劉小強(qiáng)

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司 太原市 030012)

太原解放路改造工程是2020年太原市的重點(diǎn)工程，該工程在北大街-勝利街段設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)高架橋，橋梁全長(zhǎng)800m，上下行分離，橋梁全寬17m，最大合成坡度4.5%。與普通瀝青相比，環(huán)氧瀝青材料及混合料在室內(nèi)試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的性能[1]，但在工程應(yīng)用中是否能達(dá)到預(yù)期的使用效果，施工組織管理、施工工藝技術(shù)及施工質(zhì)量控制是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。因此，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)與試驗(yàn)段的鋪筑，分析研究了環(huán)氧瀝青混合料橋面鋪裝施工技術(shù)措施。

1 環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工前的準(zhǔn)備

鋼橋面環(huán)氧瀝青混合料鋪裝施工之前，應(yīng)完成一系列的準(zhǔn)備工作，包括：混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，混合料高、低溫性能和水穩(wěn)定性檢驗(yàn)，生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)，以及所有材料、設(shè)備、機(jī)具的配備，橋面鋼板表面的處治等等。由于環(huán)氧瀝青材料的特殊性，除了材料與機(jī)具以外，最關(guān)鍵的準(zhǔn)備工作是施工組織管理與施工人員的專(zhuān)業(yè)技能。

2 環(huán)氧瀝青鋼橋面粘結(jié)層施工

2.1 粘結(jié)層灑布前準(zhǔn)備

(1)施工計(jì)劃與日程安排

根據(jù)天氣預(yù)報(bào)信息，避開(kāi)降雨、大風(fēng)天氣選擇可以灑布環(huán)氧瀝青粘結(jié)料的日期，并根據(jù)鋪裝層施工進(jìn)度計(jì)劃確定粘結(jié)層施工日程。按照每一次需要灑布的面積計(jì)算所需的環(huán)氧瀝青粘結(jié)料數(shù)量，并編制材料用量計(jì)劃表。

(2)參數(shù)設(shè)定與灑布準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)定灑布設(shè)備的各個(gè)參數(shù)，粘結(jié)防水層灑布量確定為0.65kg/m2，上下兩層之間粘結(jié)料灑布量定為0.45kg/m2；施工設(shè)備可以采用智能型灑布車(chē)，也可以采用人工手持式噴灑裝置。同時(shí)，認(rèn)真檢查灑布設(shè)備的各噴嘴是否暢通。

2.2 加熱、混合溫度及灑布質(zhì)量控制

(1)溫度確定與控制

對(duì)于大縱坡、小半徑彎橋的橋面，如何解決粘結(jié)料灑布后流淌、施工機(jī)械行駛打滑問(wèn)題是一個(gè)極為重要的問(wèn)題。以美國(guó)環(huán)氧瀝青為代表的溫拌型環(huán)氧瀝青粘結(jié)料在A、B組分混合初期的粘度為150mPa.s左右，灑布在大于4%縱坡的鋼橋面上勢(shì)必產(chǎn)生流淌現(xiàn)象。本項(xiàng)目在材料研發(fā)階段通過(guò)配方調(diào)整提高了初期粘度，在施工階段還需要通過(guò)溫度控制進(jìn)一步增大灑布后粘結(jié)料的附著力，以解決材料流淌問(wèn)題。

一般來(lái)講，環(huán)氧瀝青灑布控制溫度需根據(jù)施工季節(jié)氣溫條件確定。通常情況下，環(huán)氧瀝青的混合與灑布溫度為110℃±5℃，高溫季節(jié)(氣溫≥30℃)施工，采用105℃，低溫季節(jié)(氣溫≤20℃)施工，采用115℃。本項(xiàng)目的試驗(yàn)工程在10月下旬，氣溫在10℃左右，為了提高粘度也采用了105℃灑布溫度。但是，由于粘度提高所需的噴灑壓力也相應(yīng)地加大，將壓力從0.75MPa提高到1.0MPa，解決了噴灑的均勻性。

正常情況下，A組分加熱溫度為87℃±2℃，B組分加熱溫度為133℃±2℃。本項(xiàng)目修改為A組分80℃、B組分110℃。

(2)灑布操作與質(zhì)量控制

灑布設(shè)備具有配比自動(dòng)控制系統(tǒng)，A、B組分的混合比例和流量相匹配。噴灑量可通過(guò)流量表和計(jì)量泵雙重控制，并按“面積法”進(jìn)行校核。

