余全永
(河南省許平南高速公路有限責任公司,河南 平頂山 467211)
常規(guī)瀝青混合料作為鋼橋面鋪裝不容易獲得預期的使用效果,有不少的橋面鋪裝投入運行不久即出現推移、開裂、坑槽等病害。因此,鋼橋面鋪裝一直以來是國內外公認的一項技術難題。縱使出現了以美國為代表的環(huán)氧瀝青和以英國、日本為代表的澆筑式瀝青鋪裝層,在一定程度上解決了這一問題,但是由于施工養(yǎng)護周期長、需要專用施工設備和費用昂貴等方面的限制,在鋼橋養(yǎng)護方面應用較少。2005年我國自主研發(fā)的EBCL+AC+SMA鋼橋面鋪裝層結構開始應用于西陵長江大橋,達到了預期結果;2007年左右發(fā)展為ERS鋪裝層,并逐漸走向技術成熟。鑒于ERS鋪裝層在南方很多大跨徑鋼橋上的應用取得成功,其作為一項在河南省內的新技術、新材料和新工藝,被引進并應用在鹽洛高速某鋼箱梁橋上。
結合鋼橋面鋪裝養(yǎng)護的特點及對鹽洛高速公路某鋼橋面鋪裝病害處治工程鋼橋面鋪裝局部產生的不同病害分析,綜合考慮價格成本、施工便宜性、方案技術性能、交通封閉壓力等多種因素,合計將原鋪裝層全部銑刨,重新鋪筑ERS鋪裝層,以延長鋼橋面鋪裝病害處治工程鋼橋面鋪裝的使用壽命,確保行車安全ERS鋼橋面鋪裝由EBCL+RA+SMA組成,EBCL(Epoxy Bonding Chips Layer)作為防水抗滑黏結層,主要起到保護鋼板并提高界面剪切強度的作用;RA(Resin Asphalt)作為剛度過渡層,主要起到剛度過渡、均布承載和隔溫的作用;SMA作為表面功能層,主要起改善行車舒適性的作用。
ERS施工流程:破除清理→拋丸(噴砂除銹)→EBCL施工→RA10施工→拋丸及二階環(huán)氧樹脂黏層→高彈SMA13施工。EBCL、RA膠料和二階環(huán)氧樹脂黏層施工期間環(huán)境要求:環(huán)境溫度不低于10℃,空氣相對濕度不高于85%,鋼板表面溫度不低于空氣露點溫度3℃,風速不高于10m/s。
鋼橋面原鋪裝采用雙層密級配改性瀝青技術,鋼橋頂板采用環(huán)氧富鋅漆作防腐涂裝,防水黏結層采用殼牌SBS改性黏性瀝青,鋪裝單層厚度均為3.6cm,總厚度為7.2cm。
采用人工切縫,確定施工區(qū)域,然后采用機械開挖,對于機械清理不到的工作界面四周剩余結構層,采用電鎬和鐵鑿利用人工方式清除干凈。由于殘留結構層與鋼板黏結非常牢固,清理極其困難,挖除清理工作難度很大,經研究討論后采用了“溶劑清洗+鏟除”方法清除鋼板剩余黏結層,保證鋼板盡可能完好,最后對界面進行清除處理,保證界面整體的潔凈。
(1)拋丸前應選擇至少預計有10h以上的晴好天氣,噴砂除銹前先用剛性纖維刷或鋼絲刷除掉鋼板表面層的松散物,再用鏟子刮掉附著的瀝青黏層,對局部油污使用堿性清洗劑(如磷酸三鈉)清洗,并用清水沖洗干凈;確保鋼板清潔、干燥、無污染,無焊瘤、飛濺物、針孔、飛邊和毛刺等,鋒利的邊角應處理成半徑不小于2mm的圓角。
(2)鋼板面清理干凈后,針對工作面寬度配備2臺及以上拋丸設備并行直線拋丸,每次行走距離不超過50m,作業(yè)應連續(xù)勻速,作業(yè)搭接寬度至少5cm,往返多次直至將整個工作面處理完畢;對于拋丸機無法處理的邊緣區(qū)域,可采用手提式打磨機作業(yè);前者清潔度必須達到Sa2.5級要求,后者清潔度應達到Sa3.0級,粗糙度應達到80~120μm。拋丸作業(yè)完成后,應將散落的鋼丸和鋼砂回收并進行全面清掃。
(1)先將拋丸處理后鋼板表面的塵埃、雜物清除干凈,以確保作業(yè)面干凈、無污染。在下雨、結露條件下及表面有水及污染物情況下,不允許黏結劑灑布施工。施工時鋼板高于露點溫度3℃以上。
(2)EBCL層涂布由一次刮涂成型,為更加有效地控制EBCL涂布量,施工人員在施工作業(yè)區(qū)范圍內,用色筆采用畫點方式點畫出1.5m×1.3m的網格線。根據網格面積和設計涂布量進行單網格內的涂布,同時按每一施工段的EBCL膠料總用量進行復核。
