一种新型的钢箱梁桥面铺装体系的应用

王建军

摘要：目前钢箱梁桥面铺筑一般由防锈层、粘结层、沥青混合铺筑层构成，在国内现在常用的方法有三大类，第一类是以德国、日本为代表的高温拌合浇筑式沥青混合料，第二类是以美国为代表的环氧树脂沥青混合料，第三类以中国为代表的剪力钉+高韧高强轻集料混凝土。以上工艺各有优缺点，本文介绍的是与上述工艺不同钢箱梁桥面铺装体系，改性环氧树脂薄层+SMA沥青混合料。该工艺施工简单，机械化投入少，施工工期短，施工成本低的特点。

Abstract： At present， the steel box girder bridge deck is generally composed of a rust-proof layer， an adhesive layer， and an asphalt mixed pavement layer. There are three types of methods commonly used in China now. The first type is high-temperature mixing cast asphalt mixtures represented by Germany and Japan， the second type is epoxy asphalt mixtures represented by the United States， and the third type is shear nails + high toughness high-strength lightweight aggregate concrete represented by China. Each of the above processes has advantages and disadvantages. This article introduces a steel box girder deck pavement system different from the above process， a modified epoxy resin thin layer + SMA asphalt mixture. This process has the characteristics of simple construction， less mechanization investment， short construction period and low construction cost.

關键词：防锈层;粘结层;沥青混合层;高温拌合浇筑式沥青混合料;环氧树脂沥青混合料;剪力钉+高韧高强轻集料混凝土;改性环氧树脂薄层+SMA沥青混合料

Key words： anti-rust layer;bonding layer;asphalt mixture layer;high-temperature mixing cast asphalt mixture;epoxy resin asphalt mixture;shear nails + high-toughness and high-strength lightweight aggregate concrete;modified epoxy resin thin layer + SMA asphalt mixture

中图分类号：U443.33                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）04-0151-03

0  引言

莞番高速公路桥头至沙田段施工第14合同段，主线桩号K55+315～K63+508.161，路段主线长约8.193km。共设置主线桥7656.4m/5座;匝道共设置涵洞9道，全线共设置互通式立交3处（厚街南互通、沙田东互通、沙田枢纽互通）。本项目设计钢箱梁桥五座，分别为厚街1#高架桥、厚街南互通A匝道、厚街南互通B匝道、厚街南互通C匝道、厚街南互通D匝道，共计总面积5556m2。

1  设计钢箱梁桥面铺装结构层体系

莞番高速钢箱梁桥面采用4cm上面层+4.5cm下面层的双层SMA-13+1.5cm厚改性环氧树脂薄层的铺装结构体系。

2  各类材料的技术要求和参数指标

本工程所用的主要原材料有：聚氨酯改性环氧树脂、精选粒径为3～5mm的硬质辉绿岩碎石和热熔型改性环氧树脂，细粒式改性沥青混合料SMA-13。

2.1 聚氨酯改性环氧树脂

由于钢箱梁桥面铺装的受力特性，对桥面铺装材料提出了更高的性能要求，由于钢材的热传导快，要求铺装材料工作温度在-20～80℃的范围内，聚氨酯改性环氧树脂具有环氧树脂材料强度高、粘结力强，适应该温度状态下的优势;同时也体现了聚氨酯材料高韧性的优势。

