大桥混合梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装技术

瓯江大桥混合梁桥面铺装设计与施工技术研究

交通运输部公路科学研究所大桥混合梁钢桥面浇注式沥青混凝土铺装技术

施工技术交流汇报人：徐全亮2023/3/10-2-汇报内容瓯江大桥工程概况钢桥面铺装设计方案浇注式沥青混凝土特点

前期所完成的工作

钢桥面铺装施工工艺和质控体系

问题与建议2023/3/10-3-瓯江大桥工程概况位置：位于浙江诸永高速公路温州段得延伸线上。全长4.7km。桥型：混合梁刚构桥

桥跨布置：

84+200+84=368(m)

其中钢梁长80m

钢混结构特点：充分发挥混凝土梁与钢梁各自优点，降低梁高，结构布置灵活

瓯江桥：根部梁高9.0m，普通梁高12m左右；边中跨比0.42，普通0.55左右诸永高速公路瓯江大桥2023/3/10-4-瓯江大桥工程概况钢混结合段有格室后承压板式钢梁侧采用变刚度钢箱梁，长2.2m，混凝土梁侧长1.8m,总长4.0m顶底板、腹板采用双壁板钢-混组合结构，采用开孔板连接件（PBL）2023/3/10-5-钢桥面铺装设计方案1.主桥钢箱梁段铺装设计方案2023/3/10-6-钢桥面铺装设计方案2.钢混结合段铺装设计方案（铺装）2023/3/10-7-钢桥面铺装设计方案3.其它细部设计外侧路缘石附近设置螺旋排水管施工缝采用贴缝条处治2023/3/10-8-浇注式沥青混凝土浇筑式沥青混凝土二十世纪五十年代浇筑式沥青混凝土起源于德国，德文为Guß，意思为“流动路面”，英文名称为GussAsphalt。英国称作MasticAsphalt两者在施工工艺上有所区别。浇注式沥青混凝土钢桥面铺装体系是欧洲和日本的主要铺装类型，其中日本使其得以长足发展。浇注式沥青混凝土铺装1997年在我国香港青马大桥上首次使用。截至目前已在我国60余座钢桥上使用。2023/3/10-9-浇注式沥青混凝土空隙率极小，接近于0，无需碾压便能达到其最终强度，它不会出现因压实不足而表现出的缺陷病害；不透水，也不吸水，对含Cl－的溶液及经常性潮气作用之类的气候影响因素不敏感。因而不会出现水损害问题；柔韧性强，对冲击及颠簸不敏感；结合料在气候因素影响下几乎不会老化，具有较好的耐久性(使用寿命20年以上)；沥青含量较高，具有较好的抗开裂能力。优点：缺点：

浇注式沥青混凝土动稳定度约为300~500次/mm,虽经江阴长江大桥双层浇注式沥青混凝土（4年）和安庆长江大桥（8年）验证，但其高温稳定性一直是业界较为关心的问题。2023/3/10-10-目前已经开展的工作我国现有浇筑式沥青混凝土钢桥面及钢混结合段铺装设计施工技术及使用现状调研分析

