双层钢筋网轻骨料混凝土在桥面铺装改造中的应用

■黄希俊

（南平市公路局延平分局，福州　353000）

双层钢筋网轻骨料混凝土在桥面铺装改造中的应用

■黄希俊

（南平市公路局延平分局，福州353000）

本文结合双曲拱桥桥面铺装改造的工程实例，介绍了双层钢筋网轻骨料混凝土桥面改造的技术特点、设计方案、材料选择及施工工艺，为公路旧桥桥面铺装改造提供了参考实例。

双层钢筋网陶粒轻骨料桥面铺装改造

1　引言

曲港大桥位于福建省南平市延平区G205线K2158+ 141处，是南平市通往三明、顺昌方向的重要交通枢纽，对当地的经济发展做出了巨大的贡献。该桥于1986年建成通车，设计荷载为汽-20。该桥经过30年的运营，加上交通量剧增、超限车辆的影响、双曲拱桥刚柔不一和承载能力安全储备低的结构特点，近年桥面铺装呈现纵横不规则裂缝和腹拱出现不同程度的病害，全桥沥青混凝土桥面破损严重，坑洞多及两桥头铺装有明显的推移，且桥面铺装在拱圈立柱和桥墩顶部横向贯穿裂缝，虽桥面进行了多次更换维修，但仍然反复出现横向裂缝和纵向裂缝。为确保桥梁安全运营，保障过往车辆行人的通行安全，南平市公路局联合福州大学开展重载交通双曲拱桥桥面铺装反复破坏机理研究，根据重载交通水泥混凝土桥面铺装改建项目研究的室内试验研究和理论研究成果，针对该桥桥面铺装的病害，对本桥桥面铺装进行改造。

2　工程概况

根据现场调查及资料显示，该桥桥面铺装原设计为级配碎石桥面，2010年改造成沥青混凝土桥面，桥面铺装厚度为10cm。桥梁荷载试验检测表明：该桥整体刚度较低及承载安全储备有限，全桥技术状况评定为三类危桥。为此，该桥桥面铺装改造方案应综合考虑既能提高桥梁整体刚度又不宜过多增加桥梁恒载，设计方案初步构想为：挖除原桥面铺装，改造为20cm厚双层钢筋网轻骨料混凝土桥面铺装。

3　技术特点

经试验表明，20cm厚双层钢筋网轻骨料混凝土桥面铺装技术能有效的解决双曲拱桥刚柔不一的缺点，并加强桥梁整体刚度和提高桥梁承载能力的改造技术。其施工技术是基层处理后，铺设双层钢筋网，在墩台顶部设置宽翼缘钢梁接缝，再铺筑CL40轻骨料混凝土。其特点是整体刚度大、自重轻、耐久性高、抗震性能好等优点，适合于双曲拱桥的桥面铺装改造。

4　设计方案

桥梁的加固设计和建造须尽可能不破坏原有结构，并避免不必要的拆卸或更换。该选择技术可靠，长期效果，能满足结构耐久性要求［1］。为彻底解决双曲拱桥桥面铺装反复破坏的病害状况，根据提高桥梁整体刚度和尽量不增加桥梁恒载的原则，针对该桥桥面铺装的病害，该工程改造采用以下方案：

（1）增设沥青减震夹层：挖除原桥面铺装后，基层采用5cm厚沥青混合料减震夹层（见下图1），调整横坡为1.5%，并涂上防水层。经试验表明，面层下加设沥青夹层后，面层的荷载应力、弯沉都大大减小了，达到了很好的应力吸收的效果，并且在减震方面的效果也是很明显，大大提高了面层的寿命。

（2）面层：20cm厚双层钢筋轻骨料混凝土桥面铺装，粗集料采用页岩陶粒轻骨料；加入1.2 kg/m3的聚丙烯纤维和3天的早强剂；双层钢筋网加固，底部纵向钢筋直径12mm HRB335钢筋，在10cm的距离，考虑弯曲变形的拱桥空腹部分，导致现有桥面铺装大量破坏，将桥面的上层钢筋间距加密，即在纵桥向钢筋的直径12mm钢筋和顶部7cm的间距设置一根；用直径8mm hpr235钢筋和横向钢筋间距10cm，具体构造见图2。经过试验得知：在面层中加入钢筋网后，荷载应力一部分由钢筋网承担，所以混凝土的应力就相应的减小了。

