馮濤 程浩

濟南市公路管理局 山東濟南 250013

摘要：橋面鋪裝的施工質量至關重要，直接影響到整個橋梁的使用性能和使用壽命。本文在借鑒同類橋面鋪裝施工的基礎上，結合濟廣高速濟南連接線工程（濟南二環(huán)西路高架橋工程，以下簡稱高架橋）施工，從瀝青混凝橋面鋪裝層施工的全過程進行全面質量控制和關鍵技術創(chuàng)新，既滿足了橋面鋪裝的功能性及結構性的雙重需要，又對提高橋梁壽命有積極的作用。

關鍵詞：瀝青混凝土；橋面鋪裝；質量控制；瀝青膠砂；瀝青瑪蹄脂碎石混合料

1 概述

橋面鋪裝是橋梁行車體系的重要組成部分，同時橋面鋪裝也是路面最薄弱環(huán)節(jié)之一。一方面與普通瀝青路面相比，橋面鋪裝的氣候、行車條件更為嚴酷，破壞現(xiàn)象出現(xiàn)更早，破壞更嚴重；另一方面由于橋面水泥混凝土層與瀝青層的模量相差很大，作用界面上應力相對集中，行車荷載作用時，橋面瀝青混凝土層的受力作用比普通瀝青混凝土路面要大得多；正是這些特殊的作用條件，要求橋面瀝青鋪裝施工質量控制更為苛刻。高質量的瀝青橋面鋪裝，不僅能提供行駛性能良好而耐久的橋面鋪裝體系，而且能作為橋面的有效防護系統(tǒng)，防止水份的滲透，保證橋梁結構的耐久性。

2 對水泥混凝土橋面的要求

水泥混凝土橋面要求平整、粗糙，必須具有足夠的強度和穩(wěn)定性。表面不得有浮漿和其它污染物，橋面混凝土層不允許出現(xiàn)脫空的現(xiàn)象，不得使用砂漿和薄層混凝土找平。通常采用五米直尺量測橫向和縱向平整度，其最大偏差不應大于2㎝。

為了保證混凝土層與瀝青鋪裝層的連接，在瀝青混凝土鋪裝層施工之前，水泥混凝土橋面板采用鑿毛處理，使混凝土表面露出新鮮的集料和混凝土層。鑿毛處理后要保證60%單位面積以上露出新鮮的混凝土層。瀝青粘結層撒布之前對橋面進行清洗，徹底干燥以后才能進行瀝青粘結層施工。

3 原材料

3.1集料

粗集料要求在滿足規(guī)范要求的同時，必須為清潔、無塑性的基性火成巖破碎集料，具有良好的顆粒形狀與表面紋理，與瀝青應有良好的粘結力。SBS改性瀝青SMA路面表層應使用玄武巖人工砂作為細集料，含量為15%左右。

除應滿足規(guī)范上的技術要求以外，根據(jù)高架橋的實際，提出以下要求：

1）所有的礦料必須清潔、無塑性，瀝青混合料中的粘土顆粒成分可以引起瀝青混合料的體積膨脹，在水的作用下引起瀝青膜與礦料間的剝離現(xiàn)象。要求礦料中<0.075mm的部分其塑性指數(shù)<4%。

2）粗集料要求必須為破碎的基性硬質巖集料，具有良好的顆粒形狀與表面紋理，與瀝青應有良好的粘結力，瀝青與集料的粘結力不應小于四級。

3）細集料采用反擊式或錘式破碎機生產(chǎn)的硬質巖集料經(jīng)過篩選的小于3mm的部分，其具有較好的角礫性。但是，所有人工生產(chǎn)的細集料生產(chǎn)過程中必須采用除塵裝置，0.075㎜的通過率<10%。

