴贴附附浇注注沥沥青青使使用用CELLOSEALⅠⅠ型接缝缝材材料料，使用用前前对对材材料料试试验验检检测测，，应应满满足足质质量量要要求求。。贴贴附附前前应应将将防防水水粘粘结结层层材材料料涂涂抹抹在在贴贴附附表表面面，，以以不漏漏涂涂、、不不流流淌淌为度度。。粘粘贴贴操操作作时时禁禁止止拉拉伸伸接接缝缝材材料料，，使使其其自自然然紧紧密密贴贴附附。。接缝缝材材料料贴贴附附伸缩缩缝缝处处贴贴附附山东东省省路路桥桥集集团团有有限限公公司司材料加热温度集料220-260℃矿粉70～150℃基质沥青165~175℃出料温度170~240℃加热热温温度度标标准准范范围围3、工工艺艺原原理理浇浇注注混混合合料料拌拌和和山东省路桥桥集团有限限公司湖沥青计量量控制对混合料温温度控制混合料装车车3、工艺原理理浇浇注混混合料拌和和试验指标控控制山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理浇浇注混混合料拌和和山东省路桥桥集团有限限公司清理后轮胎胎表面铺设人工草草坪轮胎降温措措施3、工艺原理理前前场准准备工作山东省路桥桥集团有限限公司摊铺速度摊铺方向及及顺序ABDCHGFE北塔区南塔区跨中区3、工艺原理理合合理划分工工区山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理浇浇注摊铺施施工山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理浇浇注摊铺施施工山东省路桥桥集团有限限公司3、工艺原理理铺铺装期间管管理山东省路桥桥集团有限限公司山东省路桥桥集团有限限公司6.社会经济效效益4.技术创新点点与工艺操操作要点3.工艺原理5.工程应用情情况2.工法特点1.工法产生背背景4、关键技术术创新点需需要要解决的问问题浇注施工温温度要达到到220~260℃之间，传统统拌和方式式是通过拌拌和机把浇浇注式沥青青加热到180℃左右，然后后直接进入入升温搅拌拌运输车中中长时间加加热以达到到出料温度度要求。这这样进行混混合料生产产不利后果果是：混合料在升升温搅拌运运输车的狭狭小空间内内搅拌和不不均匀；长时间加热热后可能造造成局部温温度过高从从而发生老老化，降低低了混合料料质量；加速了升温温搅拌运输输车的磨损损，降低该该设备的生生产效率。。山东省路桥桥集团有限限公司4、关键技术术创新点技技术术创新点鉴于此，在在目前设备备的现状前前提下，为为达到最佳佳的混合料料质量性能能，我公司司经综合考考虑，提出出了提高骨料温温度、矿粉粉提前加热热、拌和机机耐高温改改造等一系列设设备改造研研发的科研研方案。高黏沥青专专用脱桶设设备高黏性沥青青专用搅拌拌设备热压式矿粉粉加热机TLA沥青专用冷冷藏箱EB50/75S进口浇注式式沥青摊铺铺机的改造造浇注式沥青青模板固定定方式浇注式沥青青表面沥青青预裹碎石石碾压工艺艺MY-01型高弹改性性沥青防粘粘轮的无害害隔离剂山东省路桥桥集团有限限公司LB-5000型高黏性沥沥青专用脱脱桶设备高黏性沥青青专用搅拌拌罐4、关键技术术创新点技技术术创新点山东省路桥桥集团有限限公司4、关键技术术创新点技技术术创新点热压式矿粉粉加热机TLA冷藏储存箱箱山东省路桥桥集团有限限公司EB50/75S原机带有同同步碎石撒撒布装置，，撒布碎石石的最大粒粒径是15㎜，但是复合合浇注式沥沥青混凝土土设计方案案要求的表表面压入碎碎石单一粒粒径20㎜，原机装置置无法进行行同步碎石石撒布。