（3）桥梁主体结构的拱墩部位上设置有枕梁，并在枕梁内设置有固定工字翼缘卡板的固定钢筋网 （见图3），全桥共设置5条工字翼缘接缝。

（4）纵缝间设置拉杆，间距为30cm，设置于桥面铺装中部的位置，以解决纵缝扩张及通车施工干扰的问题。

（5）施工时对照桥面铺装的弯沉值，对局部弯沉值大的部位（即第5跨5#腹拱至桥台左侧约21m长）进行换填处理，开挖拱上填料时，应清理干净原拱上。

（6）根据桥面超高及排水需要，对桥面排水系统进行完善，泄水孔在桥面直线段按5m/个设计，两桥头弯道段在超高内侧按2.5m/个设计，且泄水孔布置遇到人行道挑梁的位置应适当进行调整。

（7）与南平方向桥台相接的路面已开裂下沉，桥面铺装完成后应对下沉开裂的路面进行修复。

（8）因原人行道与挑梁相焊接钢筋腐蚀断裂，桥面改造时在人行路牙石植入M16×140mm膨胀螺栓与桥面钢筋相焊接。

5　材料选择及性能要求

双层钢筋网轻骨料混凝土桥面铺装的材料选择及性能要求均需满足《公路桥梁施工技术规范》（JTJ 041-2000）及《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ 51－2002）相关要求。

5.1轻粗集料

本工程所选的轻粗集料的陶粒颗粒形状为球形。从轻骨料受力的角度和对混凝土拌和物和易性的影响，球形较好。轻骨料的级配和最大粒径同样对混凝土的强度等一系列性能有重要影响。轻粗集料级配是用标准筛的筛余值控制的，而且用途不同，级配要求也不同，同时还要控制最大粒径［2］。级配要求及最大粒径要求见表1。

表1　　轻粗集料级配及最大粒径要求

5.2细集料

由于轻骨料的堆积密度相差很大，且有“全轻”和“砂轻”之分，故砂率用密实状态的“体积砂率”。砂率选择可参见表2。

表2　集料混凝土砂率选数参考

5.3水泥

轻骨料混凝土本身对水泥无特殊要求。选择水泥品种和水泥的强度等级仍要根据混凝土强度、耐久性的要求。不宜用高强度等级的水泥配制低强度等级的轻骨料混凝土，以免影响混凝土拌和物的和易性。

5.4掺和料

为改善轻骨料混凝土拌和物的工作性，调节水泥强度等级，配制混凝土时可以掺入一些具有一定火山灰活性的掺合料，如粉煤灰、矿渣粉等。其中粉煤灰最常用，效果也较好。

5.5拌和水

轻骨料混凝土对拌和水的要求与普通混凝土相同。

5.6外加剂

在必要时，配制轻骨料混凝土可以掺加减水剂、早强剂及抗冻剂等各种外加剂。

5.7钢筋

轻骨料钢筋混凝土的钢筋选用及性能指标，应符合国家标准 《混凝土结构设计规范》（G50010—2002）的规定［3］。宜采用ⅠⅡⅢ级钢筋和 LL550级冷轧带肋钢筋，也可采用Ⅰ冷拉级（d≤12mm）钢筋和乙级冷拔低碳钢丝。

6　施工工艺

6.1桥面开挖

考虑本桥为双曲拱桥，且为边通车边施工，桥面施工应遵循按跨分块施工，严禁半幅多跨同时开挖施工，防止超挖和单边超载对桥梁主体结构造成破坏。

6.2沥青减震夹层

沥青减震层施工过程现场气温不得低于10℃，不可雨中施工，沥青混合料可采用沥青混合料或利用乳化沥青冷拌沥青混合料。摊铺沥青混合料时，应保证均匀、无离析现象，摊铺后人工进行找平，碾压采用12T的双钢轮压路机静态碾压两遍，必须在摊铺后立刻进行压实，确保沥青夹层的平整度及压实度。