4）填充料應采用石灰?guī)r質礦粉。為了提高瀝青混合料的抗水損害能力，礦粉在生產(chǎn)過程中應加入混合料總量為1.3±0.3%的生石灰粉。

5）作為下封層使用的撒布碎石為經(jīng)過清洗干燥后的5～10㎜基性硬質巖碎石。撒布前進行預拌，預拌瀝青用量一般為2～5‰。

3.2 瀝青膠結料

為了保證橋面鋪裝瀝青混合料的使用性能，橋面鋪裝各層均采用SBS改性瀝青，SBS改性瀝青應必須滿足規(guī)范的技術標準要求。相應的施工溫度應當由供應商根據(jù)其瀝青的技術性質和經(jīng)驗提供，不可采用粘溫關系直接確定。

4 橋面防水層

高架橋采用SBS改性瀝青表處防水層。熱的改性瀝青與混凝土橋面通常具有良好的粘結力。方法是將SBS改性瀝青加熱至170℃～180℃后，采用專用的改性瀝青撒布機，在經(jīng)過鑿毛、清洗、干燥以后的混凝土面上滿布一層1㎏/㎡（厚度為0.8～1.2mm）的SBS改性瀝青作為粘結劑；然后在其上撒布一層粒徑5～10mm單一尺寸經(jīng)過3-5‰瀝青預拌瀝青碎石。碎石撒布以后，使用膠輪壓路機將碎石碾壓穩(wěn)定。

防水粘結層施工完畢以后，立即進行瀝青膠砂層的施工。

5 瀝青膠砂

瀝青膠砂采用SBS改性瀝青和基性硬質巖集料。具體要求見第3節(jié)。

5.1礦料的級配

瀝青膠砂作為封水層和找平層，級配設計至關重要，其中0.075和1.18作為主要控制點必須滿足范圍要求。對于瀝青膠砂，礦料主要是細集料，其細集料的棱角性要求和沙當量要求是主要控制的技術指標。礦料篩分采用水篩法，每一級集料都要精確篩分出0.075㎜以下的含量，進行合成級配計算。

5.2混合料技術要求

瀝青混合料設計包括三部分：馬歇爾設計、混合料水穩(wěn)定性檢驗、混合料高溫穩(wěn)定性檢驗。

5.3瀝青混合料設計過程

瀝青混合料設計過程包括目標配合比設計、生產(chǎn)配合比設計和生產(chǎn)配合比設計驗證三個階段。

1）目標配合比設計階段：對工程采用的原材料通過適當?shù)牡V料結構設計方法確定適宜的礦料級配組成。根據(jù)目標配合比設計所確定的礦料級配組成和最佳瀝青含量作為目標配比，供瀝青拌和站進行冷料倉的供料比例的調整。

2）生產(chǎn)配合比設計階段：瀝青混合料的生產(chǎn)應采用間歇式拌和站。調整冷料倉進料速度以后，對拌和站熱料倉取樣篩分。取目標配比最佳瀝青含量、最佳瀝青含量±0.3%等三個瀝青含量進行試拌，進行抽提和馬歇爾試驗確定生產(chǎn)的最佳瀝青含量確定。

3）生產(chǎn)配合比設計驗證階段：對反復調整確定的拌和站熱料倉比例和最佳瀝青含量進行試拌、鋪筑試驗段，并對生產(chǎn)的瀝青混合料取樣抽提和馬歇爾試驗。根據(jù)試驗路確定的熱料倉比例和最佳瀝青含量為生產(chǎn)的標準配合比。滿足各項要求的試驗段抽提平均的各篩孔通過率為用于生產(chǎn)控制的標準級配曲線。

5.4施工要求

混合料的拌和、攤鋪、壓實能力必須相匹配。為保證瀝青路面連續(xù)施工，瀝青混合料拌和機生產(chǎn)量不能小于240噸/小時。

1）混合料溫度管理

瀝青加熱溫度：170～180℃；

礦料加溫度：175～185℃；

混合料出廠溫度：175～180℃；

初溫度：不低于160℃；

碾壓終了溫度：不低于120℃；

2）壓實

壓實是一個非常重要的問題，壓實度的高低直接影響到瀝青路面的使用壽命和早期損害的可能性。為了更好地保證施工質量，保證混合料的壓實效果，對壓實度的控制上需要更加嚴格要求。壓實度采用空隙率控制，要求壓實后路面空隙率的平均值值為5～7%，極限值為4～8%。