①优良的粘接性能和随动性能。

聚氨酯改性环氧树脂对钢结构的粘结力比常规环氧强更多，适应各种温度。且具有良好的柔韧性。

②全面的保护功能。

聚氨酯改性环氧树脂不吸水，具有隔水功能。抗化学侵蚀能力强，能够完全保护钢桥面板不受腐蚀。

③结构轻薄。

聚氨酯改性环氧树脂铺装层薄，质量轻，可有效减轻桥梁负重，可延长桥梁使用寿命。

④施工便捷。

本产品施工方便、主要以人工为主，机械辅助，施工工序简单，造价低。养护和维修过程非常便捷。

⑤绿色环保。

该产品中不挥发，不溶解，完全固化，对环境无影响，符合绿色、低碳、环保的理念。

2.2 防水粘结用热熔型改性环氧树脂

热熔型改性环氧树脂是针对沥青铺装专用防水粘层系统。它是专门为高速公路和桥梁铺设开发的超高柔韧性、超高粘结强度和优良防水性的聚合物材料。粘层系统在较短时间内初期硬化后，可以满足施工车辆的通行和交通;在加铺热沥青混合料时能迅速熔化和低粘，通过压路机碾压后树脂材料可与沥青混合料更好的浸润和贴合以实现更优良的粘接作用。热沥青混合料提供的热量可二次促进树脂材料的固化和硬化，提高粘结性能。热熔型改性环氧树脂材料的优异柔韧性能是防水可靠性的根本保障。

2.3 辉绿岩

铺装层骨料选用辉绿岩，粒径控制在3-5mm，该石料被广泛用于港珠澳、虎门二桥等项目，其石料选材严格，加工前已剔除软弱皮壳，干法去塵。压碎值小于10%，含泥量小于0.5%。

2.4 沥青

SMA-13上面层采用SBS（I-D）类的改性沥青，针入度（25℃，100g，5s）40-60，沥青和改性剂的质量符合规范和设计要求。

2.5 集料

上面层集料由贵港市高速矿业有限公司提供，所用木质纤维供应厂家为深圳弘路实业有限公司。上面层使用辉绿岩，集料采用石质坚硬、洁净、干燥、表面粗糙、无风化、无杂质、有棱角优质石料颗粒，集料的粘附性达到5级，当达不到要求时，应掺加水泥、消石灰等抗剥落剂措施，其用量经试验确定。

2.6 矿粉

矿粉选用龙门县平陵镇丰帆石灰粉厂生产的矿粉。经检验该矿粉符合施工图设计文件及《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004 “沥青混合料用填料质量要求”。

3  施工方法和工艺流程

3.1 基面清理

在进行钢桥面板清洗前，先进行外观检查，确保其表面无焊接及钢板缺陷，并记录其表面上的锈蚀及污染程度与位置。把严重污染赃物，先用手动工具铲除。把严重油污的地方，以除油剂作局部清洗，处理后的基面要求平整、干净、干燥、粗糙度与构造深度满足设计要求。

3.2 桥面抛丸

采用抛丸机对桥面铺装工作面进行抛丸处理，钢桥面抛丸除锈达到清洁度Sa2.5级、粗糙度50～100μm。边部或机械抛不到的位置采用手工打磨。抛丸施工区域禁止穿行。

3.3 防腐层施工

防腐防水层施工要紧跟抛丸施工后面，间隔不大于2小时，在正式施工前需要采用高压空气吹风机（森林灭火器）处理清扫。并对可能受树脂污染的栏杆或者防撞墙等表面用塑料薄膜、胶带或纸带粘贴覆盖保护起来。

树脂拌和可以采用电动搅拌器在钢桶内拌和，也可以采用无气喷涂机机械拌和，优先选用机械拌和，这样可以把设备和材料都放置在卡车上，边走边供料，混合好，计量称重，再撒布于工作面上。

3.4 环氧树脂铺装层施工

施工前对基面即防腐防水层表面进行清洁和清扫，不能有污渍和油污。并对可能受树脂污染的栏杆或者防撞墙等表面用胶带或纸带粘贴覆盖保护起来。同时标记出每次树脂拌和数量对应的施工长度。

下层环氧树脂薄层的树脂用量为2.0±0.2kg/m2，骨料撒布量为10kg/m2，等20～60秒钟待环氧树脂自流平后;再过量撒布骨料，骨料撒布要求厚度均匀并100%全覆盖，不能露底基面。

