钢箱梁桥面环氧沥青材料铺装施工工艺研究

高 琦

(山西省公路局大同分局， 山西 大同 030700)

0 前 言

在大跨径斜拉、悬索等复杂桥型结构中，为了降低全桥主梁自重，并保证较高的承载性能和抗弯、扭变形刚度，钢箱梁节段被广泛应用。但在全桥合龙后和正式通车前，必须在钢箱梁桥面铺设桥面铺装系，一方面能更好地实现上部车辆荷载的传递和扩散，另一方面能够提高钢箱梁表面的密封性和耐久性，最大程度保护钢箱梁节段，延长钢箱梁结构的服役寿命。在桥面铺装工程中，技术人员经过长期的工程实践，开发了诸如浇筑式沥青混凝土铺装系、SMA沥青混凝土铺装系、改性沥青混凝土铺装系及环氧沥青混凝土铺装系等众多成熟、可靠的钢箱梁桥面铺装层结构及配套施工技术。在具体应用过程中，不同铺装系的性能各具优势且也存在不同的缺陷；相较于其他铺装层结构，环氧沥青混凝土铺装层结构在强度刚度、耐久性、温稳性及抗疲劳性等方面显示出较高的综合优势，被广泛应用在不良环境条件下的大跨径钢箱梁结构中，并取得较好的工程应用反馈。

由于环氧沥青混凝土铺装层在施工过程中对外界环境变化要求较为苛刻，且现场施工难度较高，为了保证环氧沥青混凝土铺装层的施工质量，确保环氧沥青混凝土铺装层能够充分发挥出自身优势，必须制定一套行之有效的施工方案，并应做好现场施工质控工作。

1 铺装系特性及分层结构形式

1.1 钢箱梁桥面环氧沥青混凝土铺装系特性

由于钢箱梁桥面的设计高程一般较高，加之钢材的导热性明显高于混凝土材料，在极端天气条件下，钢箱梁局部温度可达80℃，环氧沥青混凝土在高温环境下仍然可以保持较高的稳定性，且稳定性与时间之间呈现出明显的正相关关系，因此，非常适用于钢箱梁桥面。同样，在极端低温条件下，钢箱梁连同桥面铺装系将出现不同程度的收缩变形，由于材料模量差异较大，协调变形程度较低，层间出现内应力，环氧沥青混凝土铺装在低温条件下的内应力值总体较低，低温性良好。分析疲劳试验研究结果发现，环氧沥青混凝土的疲劳寿命反映良好，除了能够更好地实现荷载传递和扩散外，还能补强正交异型钢板。但与传统沥青混凝土铺装材料相比，环氧沥青混凝土在拌和、运输及摊铺压实过程中对温度和时间要求苛刻，任何环节出现问题，均会影响沥青混合料质量。此外，为了提高沥青混凝土的各项性能，环氧沥青混凝土中需要添加大量的改性剂，改性剂价格高于沥青混合料本身，导致环氧沥青混合料的综合成本明显高于一般沥青混合料，虽然首次投资较大，但环氧沥青混凝土路面的耐久性和抗疲劳特性较好，后续养护费用较低，因此，环氧沥青混凝土路面的长期成本较低。

1.2 钢箱梁桥面环氧沥青混凝土铺装系分层结构形式

根据钢箱梁桥面铺装系的设计要求差异，结合桥面车辆荷载特点及设计等级，综合考虑交通量及工程成本等因素，桥面铺装系可分为单层铺装和双层铺装两种，极个别特殊桥梁会出现多层铺装结构，但较为少见，本文不做探讨。根据层间材料差异性，可细分为同质双层和异质双层两种。常见的单层铺装、同质双层铺装及异质双层铺装结构形式见图1。