為達到良好的壓實效果，并考慮到橋面鋪裝對于震動的特殊要求，高架橋主壓壓路機采用水平振蕩壓路機。對于3000型拌和站，產(chǎn)量為240T/h，基本配備如下：

10-16噸水平振蕩壓路機 2臺

7-11噸鋼輪壓路級 1～2臺

3）壓實工藝

一般情況，對于SBS改性瀝青混合料，需要在較高溫度時充分震動壓實，這是得到理想空隙率的保證。壓路機通常應緊跟攤鋪機，壓路機應盡可能提減少撒水量，保持合理的壓實速度。具體壓實工藝如下：

①初始碾壓采用水平震蕩壓路機振蕩碾壓，振蕩頻率可選為50Hz，速度5～6公里/小時。

②如此重復兩到三遍。由于混合料在冷卻到110℃以下用震動方式容易造成集料過度壓碎，第三遍震動時如溫度降低到115℃左右，不應再震。

③使用鋼輪壓路機趕光2遍。即可完成。

6 瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）

為了進一步提高橋面鋪裝層的高溫穩(wěn)定性和密水性，橋面鋪裝層的上面兩層均采用SBS改性瀝青SMA混合料。針對SBS改性瀝青SMA的性能特點，做了以下改進。

6.1材料

1）集料

在滿足規(guī)范要求的同時，粗集料要求必須為清潔、無塑性的基性火成巖破碎集料，具有良好的顆粒形狀與表面紋理，與瀝青應有良好的粘結力。SBS改性瀝青SMA路面表層應使用玄武巖人工砂作為細集料，含量為15%左右。

填充料應采用石灰?guī)r質礦粉。為了提高瀝青混合料的抗水損害能力，礦粉在生產(chǎn)過程中應加入混合料總量為1.3±0.3%的生石灰粉。大約生石灰粉占礦粉的重量比為15%左右。小于0.075mm部分含量的多少對瀝青混合料的體積性能有較大的影響，集料篩分應采用水篩法，合成級配必須考慮粗細集料本身帶有的小于0.075mm粉塵部分的含量。

2）纖維穩(wěn)定劑

采用SBS改性瀝青生產(chǎn)SMA混合料，需要添加纖維穩(wěn)定劑。一般情況下，摻加木質纖維。木質纖維的摻加量是瀝青混合料的3‰。

6.2 混合料的設計

1）礦料的級配

本工程SBS改性瀝青SMA混合料級配選定根據(jù)規(guī)范推薦的級配，并滿足相應的設計要求。

2）混合料技術要求

瀝青混合料設計包括三部分：馬歇爾設計、混合料水穩(wěn)定性檢驗、混合料高低溫穩(wěn)定性檢驗和施工性能檢驗。并應當滿足設計要求。

3）瀝青混合料設計過程

瀝青混合料設計過程包括目標配合比設計、生產(chǎn)配合比設計和生產(chǎn)配合比設計驗證三個階段。具體內容參見5.3。

6.3質量控制和設備要求

1）拌和站

瀝青混合料其質量控制主要指標應當采用總量控制與動態(tài)變化圖控制指導生產(chǎn)?？偭靠刂剖歉鶕?jù)每天拌合站各熱料倉實際生產(chǎn)量計算和成級配和瀝青用量與抽提結果相配合作為瀝青混合料級配的質量控制手段。動態(tài)指標動態(tài)圖應當包括設定的生產(chǎn)配比、瀝青含量、拌和溫度和試驗溫度。主要指標有：馬歇爾空隙率、礦料間隙率VMA、瀝青含量、0.075、2.36、4.75和最大尺寸的通過率。