(3)使用EBCL膠料時,先對A組分和B組分單獨攪拌30s,然后由專門的技術人員嚴格監(jiān)督按照廠家提供的EBCL膠料A、B組分比例進行混合,并做好EBCL膠料混合質量記錄,采用電動攪拌機人工攪拌均勻,攪拌時間按照50~60s控制。涂布量按照0.9~1.1kg/m2控制,專人用量杯稱好EBCL膠料用量,然后倒在鋼板的網格內,由操作工人均勻地將EBCL膠料刮涂在網格里。
(4)EBCL刮涂均勻后,立即撒布一層3~5mm單粒徑的石子,使之完全與EBCL膠料一起固化,石子撒布由專門的熟練工人進行,撒布后的碎石表面做到碎石分布均勻、滿布不重疊、無堆積,石子的撒布量按滿布的80%控制。
(5)施工結束后,施工人員對場內剛結束的EBCL層進行封道處理,避免施工車輛對EBCL層進行擾動,破壞EBCL層整體強度。
(1)RA10所用膠料由定量包裝的A組分和B組分組成。在進行膠料A、B組分混合前,用電動攪拌機將A、B組分單獨攪拌,攪拌30s,再將A、B組分抽送至已經提前準備好的拌合桶中繼續(xù)攪拌,同時將聚酯纖維加入,聚酯纖維的摻加量為混合料的3‰(重量比),干拌時間控制在10~15s,結束后直接倒入拌鍋內,濕拌時間控制在不少于60s,以混合料均勻無花白料為準。RA10膠料每次拌合用量為80kg,油石比采用8.5%,礦料用量為941.2kg,每拌總量為1021.2kg。RA混合料攤鋪前,應先在EBCL層上涂布一層RA膠料,作為RA10層和EBCL層的結合層、防水層,用量控制在0.3~0.5kg/m2。
(2)攤鋪前應通過實驗段確定松鋪系數和攤鋪速度等參數,攤鋪宜采用平衡梁方式進行控制,碾壓宜采用輪胎壓路機和鋼輪靜壓的碾壓方式。該工程采用的輪胎壓路機單獨碾壓,在碾壓1~2遍后,即可在表面撒布30%~40%的5~10mm的潔凈碎石,再碾壓3~4遍。碾壓結束后進行養(yǎng)生直至達到強度要求,養(yǎng)生期間一切車輛不得通行。
在冷拌環(huán)氧瀝青混凝土強度達到完全固化狀態(tài)的30%時,對RA10混凝土表面進行噴砂處理,清除RA10表面的油膜及其他雜物,粗糙RA10層表面,粗糙化后的RA10冷拌環(huán)氧瀝青混凝土表面的構造深度在0.5mm以上;全部拋丸結束并清理干凈后,進行二階環(huán)氧樹脂膠的涂布,用量控制在0.7~0.9kg/m2。在其達到固化前,禁止一切行人及車輛進入。
攤鋪采用自動伸縮型攤鋪機進行現場攤鋪,在攤鋪前將攤鋪機熨平板加熱到110℃,以確保起步鋪面不出現拉毛現象。攤鋪前派專人對下承層進行檢查并清掃,確保黏結層表面清潔。
攤鋪過程中攤鋪機根據銑刨寬度進行自動調整,現場攤鋪寬度為一車道寬度,采用非接觸式平衡梁方式進行鋪面平整度控制;攤鋪機夯錘強度為4級,振搗器振級為4級,攤鋪速度為2m/min,攤鋪過程中勻速行駛、避免離析,保持鋪面均勻一致。
高彈改性瀝青SMA混合料出廠溫度180~190℃,運到現場料溫不低于170℃;為防止混合料表層遇空氣結成硬殼,運料車側需壁增設保溫棉、頂面加蓋棉被和篷布;碾壓宜采用鋼輪+膠輪+鋼輪的方式進行,鋼輪靜壓2~3遍,膠輪碾壓3~4遍,最后用鋼輪壓路機收面。碾壓進行到一定程度,及時使用3m直尺進行平整度測量,對不合格部位及時進行補壓。
(1)養(yǎng)護工程施工應進行動態(tài)設計。開始設計時,對橋面鋪裝層檢測點開挖布點沒有代表性,設計厚度依賴于建設單位提供的原始鋪裝層厚度進行設計。而現場實際開挖過程,鋪裝厚度超出設計厚度,導致工程量的變更。
(2)作為一項養(yǎng)護項目,在確定該項目之初監(jiān)理單位應該積極主動聯系設計單位收集相關資料并進行學習。
(3)不利環(huán)境條件下施工,對膠料進行加溫處理(熱風機),涂布后宜采用大棚進行覆蓋密封,利用燃油式加熱器和電熱毯組合的方式進行加溫。
(1)施工環(huán)境室溫控制在25℃,空氣濕度不高于85%;EBCL層、RA層和二階環(huán)氧樹脂黏結層養(yǎng)生期一般為2d。
(2)EBCL層可通過拉拔試驗確定其強度是否滿足要求,拉拔強度不低于10MPa。
(3)RA層的強度可通過隨橋養(yǎng)生試件的馬歇爾性能測試進行判斷,一般達到完全固化強度的30%即可進行下一道工序。