嘉閔高架鋼橋面新型耐久鋪裝技術(shù)應(yīng)用

王 浩，冀振龍，劉經(jīng)熠

（1.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092；2.上海城投公路投資（集團(tuán)）有限公司，上海 200335）

嘉閔高架鋼橋面新型耐久鋪裝技術(shù)應(yīng)用

王 浩1，冀振龍2，劉經(jīng)熠2

（1.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092；2.上海城投公路投資（集團(tuán)）有限公司，上海 200335）

針對(duì)城市鋼橋點(diǎn)多、面廣、量少的特點(diǎn)，采用了新型耐久的鋼橋面鋪裝技術(shù)，分別采用環(huán)氧云母防銹，大劑量無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂防水和熱融顆粒粘接，從而保證鋪裝下部的長(zhǎng)效性。鋪裝采用細(xì)粒式骨架密實(shí)型高粘度瀝青混合料，在嘉閔高架南延伸段SW匝道完成了工程應(yīng)用，目前應(yīng)用效果良好。

城市高架；鋼橋鋪裝；熱融顆粒；耐久性

0 引言

鋼橋面鋪裝是由防腐層、防水粘結(jié)層、鋪裝層等構(gòu)成。在行車(chē)荷載、風(fēng)載、溫度變化及鋼橋面局部變形等綜合因素影響下，其受力和變形遠(yuǎn)較混凝土橋面復(fù)雜，因而對(duì)其強(qiáng)度、變形特性、溫度穩(wěn)定性、疲勞耐久性等均有更高要求。同時(shí)，由于鋪裝所處的特殊位置，在使用性能上又提出重量輕、粘結(jié)性高、不透水等特殊要求。作為橋梁行車(chē)系的重要組成部分，橋面鋪裝的好壞直接影響到行車(chē)的安全性、舒適性和橋梁耐久性。

城市鋼橋可以歸結(jié)為點(diǎn)多、面廣、量少三個(gè)特點(diǎn)，以嘉閔高架為例，上海嘉閔高架（莘松路-聯(lián)明路）工程范圍南起莘松路，北至聯(lián)明路以北，全長(zhǎng)約5.48 km，全線(xiàn)為高架橋梁快速路。工程范圍內(nèi)設(shè)互通式立交一座：即G60立交，在G60立交范圍內(nèi)，由于G60高速位于立交最上層，4條左轉(zhuǎn)匝道位于G60高速之下，因此匝道左轉(zhuǎn)時(shí)僅需跨越G60地面輔道，匝道總體布置在分隔帶中設(shè)墩?？紤]匝道施工時(shí)，G60地面輔道已通車(chē)運(yùn)營(yíng)，為減小對(duì)G60地面輔道運(yùn)營(yíng)影響，橋梁結(jié)構(gòu)采用26 m+26 m兩跨徑鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)梁，結(jié)構(gòu)梁高1.8 m，相應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)采用獨(dú)柱墩，頂部呈喇叭型加寬，以擱置雙支座，匝道鋼梁橫斷面見(jiàn)圖1所示。

圖1 嘉閔高架匝道橋鋼梁橫斷面圖

嘉閔高架鋼橋主要有以下特點(diǎn)：

（1）匝道鋼橋，縱坡坡度超過(guò)4% ，車(chē)輛存在頻繁加速和減速，車(chē)輛荷載的水平力作用較大，在鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不能照搬常規(guī)鋪裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，必須充分考慮大縱坡抗剪強(qiáng)度和層間粘結(jié)強(qiáng)度等技術(shù)要求，并提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

（2）鋼結(jié)構(gòu)共4聯(lián)，跨徑布置均為26 m+26 m，總長(zhǎng)為208 m，橋?qū)?.6 m，鋪裝面積約2 000 m2，并且分布于4個(gè)匝道，總體上體現(xiàn)了城市鋼橋點(diǎn)多、面廣、量少的特點(diǎn)，必須重點(diǎn)考慮施工可操作性、施工質(zhì)量控制與經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。