采用人工撒布方式4、关键技术术创新点同同步步碎石撒布布机碎石同步撒撒布装置山东省路桥桥集团有限限公司4、关键技术术创新点同同步步碎石撒布布机布料装置改改造完成通过设计、、改造并调调试成功了了同步碎石石撒布装置置，通过改改造EB50/75S浇注沥青摊摊铺机的同同步碎石撒撒布装置，，实现了20㎜预裹沥青碎碎石机械撒撒布，撒布布的均匀程程度，碎石石的自然下下沉效果都都得到大幅幅提高。山东省路桥桥集团有限限公司碎石撒布量量与动稳定定度关系13.2～19㎜碎石撒布量(㎏/㎡)动稳定度（次/㎜）1026691133881240604、关键技术术创新点提提高技术术指标山东省路桥桥集团有限限公司碾压时浇注注沥青混合合料铺装层层温度不宜低于180℃，最佳效果果是表面基本没没有外露的的碎石。从试验桥桥现场效果果来看，部部分位置碎碎石碾压后后没有完全全进入到浇浇注沥青表表面以下。。表面露出碎碎石过多碎石完全压压入效果4、关键技术术创新点表表面碎石石压碎工艺艺山东省路桥桥集团有限限公司4、关键技术术创新点表表面碎石石压碎工艺艺采用德国BW131AD-3小型振动压压路机，其碾压吨吨位达到4吨级，沥青青预拌碎石石碾压达到到了理想效效果。浇注注式沥青混混合料表面面沥青预裹裹碎石碾压压施工工艺艺为国内首首创。BW138ADBW131AD-3压入不足完全压入山东省路桥桥集团有限限公司上层高弹改改性沥青铺铺装层在使使用胶轮复复压时，相相对SMA铺装及环氧氧沥青铺装装粘轮现象象更加严重重。为此进进行了胶轮轮压路机擦擦轮方式控控制研究，，大豆油会会溶解沥青青表面铺装装层。表面有沥青青溶解现象象胶轮采用大大豆油擦轮轮方式4、关键技术术创新点高高黏黏沥青无害害隔离剂山东省路桥桥集团有限限公司课题组与材材料生产商商（日沥））共同进行行了隔离剂剂溶解试验验。豆油（溶解解1小时后）豆油（溶解解24小时后）厨房用洗涤涤剂（溶解解1小时后）厨房用洗涤涤剂（溶解解24小时后）4、关键技术术创新点高高黏黏沥青无害害隔离剂山东省路桥桥集团有限限公司4、关键技术术创新点高高黏黏沥青无害害隔离剂厨房用的洗洗涤剂基本本不会产生生溶解现象象，但是使使用时隔离离效果并不不理想。为为此研制高高弹改性胶胶轮的专用用隔离剂，，最终试用用成功沥青防粘连连MY-01无害隔离剂剂，起到了良良好的隔离离效果，并并对铺装层层表面无溶溶解。MY-01无害隔离剂4、关键技术术创新点操操作作要点浇注混合料拌和原材料质量温度控制：沥青、集料、矿粉配合比控制：级配、流动性、贯入度浇注混合料施工浇筑前的准备：机械、模板、岗位摊铺：速度、摊铺方向预拌碎石：撒布、碾压时机接缝处理浇注施工工序控制重点及措施原材料的检验混合料拌和升温运输、摊铺预拌碎石：均匀度、撒布量、碾压山东省路桥桥集团有限限公司SMA混合料拌和原材料质量：集料、沥青、纤维温度控制：沥青、集料、出料温度配合比控制：级配、油石比SMA混合料浇筑施工运输：保温、防污染措施摊铺前的准备：粘结层、机械、岗位摊铺：速度、平整度、摊铺温度接缝处理施工工序控制重点及措施原材料的检验混合料拌和升温运输、摊铺、防离析措施4、关键技术术创新点操操作作要点山东省路桥桥集团有限限公司山东省路桥桥集团有限限公司6.社会经济效效益4.技术创新点点与工艺操操作要点3.工艺原理5.工程应用情情况2.工法特点1.工法产生背背