（鄂东大桥、重庆石板坡大桥）结构形式调研施工技术调研使用性能调研主要破坏形式调研瓯江大桥气候（降雨和温度）调查（中资公司）瓯江大桥的交通荷载水平调查（中资公司）2023/3/6-11-前期所完成的工工作——使用情况调研铺装结构桥梁名称桥梁结构主跨通车时间浇注式铺装GA+SMA重庆朝天门大桥钢桁梁5522009.4重庆菜园坝大桥钢箱拱梁4202006重庆石板坡长江大桥T型钢构3302006.8长沙三汊矶大桥钢箱梁3282006.9南京夹江大桥钢箱梁2482009.10安庆长江大桥钢箱梁5102004.10汕头礐石大桥（翻修）钢箱梁PC箱梁5182006.11山东胜利黄河大桥钢箱梁2882003.7江西南昌洪都大桥钢箱梁3652009赣州飞龙岛大桥钢箱梁1502009赣州赣江公路大桥钢箱梁4082010江西南昌英雄大桥钢箱梁3852009江苏省S342主线上跨互通钢桥钢箱梁161+1612006MA+SMA昂船洲大桥钢箱梁10182009.10深圳湾大桥钢箱梁210+1802007.7MA青马大桥钢桁梁13771998江阴大桥钢箱梁138519992023/3/6-12-前期所完成的工工作——使用情况调研序号桥梁名称防水体系交通量使用状况1香港青马大桥Eliminator防水粘结层+MA重交通使用情况良好2江阴长江大桥沥青砂胶+GA重交通、超载严重部分防水层失效3胜利黄河大桥（翻修）环氧树脂（两层撒砂）+溶剂型粘结剂（两层）+沥青砂胶+GA中交通使用情况良好4安庆长江大桥溶剂型粘结剂+GA中交通使用情况良好5长沙三汊矶大桥环氧树脂（两层撒砂）+橡胶沥青砂胶+GA中交通使用情况良好6重庆石板坡长江大桥中交通、基本无超载使用情况良好7礐石大桥（翻修）重交通、超载严重部分防水层失效8深圳湾大桥（翻修）Eliminator防水粘结层+GA中交通使用情况良好9重庆菜园坝长江大桥中交通使用情况良好10江苏S342立交主跨桥重交通、超载严重使用情况良好11昂船洲大桥Eliminator防水粘结层+MA重交通使用情况良好12上海桥隧（长江大桥）Eliminator防水粘结层+GA轻交通使用情况良好13重庆朝天门长江大桥中交通使用情况良好“防水粘结层+MA（GA）保护层”防水水体系调查统计计2023/3/6-13-前期所完成的工工作——使用情况调研序号桥梁名称铺装方案使用状况1重庆朝天门大桥Eliminator+GA+SMA良好，无任何病害2重庆菜园坝大桥良好，无任何病害3重庆石板坡长江大桥环氧树脂+沥青砂胶+GA+SMA良好，无任何病害4长沙三汊矶大桥良好，无任何病害5南京夹江大桥Eliminator+GA+SMA良好，无任何病害6江苏省S342主线上跨互通良好，无任何病害7安庆长江大桥环氧树脂+沥青砂胶+GA+SMA面层一条纵向裂缝8汕头礐石大桥（翻修）慢车道铺装层出现车辙病害、划线扭曲，局部挖补9山东胜利黄河大桥面层纵向裂缝10江西南昌洪都大桥Eliminator+GA+SMA良好，无任何病害11江西南昌英雄大桥良好，无任何病害12赣州飞龙岛大桥良好，无任何病害13赣州章江大桥良好，无任何病害14赣州赣江公路大桥良好，无任何病害15深圳湾大桥Eliminator+MA+SMA良好，无任何病害16昂船洲大桥良好，无任何病害17青马大桥Eliminator+MA良好，无任何病害18江阴大桥沥青砂胶+MA车辙、开裂严重，已翻修铺装破坏情况调调查统计2023/3/6-14-前期所完成的的工作——使用情况调研研香港青马大桥桥是中国第一一座采用英国国浇注式沥青青混凝土铺装装的钢桥，至至今已15年，使用情况况良好，但其其钢桥面板厚厚度为25mm；江阴长江大桥桥于1999年采用了英国国浇注式沥青青混凝土铺装装，是中国大大陆第一座采采用浇注式铺铺装的钢桥，，但一年后就就出现了崩溃溃性破坏；山东胜利黄河河大桥和安庆庆长江大桥采采用德国浇注注式沥青混凝凝土铺装，距距今10年左右，使用用情况良好；；在经过防水粘粘结层（Eliminator）、胶结料（（聚合物改性性沥青和高弹弹改性沥青、、铺装结构（（浇注式+SMA）和施工技术术（生产和运运输）等技术术改进后，浇浇注式沥青混混凝土开始大大规模应用在在大跨径钢桥桥上（近70座），整体使使用情况良好好；特别是江阴长长江大桥（交交通、气候条条件严峻）双双层浇注式沥沥青混凝土试试验段的铺设设，距今已4年，正常铺筑筑的试验段未未出现任何病病害，德国浇浇注式沥青混混凝土的高温温稳定性得到到了有效验证证。