6.3宽翼缘钢梁接缝

宽翼缘钢梁接缝的工字翼缘卡板与面板主体结构相连，连接相连桥面，从而提高行车舒适性。钢板均采用Q345q钢，T型钢板的焊接采用开坡口焊缝连接，焊接在面层下混凝土枕梁板底部钢筋，浇筑完混凝土枕梁板后，再布置桥面钢筋，翼缘卡板的两侧需在混凝土浇筑前填充填缝料，防止施工时混凝土堵塞宽翼缘钢梁接缝。

6.4铺设双层钢筋网

铺设钢筋网横、纵向钢筋时应按设计要求排放，钢筋的交叉点应用火烧丝绑扎结实，必要时，可用点焊焊牢。绑扎接头的搭接长度应符合设计及规范要求。钢筋网片的下保护层采用塑料耐压垫块或同强度等级砂浆垫块支垫，呈梅花形均匀布设，确保保护层厚度及网片架立刚度符合设计及规范要求。两层钢筋网片之间按50cm间距布置定位撑筋。

6.5立模

模板安装前，要经精确测量，确保铺装层浇筑宽度、桥面高程、横纵坡度。模板座在砂浆找平层上，后背用槽钢做三角背撑。模板间连接要严密合缝，缝隙中填塞海绵条防止漏浆。铺装混凝土浇筑前，模板内侧要涂刷隔离剂。

6.6轻骨料混凝土浇筑

本工程宜采用混凝土搅拌车运输，禁止采用自卸车运输，防止浇筑混凝土时破坏钢筋网。混凝土浇筑要连续，采用人工布料、摊铺时，应用锹反扣，严禁抛掷和搂耙，靠边角处应先用插入式振捣器顺序振捣，辅助布料。混凝土一次插入振捣时间不宜少于20s，使粗细骨料分布均匀后，再用平板振捣器纵横交错全面振捣，振捣面重合100mm～200mm，一次振捣时间不宜少于30s。直至水泥浆上浮表面。

6.7抹面

（1）一次抹面：振捣梁作业完毕，人工采用木抹子进行第一次抹面，用短木抹子找边和对桥上排水口、手孔井进行修饰抹平。第一次抹面应将混凝土表面的水泥浆抹出。

（2）二次抹面：混凝土初凝后、终凝前，采用钢抹子进行二次抹面。施工人员可在作业面上平铺木板作为操作台，操作时应先用3m刮杠找平，再用钢抹子收面。

6.8拉毛

二次抹面后，选用排笔等专用工具沿横坡方向轻轻拉毛，拉毛应一次完成，拉毛和压槽深度为1mm～2mm，线条应均匀、直顺，面板平整、粗糙。

6.9养生

混凝土拉毛成型后，采用保水材料覆盖，开始养生时不宜洒水过多，可采用喷雾器洒水，防止混凝土表面起皮，待混凝土终凝后，再浸水养生。养生期保证7d以上，在强度达到设计要求后开放交通。

7　结束语

据我们公路部门统计一般桥面铺装的造价约180元/m2，在重载交通的运行下使用寿命普遍较短，通过本研究成果的应用后，按目前已改造桥面铺装的的效果来看，已安全、高效的运行近四年，比原先的桥面铺装寿命提高了3倍。并且从现场情况来看，桥面铺装的效果良好。采用轻骨料双层钢筋网的桥面铺装，在造价上约350元/m2，相比较以往的桥面铺装造价，略微高点，但极大地延长了桥面铺装的使用寿命，另外，桥梁改建时的半幅施工直接影响了交通服务质量，重建时甚至关闭交通，致使桥梁所在的公路也相当于无法使用，造成了巨大的经济损失。本次轻骨料双层钢筋网桥面铺装技术成果的应用，显著延长了桥面铺装的寿命，提高桥梁畅通运行的能力，不仅产生显著的经济效益，也为公路全面畅通工程作出贡献。

［1］叶志雄.关于公路桥梁加固新技术的探讨［J］.科技信息.2009（29）.

［2］JGJ 51－2002，轻骨料混凝土技术规程［S］.

［3］JGJ 12－2006，轻骨料混凝土结构设计规程［S］.