2.3 防粘、防滑措施

對(duì)于大縱坡、小半徑彎橋的橋面，如何解決粘結(jié)料灑布后施工機(jī)械行駛打滑問(wèn)題是一個(gè)極為重要的對(duì)策，處理不好不但影響正常施工，而且可能造成危險(xiǎn)事故[2]。因本項(xiàng)目鋼橋面最大合成坡度為4.7%，相比于大跨徑鋼橋面2%左右的坡度來(lái)說(shuō)，施工機(jī)械行駛打滑問(wèn)題更為突出。為此，在工藝上采用了撒布熱混合料的方法。撒布范圍主要是輪跡帶，用量以8～10kg/m2為宜(輪跡帶覆蓋率在50%～60%即可)。撒布過(guò)程中應(yīng)指定專(zhuān)人檢查撒布量與分布均勻性，在必要的寬度范圍內(nèi)，混合料不得過(guò)分集中，也不得過(guò)分稀疏而形成斷撒、漏撒，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)清除多余混合料或補(bǔ)撒。

2.4 養(yǎng)護(hù)與交通管理

在自然氣溫≥20℃情況下，7d后環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層的拉拔強(qiáng)度大于5.0MPa。環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層灑布完后，一般應(yīng)在1～2d內(nèi)鋪筑橋面鋪裝層。在未鋪筑面層前，防水粘結(jié)層應(yīng)封閉交通，禁止任何車(chē)輛通行。

在鋪裝層施工前如遇強(qiáng)降雨沖刷，應(yīng)待天晴太陽(yáng)暴曬干燥后，對(duì)沖掉的部分進(jìn)行粘結(jié)料補(bǔ)灑。如沖刷面積較大應(yīng)進(jìn)行全面覆蓋性補(bǔ)灑。本項(xiàng)目粘結(jié)層施工在鋪裝作業(yè)當(dāng)天提前2～3h完成，全橋封閉交通。

3 環(huán)氧瀝青混合料拌和

3.1 混合料拌和前的準(zhǔn)備

(1)設(shè)備安裝、調(diào)試

環(huán)氧瀝青混合料拌和之前，將環(huán)氧瀝青混合加料設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試。應(yīng)選擇拌合樓旁邊適當(dāng)位置安裝設(shè)備，場(chǎng)地周邊應(yīng)具備桶裝環(huán)氧瀝青A、B組分的搬運(yùn)條件，或方便補(bǔ)給車(chē)出入。應(yīng)有合適的電源接入，并方便與拌合樓控制室信號(hào)對(duì)接。環(huán)氧瀝青加料裝置的上料管直接接入拌合樓瀝青計(jì)量槽，應(yīng)盡量縮短長(zhǎng)度，以利于溫度保證并便于清洗。

(2)干料試拌與生產(chǎn)配合比確定[3]

根據(jù)目標(biāo)配合比提供的數(shù)據(jù)及拌和設(shè)備技術(shù)參數(shù)進(jìn)行干混合料試拌。通過(guò)試拌調(diào)試礦料加熱溫度，并獲取控溫參數(shù)(如冷料輸送速度、燃燒器油門(mén)大小等)，按照要求，礦料加熱溫度應(yīng)控制在105℃±5℃范圍，施工期間最高氣溫大于30℃、運(yùn)距較遠(yuǎn)(運(yùn)程大于15min)時(shí)取低限，氣溫小于20℃、運(yùn)距較近時(shí)取高限。本項(xiàng)目施工季節(jié)氣溫雖然低于10℃，但運(yùn)距在10km以內(nèi)，所以采用105℃拌和溫度。

圖1 生產(chǎn)配合比級(jí)配曲線圖

3.2 環(huán)氧瀝青混合料生產(chǎn)

(1)混合料試拌與油石比檢驗(yàn)

按照生產(chǎn)配合比進(jìn)行環(huán)氧瀝青混合料試拌，檢測(cè)拌和溫度。拌和溫度應(yīng)根據(jù)氣溫、運(yùn)距和施工管理水平綜合確定。當(dāng)幾個(gè)因素處于不利條件時(shí)(氣溫高、運(yùn)距遠(yuǎn)、管理差)，最低拌和溫度可采用105℃，出料溫度不低于100℃。最高拌和溫度不得超過(guò)125℃，超過(guò)后應(yīng)進(jìn)行論證，除非在它的容留時(shí)間內(nèi)完成碾壓，否則應(yīng)作廢棄處理。拌和溫度一旦確定就不得輕易更改，應(yīng)在整個(gè)施工過(guò)程中保持基本恒定。