2023/3/6-15-前期所完成的工作作——使用情况调研重庆石板坡长江大大桥是一座刚混结结合钢构桥，采用用与瓯江大桥相同同的铺装结构和材材料，距今已7年，全桥未出现任任何病害；湖北鄂东长江大桥桥刚混结合段采用用竖向柔性连接处处理，截至目前使使用状况良好。2023/3/6-16-前期所完成的工作作——材料改进贯入度（mm）浇注式沥青混凝土土胶结料改进2023/3/6-17-浇注式铺装优化组组成设计——级配设计（针对高高温稳定性）目前已经开展的工工作2023/3/6-18-前期所完成的工作作——材料改进SMA沥青混凝土胶结料料改进桥面铺装用SMA沥青经历了SBS改性沥青到高弹改改性沥青的阶段，，动温度度达到6000次/mm以上，大大提高了了高温稳定性；-10度小梁弯曲破坏应应变达到15E-3，是普通SMA的3倍以上，大大提高高了铺装层的耐疲疲劳性能。2023/3/6-19-前期所完完成的工工作——材料改进进原材料和和级配设设计原材料检检验配合比优优化设计计与验证证相关科研研实验2023/3/6-20-前期所完完成的工工作——钢混结合合段铺装装方案钢混结合合段由于于材料模模量突变变等因素素的影响响，受力力较为复复杂，可可通过提提高材料料强度和和刚度以以及柔韧韧性来解解决。增加柔韧韧性和释释放应力力方案铺装上层层铺装下层层防水粘结结层钢板SMA-1035mmGA-1035mmEliminator方案一（（与主桥桥段铺装装方案相相同）铺装上层层铺装下层层防水粘结结层钢板GA-1035mmGA-1035mmEliminator方案二双双层浇注注式沥青青混凝土土2023/3/6-21-前期所所完成成的工工作——钢混结结合段段铺装装方案案铺装上上层铺装下下层防水粘粘结层层钢板SMA-1035mm（切缝缝）））GA-1035mmEliminator方案三三浇浇注式式+SMA（切缝缝）铺装上上层铺装下层防水粘结层层钢板EA30mmEA40mm环氧树脂双层环氧沥沥青混凝土土增加强度和和刚度2023/3/6-22-前期所完成成的工作——钢混结合段段铺装方案案铺装形式抗裂性防水性经济性施工便利性对全桥铺装性能影响浇注式+SMA优良优良较好较好较好双层浇注式优良优良较好一般一般浇注式+SMA（切缝）优良优良较好较好较好双层环氧优良优良一般较差较差四种方案主主要性能对对比2023/3/6-23-前期所完成的的工作——钢混结合段铺铺装方案铺装上上层铺装下下层防水粘粘结层层钢板SMA-1035mm（切缝缝）GA-1035mmEliminator选定方方案浇浇注式式+SMA（切缝缝）延长钢钢混结结合段段铺装装为15米采用竖竖向柔柔性连连接细部处处治措措施交工验收阶段的工程质量检查与验收钢桥面板处理防水粘接层SMA表面层材料GA浇注式沥青混凝土GA层表面粘接层钢桥面面铺装装施工工步骤骤施工工工艺钢桥面面铺装装施工工工艺艺和质质控体体系钢桥面面板处处置钢桥面面板处处置钢桥面面板清清洁抛丸除除锈施施工清洁工工序：：表层松松散物物—钢板表表面较较厚的的油和和油脂脂—局部受受油污染部部位。。注意点点：采用溶溶剂（（如甲甲苯））清洗洗时，，作业业人员员必须须保证证个人人安全，现现场严严禁吸吸烟和和电焊焊作业业，清清洗后后溶剂剂应集集中收收集。。施工条条件：：钢板板清洁洁、干干燥、、无污污染，，表面面无焊焊瘤、、飞溅溅物、、针孔孔；天气预预计晴晴好10h、干燥燥，环环境温温度10℃℃以上、、相对对湿度度小于于85％、钢板表表面温温度大大于实实测空空气露露点温温度+3℃℃风速大大于10m/s、有雾雾、露露水、、下雨雨时禁禁止施施工材料配配置：：磨料采采用金金属混混合磨磨料由由钢丸丸和钢钢砂组组成，，二者者比例例通过试试验确确定；；磨料料干燥燥清洁洁，不不含油脂、、盐分分等有害害物质质。施工工工艺：：◆喷砂砂作业业由喷喷砂机机连续续匀速速进行行除锈锈。多多台喷砂砂机时，作业范围要要搭接。。最后一一遍抛抛丸除除锈，要换换清洁干干燥磨磨料，，禁止止使用用回收收磨料料。◆喷砂砂机的的作业业行走走速度度和抛抛丸作作业的的遍数数根据据现场场实施施效果果确定定。◆无法法用回回收式式真空空抛丸丸机抛抛丸的的边角处处及桥桥面的的凹坑坑部位，，采用用手提式真真空抛抛丸机机补充充抛丸丸。◆喷砂砂作业业完成成后，，回收收散落落钢砂砂。◆喷砂砂除锈锈过程程应实实行区区域性性封闭闭施工工。◆抛丸丸后的的钢板板表面面保持持清洁洁无污污染。。◆规定定时间间未涂涂刷EBCL胶料的的，应应重新新处理理。防水粘粘结层层防水粘结层施工条条件