图1 铺装结构形式

分析图1可知，同质单层桥面铺装系最为常见，也是应用范围最广的铺装形式之一，同质单层铺装结构和同质双层铺装结构一般应用在跨径小于1 km的桥梁结构中；异质双层铺装结构一般多见于沥青玛蹄脂混凝土层和浇筑式沥青混凝土层组合结构中，由于环氧沥青混凝土材料的特性与一般沥青混凝土材料的特性差异较大，因此，环氧沥青混凝土组合结构层基本应用在同质双层铺装结构形式中。目前，国内大跨径桥梁桥面铺装结构中，同质双层环氧沥青混凝土结构层最为常见，且层间粘结材料也使用环氧沥青材料。从使用功能和后续养护角度分析，双层桥面铺装结构在后续养护过程中，一般仅限于养护上面层，面层养护施工不会伤及防渗粘结层和防锈层，因此，长期服役状态下的性价比较高；相反，单层铺装结构在后续养护过程中，均会伤及防锈及抗渗粘结层，工程经济性较差。

2 钢箱梁桥面环氧沥青混凝土铺装施工工艺

2.1 施工前期关键施工工艺分析

由于环氧沥青混合料属于温度敏感型材料，在拌和及运输过程中必须严格控制温度，在拌和前应将不同组分分别提前泵送至储油罐内，储油罐必须具备恒温控制功能，不同组分材料分别加热并恒温控制在85℃～90℃和125℃～130℃，拌和矿粉材料应恒温控制在110℃～125℃的热料仓内，保证组分拌和前的质量可靠性；拌和过程中，单盘拌和时间应控制在1 min左右，且拌和前应先充分干拌，干拌时间不能少于5 s，矿粉应均匀地裹覆在成型的环氧沥青混合料上，不能出现“花料”和“死料”。运输过程应保证通畅性和连续性，拌和完成的环氧沥青混合料运输时间不能超过0.5 h，为了防止环氧沥青混合料集料离析，装载后的环氧沥青混合料不能中途换车，运输至施工现场的环氧沥青混合料应及时与摊铺机械对接，保证运输和摊铺施工的无缝衔接。由于环氧沥青混合料摊铺需要运输车辆和摊铺机械联合作业，运输车辆在经过尚未凝固的抗渗粘结层时，会产生车辙，为了保护抗渗粘结层，应提前在车轮行进面上铺设板材。

2.2 施工阶段关键施工工艺分析

环氧沥青混合料摊铺应在其尚未凝固之前完成，以保证摊铺施工的和易性，摊铺作业全程应做好施工温度监控，保证施工全程温度不低于160℃，摊铺作业面应根据车道数量和摊铺机械摊铺宽度综合确定，摊铺过程应伴随松铺厚度校核，校核基准为10 m，保证摊铺面的平整性，摊铺机械的螺旋洒料器应与摊铺面保持较小的间距，尽量防止“死料”。尤其应控制好初压实时机，保证初压实环节能够在最合理的时间间隔内完成，以正常施工作业条件和摊铺标准为例，

图2为外界温度与初压实施工时间相关关系。从图2可知，外界环境温度与初压实施工时间存在明显的正相关关系，因此，在外界环境温度较高的情况下，对初压实施工作业的时间要求较为宽泛。相反，如果外界环境温度较低，必须强化现场施工组织能力，提高施工作业效率，保证在容许时间限值内完成初压实作业。此外，复压实和终压实环节与普通沥青混凝土路面压实施工基本一致，本文不再赘述；对于压实过程中大型机械无法有效覆盖的区域，应配合人工手持小型振动压实机械完成压实施工，保证全桥铺装结构的压实质量。

图2 外界温度与初压实施工时间关系

2.3 施工后期关键施工工艺分析

主体施工作业完工后，应做好后续的消泡和养护工作，环氧沥青混凝土路面压实完工后，应在3天内连续定期检查路面是否有鼓包病害，一旦出现路面鼓包，应及时刺穿泄气，泄气后使用夯锤击实，并使用环氧粘胶填充；如果鼓包出现时间较长，应将相同组分的环氧沥青混合料注入包内，并及时击实整平。环氧沥青混凝土路面强度与树脂固化反应进程呈正比，在固化反应初期，为了防止路面承受过大荷载，应彻底封闭交通，在施工温度处于15℃～25℃时，养生时间应控制为5～6天。

3 总 结

环氧沥青混凝土铺装系的综合优势显著，为了保证环氧沥青混凝土铺装系在钢箱梁桥面上的应用成效，必须加强对环氧沥青混凝土铺装系工程特性的认识深度，掌握关键施工工艺，制定针对性的施工方案，以确保环氧沥青混凝土铺装系的施工质量。

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