瀝青混合料的出料溫度一般控制在170～175℃，瀝青加熱溫度一般控制在170～180℃。礦料加熱溫度一般控制175～185℃。

由于各面層混合料生產(chǎn)過程中的回收粉非石灰?guī)r質，SMA生產(chǎn)不允許使用回收粉。

2）儲存

為了保證攤鋪機的連續(xù)攤鋪，對拌合的瀝青混合料進行儲存是有必要的。但應避免溫度過高造成瀝青混合料的老化。

3）運輸

混合料的裝載不能一次性裝成錐形，自卸車在裝料適應前后移動是混合料成山字型?；旌狭涎b載后應保持一定的形狀，如果過度塌落說明混合料的級配或瀝青含量存在一定問題，應注意及時檢查。瀝青混合料運輸過程中應采取蓬布保溫措施。

4）攤鋪

攤鋪過程的主要問題是采取適當?shù)臄備佀俣?，保證混合料的供應和連續(xù)攤鋪。攤鋪過程應注意減少離析現(xiàn)象。對于縱向接縫的處理，第一是保證攤鋪出的瀝青混合料不離析，第二是避免使用冷接逢。

6.4施工工藝

混合料的拌和、攤鋪、壓實能力必須相匹配。

1）現(xiàn)場質量控制

壓實：壓實是一個非常重要的問題，壓實度的高低直接影響到瀝青路面的使用壽命和早期損害的可能性。對于SBS改性瀝青SMA的壓實溫度要求初壓溫度不小于165℃。

為了更好地保證施工質量，保證混合料的壓實效果，對壓實度的控制上需要更加嚴格要求。壓實度采用空隙率控制，要求壓實后路面空隙率的平均值為4～6%，極限值為4～7%。另外，鋪筑后的成品路面應當進行滲水試驗，滲水系數(shù)不大于200ml/min。

2）壓實要求與工藝

SMA混合料的壓實工藝是很重要的，處理得當可獲得最佳密度。具有高的粗集料含量的SMA混合料的確與一般密級配混合料不同，必須在壓實作業(yè)中考慮壓實機具和壓實方法。

為達到良好的壓實效果，并考慮到橋面鋪裝對于震動的特殊要求，主壓壓路機采用水平振蕩壓路機。對于3000型拌和站，產(chǎn)量為240T/h，一般基本配備如下：

12～16噸水平振蕩壓路機 2臺

7～10噸鋼輪壓路級 1-2臺

一般情況，對于SBS改性瀝青SMA混合料，需要在較高溫度時充分震動壓實，這是得到理想空隙率的保證。壓路機通常應緊跟攤鋪機，壓路機應盡可能提減少撒水量，保持合理的壓實速度。具體參照壓實工藝如下：

①初始碾壓采用水平震蕩壓路機振蕩碾壓，振蕩頻率可選為50Hz，速度5～6公里/小時（如人行走速度相當），后退時輪跡應與前進時重合，相鄰應使輪跡重合20㎝左右。

②如此重復兩到三遍。由于混合料在冷卻到110℃以下用震動方式容易造成集料過度壓碎，第三遍震動時如果溫度降低到115℃左右時，則不允許繼續(xù)開振。

③使用鋼輪壓路機趕光2遍。即可完成。

7 試驗段

工開始正式大面積施工之前，應修筑一試驗段，來檢驗混合料體積性質是否滿意和評價攤鋪與壓實技術。這個試驗段必須用計劃中的相同施工技術，在相同的混合料溫度下攤鋪與壓實，用于驗證全部因素的配合，這一點是很重要的。

8 總結

高架橋工程橋面鋪裝涉及設計、材料、人員、機械、工藝等很多因素；通過高架橋施工，作者對其進行了較深入的研究和探索，并取得了一些初步成果。隨著公路事業(yè)的發(fā)展，對橋梁技術狀況和使用性能要求越來越高，因此建議有關部門著手開展城市高架橋中水泥混凝土橋梁橋面鋪裝技術研究，以指導設計、施工，提高橋面鋪裝的耐久性和穩(wěn)定性，保證使用功能。

參考文獻：

[1] 公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）

[2] 瀝青路面材料與施工技術，黃維蓉，2013年8月

作者簡介：

馮濤，工作單位：濟南市公路管理局，郵編：250013。

程浩，工作單位：濟南市公路管理局，郵編：250013。