(2)拌和溫度檢測(cè)與記錄

混合料拌和出料后，由專(zhuān)人對(duì)每車(chē)混合料進(jìn)行測(cè)溫、記錄，同時(shí)記錄每車(chē)的第一拌和最后一拌的出料時(shí)間。該記錄表一式兩份，一份留底，另一份由司機(jī)隨車(chē)帶往攤鋪現(xiàn)場(chǎng)交給現(xiàn)場(chǎng)管理人員。

(3)混合料技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)

對(duì)正常生產(chǎn)的環(huán)氧瀝青混合料，須進(jìn)行級(jí)配、油石比、馬歇爾穩(wěn)定度檢驗(yàn)。

抽提試驗(yàn)：根據(jù)工程規(guī)模大小，最少試驗(yàn)量為每一鋪裝作業(yè)段不少于2組，或按每天2組、每組2件進(jìn)行控制。本項(xiàng)目共4座橋梁分為6個(gè)作業(yè)段，按每個(gè)作業(yè)段兩組試驗(yàn)進(jìn)行。

表1 環(huán)氧瀝青混合料油石比抽提結(jié)果

馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)：根據(jù)工程規(guī)模大小，最少試驗(yàn)量為每一鋪裝作業(yè)段不少于3組，或按每天施工作業(yè)3組控制。

表2 環(huán)氧瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

4 環(huán)氧瀝青混合料運(yùn)輸、攤鋪、碾壓

從混合料拌和出料開(kāi)始后，各個(gè)環(huán)節(jié)必須有一個(gè)連續(xù)有序的工作節(jié)奏，它的主要控制指標(biāo)就是環(huán)氧瀝青混合料的“容留時(shí)間”，即混合料從拌和開(kāi)始到碾壓完畢所容許的時(shí)間。

環(huán)氧瀝青混合料的容留時(shí)間通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定。環(huán)氧瀝青容留時(shí)間與溫度的關(guān)系如表3、圖2。

這里 s表示向量，其第i個(gè)元素為 si，i=1,2,...,n是個(gè)常數(shù)。而對(duì)稱(chēng)矩陣B稱(chēng)為模塊度矩陣，其元素為：

表3 環(huán)氧瀝青混合料容留時(shí)間與溫度的關(guān)系表

圖2 環(huán)氧瀝青混合料容留時(shí)間與溫度的關(guān)系

在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)奏都必須服從容留時(shí)間的限定，一旦超過(guò)限制時(shí)間，混合料將無(wú)法進(jìn)行壓實(shí)，甚至無(wú)法攤鋪。

4.1 混合料攤鋪

(1)混合料攤鋪前的準(zhǔn)備

攤鋪機(jī)就位，按照1.1～1.2的松鋪系數(shù)在熨平板下加墊木板，將熨平板預(yù)熱到110℃±5℃。在鋪裝作業(yè)段起始端路面(橋面)上鋪設(shè)塑料編織布，長(zhǎng)度15～20m，將壓路機(jī)碾壓輪清理干凈并涂刷植物油后，停在編織布上待命。

(2)卸料與攤鋪?zhàn)鳂I(yè)

運(yùn)料車(chē)駛?cè)胱鳂I(yè)面應(yīng)通過(guò)未固化的粘結(jié)層靠近攤鋪機(jī)，不得從攤鋪不久的環(huán)氧瀝青鋪裝層上通過(guò)。只允許運(yùn)料車(chē)沿橋面待鋪區(qū)倒車(chē)行駛，在接近攤鋪機(jī)前10～30cm處停下，不得撞擊攤鋪機(jī)。待攤鋪機(jī)料斗頂?shù)杰?chē)輪時(shí)開(kāi)始卸料，卸料過(guò)程中運(yùn)料車(chē)應(yīng)掛空檔，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)；卸完混合料后運(yùn)料車(chē)直行駛離，不得掉頭行駛。

4.2鋪裝層碾壓

(1)碾壓順序及壓路機(jī)組合

環(huán)氧瀝青混合料攤鋪后立刻進(jìn)行碾壓是保證壓實(shí)度的重要步驟。初壓使用輪胎壓路機(jī)緊跟在攤鋪機(jī)后靜壓2遍，初壓在混合料溫度下降至80℃之前完成。初壓完成后立刻用雙鋼輪壓路機(jī)復(fù)壓2遍，用輪胎壓路機(jī)復(fù)壓2遍。然后用雙鋼輪壓路機(jī)終壓2～4遍，終壓應(yīng)在混合料溫度下降至50℃之前完成。