對(duì)于城市高架的鋼橋鋪裝，采用大跨徑鋼橋面鋪裝技術(shù)，雖然材料的試驗(yàn)室性能可滿(mǎn)足技術(shù)要求，但由于其材料應(yīng)用、施工要求與施工機(jī)械具有特殊要求，而且橋面鋪裝面積較小，導(dǎo)致實(shí)施難度較大，施工質(zhì)量不容易保證，而且經(jīng)濟(jì)成本較高，單價(jià)往往要顯著高于大跨徑鋼橋。因此，采用適用于城市鋼橋點(diǎn)多、面廣、量少特點(diǎn)的新型耐久鋪裝方案對(duì)城市橋梁建設(shè)具有積極的工程意義和較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1 新型鋼橋面鋪裝技術(shù)方案

嘉閔高架鋼箱梁橋?yàn)樵训罉?，單體跨徑與面積很小。借鑒長(zhǎng)壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理念，針對(duì)鋼橋橋面鋪裝，采用耐久高性能的防水、粘結(jié)體系，保證下部結(jié)構(gòu)的防水、粘結(jié)性能，避免發(fā)生銹蝕、滲水與剪切破壞；從便于施工應(yīng)用與后期養(yǎng)護(hù)角度，鋪裝下層采用常用的SMA材料，采用鋼橋面專(zhuān)用高粘度瀝青保證高溫穩(wěn)定性，抗疲勞開(kāi)裂性，對(duì)鋼板變形的追從性；鋪裝上層采用SMA材料，保證表面抗滑性。

耐久高性能的防水、粘結(jié)體系采用如下材料：

（1）防腐層采用含云母氧化鐵底涂。

（2）防水層采用無(wú)溶劑改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，具有極佳的抗腐蝕性能，可抵御除冰鹽、水、機(jī)油、汽油侵蝕作用，耐240℃短時(shí)高溫。

（3）粘結(jié)層采用熱融型顆粒，顆粒既可以與防水層較好粘結(jié)，同時(shí)在熱拌瀝青混合料的高溫作用下融化，與瀝青混合料融為一體，將防水層與瀝青鋪裝結(jié)合為一個(gè)整體，防止層間的滑動(dòng)與開(kāi)裂，保證防水層的耐久性；有效地改變傳統(tǒng)的防水層和瀝青鋪裝層之間單一的物理剪切鍵的作用，通過(guò)化學(xué)粘結(jié)鍵和物理剪切鍵的雙重功效，增強(qiáng)鋪裝系統(tǒng)的粘結(jié)強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度。

鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1所列。

表1 嘉閔高架鋼橋面新型耐久鋪裝設(shè)計(jì)方案表

該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）通用性強(qiáng)，鋪裝采用相對(duì)常規(guī)材料，不需采用專(zhuān)用設(shè)備，防水層采用常規(guī)設(shè)備施工，整體施工工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適用于各類(lèi)正交異性鋼橋橋面鋪裝。而鋼橋面特種瀝青鋪裝需采用專(zhuān)用設(shè)備，施工難度大，適用于大跨徑橋梁，不適用于嘉閔高架這種中小型橋梁；同時(shí)部分特種鋪裝流動(dòng)性較大，不適合用于坡度較大的鋼結(jié)構(gòu)，上海嘉閔高架匝道部分為超過(guò)5%的縱坡鋼結(jié)構(gòu)。

（2）耐久性高，分別采用環(huán)氧云母防銹，大劑量無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂防水和熱融顆粒粘接，從而保證鋪裝下部的長(zhǎng)效性，鋪裝下層采用細(xì)粒式密實(shí)型高粘度瀝青混合料，采用SMA-13，進(jìn)一步保證密水性，同時(shí)采用高粘度瀝青確保柔韌性與高溫穩(wěn)定性，鋪裝上層采用SMA-13，提高表面抗滑性能，保證行駛安全性與舒適性。同時(shí)，鋪裝材料便于后期養(yǎng)護(hù)維修。而澆注式瀝青鋪裝材料抗剪切能力較差，坡度大、水平力推力大的區(qū)域剪切破壞嚴(yán)重，嘉閔高架鋼橋鋪裝存在4%以上的大縱坡，因此應(yīng)盡可能避免這個(gè)問(wèn)題的發(fā)生。