涂布面面须清清洁、、干燥燥、无无浮锈锈、无无尘埃埃。

除锈处处理后后3小时内内开始始实施施

施工环境温度大于于10℃，湿度小于90%，雾天及下雨时不得施工材料施工工艺质量检测Eliminator防水粘结层——成品材料。

除锈处理后开始始防腐底涂层ZedS94。

ZedS94固化后，喷涂Eliminator防水材料（两层）。

刷涂、滚涂或喷涂涂施工TackCoatNo.2胶粘剂。

施工结束后应封封闭养护、不得在在在胶料初始固化化前可能下雨的天气中中施工。防水层干膜厚度不不小于2mm常温下与钢板之间间的抗拉拔强度不不小于5MPaGA浇注式沥青混凝土层GA浇注式沥青混凝土层施工准备配合比设计混合料拌合混合料运输混合料摊铺和压实成型接缝质量检查★不得在雾天和下下雨时施工；★准确定位侧限挡板板的高度，做好人员和机械械的准备;★矿料级配；★设计方法和设计计要求；★设计流程；★沥青加热温度：：170~190℃、集料加热温度：：280~320℃出料温度：220~250℃★干拌15s,湿伴90s，总时间115s，以均匀无花白料料为准。★专用的运输设备备cooker、自动保温和加热热220~250℃★注意运输时间，，不得小于45分钟★专用的摊铺设备备、无需碾压、如产生气泡，应及及时刺破★施工天气晴时进进行，★施工时间控制在在60min内，结束后封闭交交通2-3d;★尽可能不设施工工缝；若设置，横横缝宜在横梁间隔隔约1/4处，上下层横缝位置至少错开1.5m，横缝界面应涂布布粘结材料。SMA表面层施工工艺及质量检验验SMA施工准备备、施工工工艺、、质量控控制和检检查的相应技技术要求求应符合合《公路沥青青路面施施工技术规范范》的相关规规定。配合比设设计◆配合比比设计方方法和技技术要求求；◆配合比比设计应应符合《公路沥青青路面施施工技术规范范》的相关规规定。体系中的的SMA混凝土一一般采用用高粘改改性沥青青，对出料温温度、摊摊铺温度度、碾压压温度要要求更高高，应特别引引起注意意。说明SMA表面层SMA沥沥青混凝凝土：生产、摊摊铺和碾碾压工艺艺与普通通路面用用SMA基本相相同，但但最好采采用水平平震荡压压路机进进行碾压压；纵向接缝缝应尽量量采用热热接缝，，且纵向向裂缝应应避开轮轮迹带部部位；在面层SMA施施工完并并清理干干净后，，行车道道铺装表表面层压压实3天天后，可可开放2t以下下轻型交交通，5天后可可正式开开放交通通。钢桥面铺铺装施工工工艺和和质控体体系2023/3/6-29-接缝处理理：应调整机机械配置置，使浇浇注式沥沥青混凝凝土能够够连续摊摊铺，减减少横向向接缝设设置，不不得已设设置横向向接缝时时，应设设置于横横隔板间间距1/4处。。接缝处应应采用贴贴缝条进进行处治治;试验项目要求试验方法软化点（R＆B）℃≥JTGE20-2011T0604低温柔度（-20℃，30min，R=15mm）无裂纹GB18243-2000弹性恢复率（25℃）%≥JTGE20-2011T0662贴缝条技术要要求钢桥面铺装施施工工艺和质质控体系2023/3/6-30-施工过程中质质控标准：喷砂除锈；应应检测粗糙度度和洁净度。。Eliminator施工；应检测测厚度和拉拔拔强度浇注式沥青混混凝土施工：：应检测贯入入度和流动性性（现场目测测）、厚度。。钢桥面铺装施施工工艺和质质控体系SMA施工：应检测测混合料温度度、压实度、、马歇尔指标标、厚度、表表面抗滑和渗渗水系数2023/3/6-31-验收标准：：钢桥面铺装装施工工艺艺和质控体体系工程分项检测指标要求合格判定检测频度喷砂除锈清洁度级＞Sa2.5全部达到要求6点/1000㎡粗糙度

μm80～120最小80，最大120防水粘结层用

量

g/㎡底涂层100～200最小1001次/1000㎡Eliminator2500～3500最小2500TackCoatNo.2胶粘剂100～200最小100湿膜厚度mm≥1.2平均值满足要求1点/100㎡粘结强度(25℃)MPa≥5最小56点/1000㎡浇注式铺装用改性沥青针入度(25℃)0.1mm20～60符合要求1次/施工日软化点℃≥80延度(5℃)cm≥20浇注式沥青混合料级配(通过率)％拌合楼记录9.5mm，4