骨料清扫，尽量使用清扫设备和吸尘器。回收的骨料应安排专人负责检查其是否干净、无杂质，以方便再次使用。

上层环氧树脂薄层的树脂用量为4.0±0.2kg/m2，骨料撒布量为15kg/m2人员配置和材料准备与下层一致。不同之处是材料用量大，每天的施工面积加大。

如遇桥面坡度较大，流淌过快时，下层环氧树脂薄层按施工效果添加30～60目石英砂，增加树脂混合液的粘度，已满足平整和均匀要求。石英石起始用量通过试铺确定树脂和石英石的比例，但此比例不是一成不变，因为施工的坡度在变、树脂的粘度随温度也在变化，故前后场保持沟通，随时调整石英石的添加比例，石英砂的使用原则：尽量少用，防止施工流淌即可。每平方米的树脂用量必须保证，网格法控制，局部尽量均匀但用总量控制验收。

待骨料清扫后，用树脂、石英石和0.5mm～1mm的红色陶瓷颗粒对所有边角进行勾缝整形。树脂用量每次不要超过3kg，用手枪钻和小钢桶，搅拌时间控制在5min内。出料细纱布过滤掉过于树脂，分发给勾缝人员，尽快使用，理论上在15分钟内完成。

3.5 热熔型改性环氧树脂防水粘层

待完成环氧树脂薄层施工后，工作面养护和清扫结束后，在气温>15℃、空气相对湿度小于85%的条件下，使用双组份喷涂设备或者滚涂方式完成防水粘层施工。防水粘层树脂用量按照1.5±0.3kg/m2控制。

3.6 改性沥青混合料施工（SMA-13）

待热熔型改性环氧树脂防水粘层施工完成后，养护48小时，开始施工改性沥青混合料（SMA-13），采用摊铺机一次性摊铺完成，配套合理的压路机进行碾压，施工工艺与常规沥青混合料相同，待下次沥青温度达到常温时，撒布SBS改性沥青粘层油，铺筑上层沥青混合料面层（SMA-13）。

4  改性环氧树脂薄+SMA钢桥面铺装的特点

目前，国内的钢桥面铺装方案主要采用双层SMA、浇筑式沥青混凝土+SMA、环氧沥青混凝土等方案，这三种施工工艺在一定程度上延缓了早期病害的发生，改善了桥面铺装的使用性能，提高了使用寿命，但其实际使用寿命有待进一步提高，后期的维修和保通措施还有待完善和开发。为此本项目通过引进国外先进铺装技术和材料技术，同时结合广州黄埔大桥的成功案例，采用了与之一致的铺装体系即：聚合物改性环氧树脂薄层加铺SMA的钢桥面铺装技术（简称ES）。

聚合物改性环氧树脂薄层是一种由聚氨酯改性环氧树脂作为粘结料涂刷于路表，其上撒布高强度的抗滑骨料，待树脂固化反应后树脂结合料作为连续相，骨料为间断相并悬浮于结合料的聚合物混凝土，最终实现为一种高韧性、高强度、高抗剪的功能层。热固型改性环氧树脂薄层不但具有此“三高”能力，同时还具有耐高温、隔热的能力，这些理化特点正是实现沥青铺装于钢桥面板的界面过度需要。特别需要强调的是环氧树脂薄层施工的工艺相对简单可靠，质量控制相对准确可靠，故可以很好的实现设计师的设计意图和设计目标。

参考文献：

[1]JTGB01-2014，公路工程技术标准[S].

[2]JTGF80/1-2017，公路工程质量检验评定标准[S].

[3]TGF90-2015，公路工程施工安全技术规范[S].

[4]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[5]CJJ1-2008，城市道路工程施工与质量验收规范[S].

[6]GB50728-2011，工程结构加固材料安全性鉴定技术规范[S].

[7]广东省高速公路建设标准化管理指南[S].

[8]广东省高速公路工程施工安全标准化指南.