（3）經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，相對(duì)于大跨徑鋼橋面鋪裝方案，該鋪裝方案初期建設(shè)投入降低20%以上，后期維修簡(jiǎn)單，成本較低，全壽命周期內(nèi)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。

2 新型鋼橋面鋪裝方案工程應(yīng)用

嘉閔高架南延伸段SW匝道，設(shè)置了一聯(lián)50 m的鋼箱梁結(jié)構(gòu)，橫截面寬8.6 m，總面積約為450 m2。實(shí)施新型耐久鋪裝，施工工藝包括噴砂除銹、防腐層施工、防水層與粘結(jié)層施工、瀝青混合料施工，施工質(zhì)量要求應(yīng)滿(mǎn)足表2的要求。

表2 鋼橋面鋪裝施工過(guò)程中質(zhì)量要求一覽表

2.1 噴砂除銹

開(kāi)工后，對(duì)鋼橋面進(jìn)行表面清理。包括鋼板表面油污的檢查及清除，粉塵記號(hào)、油漆等表面附著物及雜物的清除?，F(xiàn)場(chǎng)做到表面無(wú)油、無(wú)雜質(zhì)。

拋丸除銹是目前最有效的鋼結(jié)構(gòu)表面處理方法，SW匝道鋼橋面采用密閉式拋丸除銹法，施工面積不大，現(xiàn)場(chǎng)采用1臺(tái)國(guó)產(chǎn)拋丸設(shè)備（配備發(fā)電機(jī)），另外備用1臺(tái)拋丸設(shè)備。該設(shè)備單機(jī)拋丸寬度為800 mm。正式噴砂除銹施工前，首先確認(rèn)施工環(huán)境（大氣相對(duì)濕度、鋼板表面溫度、鋼板露點(diǎn)）以滿(mǎn)足施工要求（見(jiàn)表3）。

所有施工條件滿(mǎn)足后，方可進(jìn)行施工。為保證橋面整體拋丸除銹的質(zhì)量，采用1臺(tái)拋丸機(jī)施工，往返多次，直至將整塊預(yù)定面積拋丸完畢，達(dá)到規(guī)定的清潔度Sa2.5級(jí)，粗糙度60～100 μm要求，現(xiàn)場(chǎng)拋丸遍數(shù)在2遍左右。對(duì)真空拋丸后少量漏砂，隨時(shí)緊跟清除。不適于拋丸的少數(shù)部位使用機(jī)械打磨處理，處理的等級(jí)為清潔度St3.0級(jí)。

圖2為施工現(xiàn)場(chǎng)鋼板清潔度、粗糙度比對(duì)和測(cè)試之實(shí)景。

表3 拋丸作業(yè)環(huán)境要求一覽表

圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)鋼板清潔度、粗糙度比對(duì)和測(cè)試之實(shí)景

2.2 防腐底涂施工

采用吸塵器去除噴砂處理后的鋼板表面的浮灰。防腐底涂施工采用短毛滾筒滾涂，邊角處預(yù)涂和少量補(bǔ)涂時(shí)采用刷涂。安排專(zhuān)人進(jìn)行底漆的調(diào)配。調(diào)配前用攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢鐰組分，然后緩慢加入B組分，并充分?jǐn)嚢鑳山M分（包括側(cè)面和底部），混合后攪拌至少3 min。在施工過(guò)程中，根據(jù)施工面積計(jì)算底涂用量，做到現(xiàn)配現(xiàn)用。噴砂除銹的鋼板表面立即施工環(huán)氧底涂，防止表面出現(xiàn)新的銹斑。施工現(xiàn)場(chǎng)采用人工滾涂施工。

施工時(shí)使用濕膜卡連續(xù)自測(cè)濕膜厚度，施工現(xiàn)場(chǎng)濕膜厚度普遍為100～125 μm（見(jiàn)圖3）。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)施工與濕膜厚度的測(cè)試之實(shí)景

