钢桥面超高性能混凝土铺装施工技术

陈 伟

（上海公路桥梁（集团）有限公司,上海市 200433）

0 引言

某城市高架道路的一条入口匝道为曲线钢梁段，原桥面采用沥青铺装。由于该匝道交通繁忙且多为重载车辆，因此导致沥青铺装层出现了严重的推移和拥包现象，从而危害到桥梁结构及行车安全。为了避免类似病害再次发生，在维修时就必须提高桥面铺装与钢梁面的结合性，同时提升桥面整体刚度，故最终决定采用超高性能混凝土作为桥面铺装来代替传统的沥青铺装。

1 工艺原理

传统的沥青铺装为直接在钢梁表面摊铺沥青玛蹄脂（SMA）混合料或者浇筑式沥青（GA）混合料等。其沥青铺装层依附在钢梁上，本身强度很小，因此抗压强度、抗拉强度等指标通常不作为沥青混合料的技术要求。根据相关试验，普通沥青混合料的强度指标基本如表1所示。

表1 沥青混合料的强度指标

超高性能混凝土工艺为在钢梁表面直接浇筑8 cm超高性能混凝土作为铺装结构。其混凝土材料为一种超高性能水泥基复合材料，按照一定的工艺加水拌合，硬化后具有高强、高延性等类金属特性。该材料性能如表2所示。

表2 超高性能混凝土性能指标

混凝土与钢桥面的结合采用焊接抗剪钉的方式（剪力钉直径16 mm、长45 mm），间距 400 mm×400 mm；再在上面铺设直径12 mm的钢筋网，钢筋网间距40 mm×40 mm。这一组合通过密布剪力钉加强混凝土与钢桥面的结合，密布的钢筋网加强铺装层的强度。这些布置充分利用了超高性混凝土高强度、高流动性的特点。

2 施工方案

2.1 施工流程

本工艺的施工流程如图1所示。

2.2 施工工艺

2.2.1 道路封闭及原有沥青层铣刨清理

（1）钢桥面修复前，先按照交警部门以及相关规范要求，进行施工区域的围封，由专业设施单位统一进行道路封闭工作。

图1 施工流程图

（2）道路封闭完成后用沥青铣刨机将原钢桥面上的沥青混凝土铺装层铣刨干净，原钢梁表面的抗剪钢筋予以保留利用。

（3）钢桥面沥青混凝土铣刨完毕后统一采用水刀将抗剪钢筋部位残余沥青混凝土以及钢梁顶面黏结层破除干净。

（4）水刀破除工作完成后，对钢梁表面进行清理，清理干净后进入下一道除锈工序。

2.2.2 钢桥面除锈

（1）由于除锈面积只有339 m2，工程量较小，因此采用手工除锈配合角向磨光机的方式进行除锈工作，除锈标准达到St2。

（2）除锈前先安排人工用刮刀或铲刀去除疏松油漆和厚的铁锈层。

（3）使用粗硬毛的机械钢丝刷和纸制砂轮，对设施的表面进行对角打磨，并且使打磨的表面尽可能粗糙。

（4）对于设施的边角部位，采用角磨机或人工用平锉刀等工具进行处理。

（5）打磨完成后，用棉纱对除锈后的钢桥面进行整体擦拭清洁，并用压缩空气吹除微尘。

（6）钢梁表面处理完之后，经各方检查验收达到St2等级。

2.2.3 焊接剪力钉

（1）在钢梁表面焊接16 mm×45 mm剪力钉，间隔400 mm×400 mm，施工前先进行放线定位。

（2）施焊时配备专用的栓焊设备，配备JSS2500型栓焊机以及A-88J型焊枪，使用时严格控制焊接时间，同时加强对栓焊设备的维护和保养，确保其保持良好的焊接性。

（3）施工时严格按照栓钉焊接工艺要求。

2.2.4 钢筋施工及传感器布置

（1）钢筋施工前在场外预制钢筋网片，使用时运至现场搭接、绑扎。

（2）现场钢筋施工时，首先在桥面上进行放线定位，确定钢筋网片位置及其接头布置。

（3）钢筋现场绑扎之前先核对网片的形状、尺寸及接头位置，绑扎用22号镀锌铁丝。

（4）为了保证钢筋的保护层厚度，采用塑料保护垫块固定在钢筋下方，确保厚度均匀。

（5）标线定位、固定应变和温度传感器，将引线固定并牵引到桥边采集设备处。钢桥面板上的传感器直接在焊接剪力钉前完成固定安装，铺装层中的温度传感器及铺装层表面的传感器根据传感器布置方案浇筑到预制混凝土垫块中，用于控制埋置高度。