初壓和終壓都是在壓完2遍后，用紅外線測(cè)溫計(jì)測(cè)記表面溫度。當(dāng)表面溫度不滿足要求時(shí)，用插入式溫度計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)部溫度。當(dāng)內(nèi)部溫度不滿足要求時(shí)，要查明原因，采取有效措施，加快碾壓節(jié)奏。

(2)碾壓工藝與有關(guān)要求

碾壓時(shí)壓路機(jī)驅(qū)動(dòng)輪面向攤鋪機(jī)，由低到高，依次連續(xù)均勻碾壓，相鄰碾壓帶重疊1/3輪寬，不允許壓路機(jī)在作業(yè)面上轉(zhuǎn)向、調(diào)頭，壓路機(jī)起動(dòng)、停止必須減速緩行，不準(zhǔn)緊急剎車(chē)制動(dòng)。

新鋪混合料與已經(jīng)碾壓成型的鋪裝層縱縫處銜接，須進(jìn)行壓縫處理。初壓的第一碾要騎縫碾壓，即壓路機(jī)大部分重力位于已成型鋪裝層(外幅或內(nèi)幅)上，碾壓輪僅伸進(jìn)新鋪裝層10～15cm；壓路機(jī)退出后移，第二碾的大部分重力位于新鋪層上，但要伸進(jìn)已壓層10～15cm。

對(duì)于壓路機(jī)壓實(shí)不到的局部鋪裝層如落水口周?chē)捌渑c路緣石之間等，對(duì)于落水口周?chē)旅鎸硬捎萌斯ず粚?shí)或手持式振動(dòng)夯等小型機(jī)具振搗密實(shí)，上面層使用壓路機(jī)壓實(shí)。

對(duì)碾壓順序、壓路機(jī)組合、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及碾壓溫度應(yīng)由專(zhuān)崗管理和檢查、記錄。

4.3 接縫處理

環(huán)氧瀝青橋面鋪裝層的工作接縫采用平接縫。

在橋面寬度范圍內(nèi)分幅進(jìn)行攤鋪時(shí)，當(dāng)?shù)谝环鶖備仭簩?shí)完成以后，下一幅攤鋪時(shí)利用前一幅作基準(zhǔn)面，一側(cè)用一個(gè)滑雪傳感器控制，另一側(cè)熨平板用非接觸式平衡梁控制。第二幅攤鋪前，要將與第一幅銜接的縱縫切成90°立面，涂抹環(huán)氧瀝青粘結(jié)料后再進(jìn)行攤鋪施工。涂抹的環(huán)氧瀝青粘結(jié)料必須足量飽滿。

當(dāng)鋪裝層為雙層式結(jié)構(gòu)時(shí)，上、下層鋪裝的縱向接縫均采用垂直的平接縫，為了保證接縫處的壓實(shí)度和平整度，避免在接縫處出現(xiàn)上下貫通開(kāi)裂，上、下層的縱縫偏移10～15cm，采用錯(cuò)縫鋪筑方法。上層施工時(shí)，在鋪筑前將縱縫位置用鋼釘固定一道木條(木條高度與鋪裝層壓實(shí)厚度相同)，鋪筑好一側(cè)后拆除木條，在接縫側(cè)面涂刷粘結(jié)料，繼續(xù)鋪筑另一側(cè)，以保證先后兩次鋪筑的瀝青混合料間的緊密結(jié)合。

對(duì)復(fù)合式結(jié)構(gòu)，下層與前述相同，上層改性瀝青混合料可采用常用的熱接縫方式，上下層同樣要錯(cuò)縫鋪筑。

5 環(huán)氧瀝青橋面鋪裝使用效果

在環(huán)氧瀝青混合料橋面鋪裝使用過(guò)程中，要對(duì)使用情況進(jìn)行定期觀察和跟蹤評(píng)價(jià)，對(duì)試驗(yàn)工程的平整度和滲水系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

圖3 環(huán)氧瀝青混凝土完成后的橋面外觀

6 結(jié)論

對(duì)環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝施工準(zhǔn)備、粘結(jié)層施工、環(huán)氧瀝青混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓研究分析，得出了適合太原天龍山區(qū)域防火旅游通道工程的施工技術(shù)。從項(xiàng)目建成后的運(yùn)營(yíng)情況看，環(huán)氧瀝青鋼橋面鋪裝效果良好，可為其他項(xiàng)目的鋼橋面施工提供技術(shù)參考。