在施工現(xiàn)場(chǎng)成型同條件養(yǎng)護(hù)試件，采用拉開(kāi)法測(cè)試底漆的附著力，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24 h以上，測(cè)試結(jié)果如表4所列。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試?yán)螐?qiáng)度4點(diǎn)，所有測(cè)試值均大于5 MPa，滿(mǎn)足鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)要求。

2.3 防水粘結(jié)層的施工

施工工藝流程：清潔底涂表面——混合環(huán)氧樹(shù)脂A與B組分——施工環(huán)氧樹(shù)脂防水層——施工熱融顆粒粘結(jié)層（見(jiàn)圖4、圖5）。

表4 施工現(xiàn)場(chǎng)拉拔強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果（底涂）一覽表

圖4 防水層的施工之實(shí)景

圖5 熱融顆粒撒播后的鋼橋面之實(shí)景

安排專(zhuān)人進(jìn)行防水層的調(diào)配。在調(diào)配前，用攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢鐰組分，然后緩慢加入B組分，并充分?jǐn)嚢鑳山M分（包括側(cè)面和底部），混合后攪拌至少3 min。在施工中，根據(jù)預(yù)備施工的面積計(jì)算適當(dāng)?shù)姆浪畬邮褂昧浚龅浆F(xiàn)配現(xiàn)用，避免造成防水層材料的浪費(fèi)。

在施工過(guò)程中，將攪拌好的環(huán)氧樹(shù)脂均勻地倒在施工面上，用帶齒刮板將防水層均勻地刮開(kāi)，然后再用消泡滾筒將攪拌時(shí)帶入防水層的空氣盡量排出。施工人員隨時(shí)用濕膜卡測(cè)試防水層的濕膜厚度，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試值普遍在1.1～1.3 mm，滿(mǎn)足防水層膜厚大于1.0 mm的設(shè)計(jì)要求。

在施工完成環(huán)氧樹(shù)脂防水層后10 min內(nèi)，按照0.8 kg/m2的用量，采用人工撒播將黏結(jié)層顆粒均勻地拋灑在尚未固化的防水層上，按照單位面積控制黏結(jié)層的用量。

在施工現(xiàn)場(chǎng)成型同條件養(yǎng)護(hù)試件，采用拉開(kāi)法測(cè)試防水層的拉拔強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果如表5所列。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試?yán)螐?qiáng)度3點(diǎn)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為48 h以上，所有測(cè)試值均大于5 MPa，滿(mǎn)足鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)要求。

表5 施工現(xiàn)場(chǎng)拉拔強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果（防水層）一覽表

2.4 瀝青鋪裝施工

分別施工鋪裝上層與下層，高粘瀝青SMA-13的施工過(guò)程如圖6所示，現(xiàn)場(chǎng)采取兩臺(tái)攤鋪機(jī)組成梯隊(duì)作業(yè)，前后兩攤鋪機(jī)相距15m左右。施工現(xiàn)場(chǎng)高粘瀝青SMA-13混合料的攤鋪溫度在165℃左右。

圖6 瀝青鋪裝SMA-13的施工過(guò)程之實(shí)景

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)城市鋼橋點(diǎn)多、面廣、量少的特點(diǎn)，采用新型耐久的鋼橋面鋪裝技術(shù)，分別采用環(huán)氧云母防銹，大劑量無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂防水和熱融顆粒粘接，從而保證鋪裝下部的長(zhǎng)效性。鋪裝采用細(xì)粒式密實(shí)型高粘度瀝青混合料保證密水性、柔韌性、高溫穩(wěn)定、抗滑性能，并利于后期養(yǎng)護(hù)維修。在嘉閔高架南延伸段SW匝道完成了工程應(yīng)用，目前應(yīng)用效果良好。

[1]重慶交通科研設(shè)計(jì)院.公路鋼箱梁橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南[M].北京：人民交通出版社，2006.

U448.36

B

1009-7716（2017）12-0188-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.052

2017-06-30

王浩（1968-），男，上海人，高級(jí)工程師，從事市政工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)工作。