2.2.5 模板施工

（1）由于匝道横向坡度2%，纵向坡度5%，超高性能混凝土施工流动性大，因此采用倒模的方式进行施工。混凝土浇筑前需在钢桥面的两边和中间采用40 mm×40 mm槽钢安装三道轨道作为顶模滑动轨道，轨道上铺设20根200 mm宽槽钢，以此作为控制，每次施工4 m宽。混凝土浇筑时每10根为一组，随浇随移动。槽钢之间采用螺栓连接，在下部混凝土不流动情况下由下向上依次倒模移动。桥面上焊12 mm对拉螺栓防止槽钢上浮，轨道槽钢随浇随取。模板平整度控制在5 mm以内，达到沥青路面标准。

（2）混凝土的施工厚度通过三道槽钢轨道来控制，每隔1.5 m在钢桥面上焊接12 mm螺栓用于固定轨道。混凝土成型不流动后松掉螺栓取出轨道，采用人工修补平整。

（3）由于超高性能混凝土的流动性好、密实度高，因此模板接缝必须严密。槽钢与槽钢间采用夹双面胶的方式进行密封处理。

（4）顶模覆盖前再次用压缩空气对钢桥面进行清洁。

（5）移动倒模必须严格控制时间，防止后浇筑的混凝土材料流淌到已浇筑的混凝土面上。

2.2.6 混凝土浇筑施工

（1）混凝土浇筑前先对钢筋、模板及检测系统进行检查，验收合格后方可浇筑。

（2）混凝土的浇筑量为26 m3，采用两台50型搅拌机进行现场自拌以及一台P80泵进行泵送。根据搅拌机械和输送泵性能结合实验浇筑的情况，浇筑时间为24 h。因为混凝土需要连续施工，所以安排工人分两班连续作业。考虑到超高性能混凝土的黏稠度比较大，可能造成搅拌设备和输送设备故障，因此另外准备搅拌机和输送泵各一台作为备用。

（3）超高性能水泥基复合材料拌合前，各种施工设备必须调试完好，材料准备到位且输送管必须先润管。材料的搅拌作业由专人负责，技术人员旁站监督指导，严格按照浇筑配合比进行搅拌浇筑。

（4）超高性能混凝土的流动性良好，因此按照自下往上、先低后高顺序浇筑，混凝土浇筑不留施工缝，一次成型。

（5）混凝土为自流平状态，无需特别振捣，但可采用小型振动棒进行震动，加快混凝土延展。顶模部位通过人工利用榔头轻轻敲打槽钢，便于排放气体。

（6）混凝土在初凝后及终凝前采用压纹机在混凝土表面刻纹，刻痕深5 mm，宽5 mm，槽中心距22 mm，刻纹需做到整齐、统一、美观。

（7）混凝土浇筑完后铺设双层塑料薄膜进行养护。

超高性能混凝土的施工与普通混凝土相比有较大区别。在拌合供料方面，普通混凝土通常需要添加水泥、粗骨料、细骨料、水和外加剂等材料，供料拌合过程比较复杂；而超高性能混凝土为单一粉末状材料，只需加水拌合即可。在混凝土输送方面，普通混凝土通常需要用泵车等大型设备泵送；而超高性能混凝土只需用小型泵即可输送。在振捣方面，普通混凝土通常需要用平板振捣器或者振捣棒进行振捣；而超高性能混凝土完全无需振捣。

3 结语

该匝道段使用超高性能混凝土（UHPC）作为桥面铺装后，经过两年多的重载交通运行，未发现明显疲劳破坏状况，其表面无明显磨损、开裂现象。通过期间定期的监测数据采集分析，证明超高性能混凝土铺装层与钢桥面结合良好，无推移脱空现象，桥面整体受力均匀。可见，相较于传统的沥青铺装，该工艺显著提高了桥面铺装与钢梁面的结合性，大幅提升了桥面整体刚度。