海沧大桥钢桥面铺装翻修工程施工实践

摘要：近年来，厦门海沧大桥由于超载车、重车以及车流量急速增多及SMA改性沥青铺装层逐年老化，进岛向重车道已出现较严重车辙和网状裂缝，为满足车辆日益增长的需要，保持良好路况，于2013年对钢桥面铺装进行全面翻修,分三层设计铺装，总厚度75mm，粘接层和缓冲层总厚度为5mm；铺装下层采用SMA10厚度35mm；铺装面层采用SMA10，厚度35mm。本文通过钢结构桥面翻修铺装方案进行总结，对同类型的桥面铺装具有一定的参考作用。

关键词：钢桥面；改性沥青；铺装层；施工技术

中图分类号：U448文献标识码： A

1 工程概况

厦门海沧大桥是亚洲第一、世界第二的三跨连续全漂浮钢箱梁悬索桥，代表着20世纪中国建桥水平最高成就，主桥全长1104m，主跨648m，桥面宽31m。大桥在1999年建成通车，2002年和2005年对钢桥面铺装进行全桥翻修。由于超载车、重车以及车流量急速增多及SMA改性沥青铺装层逐年老化，进岛向重车道已出现较严重车辙和网状裂缝，为满足车辆日益增长的需要，保持良好路况，于2013年再次对钢桥面铺装进行全面翻修，要求确保车辆通行的条件下，3个月内完成翻修工程施工。

2 铺装结构方案

大桥新的铺装方案必须能够满足车流量日益增长的需要，推迟病害出现时间。结合前几次铺装翻修方案的经验，钢桥面行车道铺装层厚度考虑功能要求的不同，分三层设计，如图1：总厚度75mm，粘接层和缓冲层总厚度为5mm；铺装下层采用SMA10厚度35mm；铺装面层采用SMA10，厚度35mm。

图1 厦门海沧大桥桥面铺装示意图

3沥青铺装层配合比设计

3.1原材料

本工程所用高弹改性沥青、改性乳化沥青、集料、矿粉、聚酯纤维等原材料各项指标均按需满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的相关要求，其具体的技术性能指标略。

3.2配合比设计及评价

⑴、SMA10目标配合比设计与评价

根据集料筛分结果分析，设计出满足设计要求的级配，其比例为5～10mm：3～5mm：0～3mm：矿粉=59%：14%：15%：12%，合成级配图见图2。

图2SMA-10合成级配图

采用设计级配，分别选用油石比5.9%、 6.2%、 6.5%，纤维采用聚酯纤维，用量为0.25%(混合料总量的0.25%)成型马歇尔试件，检测结果见表1。根据试验结果分析，选定最佳油石比为6.2%。

表1 不同油石比SMA-10混合料马歇尔试验结果

混合料

类型 油石比% 检测项目

毛体积相对密度 最大理论相对密度 VV

（%） VMA

（%） VFA（%） 稳定度（kN） 流值

（mm）

SMA-10 5.9 2.485 2.595 4.2 16.5 74.3 9.9 2.6

6.2 2.485 2.584 3.8 16.7 77.3 9.2 3.3

6.5 2.485 2.498 2.9 16.5 82.4 7.9 4.5

技术要求 5.8～7.0 / / 3.0～4.0 ≥16.5 / ≥6.0 /

对该目标配合比进行验证试验，结果见表2。

表2SMA-10性能验证结果表

试 验 项 目 要求 检测结果

冻融劈裂强度比% ≥80 88.2

浸水马歇尔% ≥80 87.4

析漏量% ≤0.1 0.04

沥青混合料飞散损失% ≤15 5.5

车辙动稳定度 70℃，次/mm ≥2500 3196

弯曲极限应变-10℃ ≥8.0×10-3 8.6×10-3

通过上述级配设计、油石比确定及设计混合料性能检验，其各项指标检测结果均满足设计要求。

⑵、SMA10生产配合比设计与评价

根据拌合站实际情况，SMA-10沥青混合料采用的振动筛筛网规格为3mm、6mm、11mm三级。按照目标配合比设计的冷料比例上料，集料进入拌和楼的烘干筒烘干后，热料经过二次筛分重新分成3个不同粒级的矿料，分别是0～3mm、3～6mm、6～11mm。根据矿料筛分结果计算出生产合成级配，其热料仓的配合比为(6～11)mm:(3～6)mm:(0～3)mm:矿粉=60:5:23:12。热料仓生产合成级配与目标级配较为吻合，并满足生产时拌和楼级配控制要求，绘制出级配设计曲线图见图3。

图3 SMA10生产配合比级配曲线图

参照目标配比，确定的最佳油石比及马歇尔试验结果如表3。

表3 SMA10马歇尔试验检测结果

油石比（%） 理论最大相对密度 毛体积

相对密度 空隙率（%） 矿料间隙率（%） 饱和度（%） 稳定度（kN） 流值（mm）

6.2 2.586 2.485 3.9 16.6 76.6 7.48 /

5.8～7.0 / / 3.0～4.0 ≥16.5 / ≥6.0 /

对混合料性能的其它指标进行了检测，具体试验结果见表4。

表4SMA10混合料性能检测结果

油石比（%） 析漏损失率（%） 飞散损失率（%） 70℃动稳定度

6.2 0.07 10.3 2959

设计要求 ≤0.1 ≤15 ≥2000

上表检测结果说明，该生产配合比各项性能均能满足设计及规范要求。

4 施工过程控制

4.1 防水粘结层及缓冲层施工

⑴、旧沥青路面的挖除

海沧大桥的交通管制在业主单位的大力协调下，于6月25日零点准时开始实施。由于当日天降暴雨造成交通转换几次中断，直至25日22点完成交通转换所有设施设置工作。开挖机械于6月25日上午10点开始进行旧桥面开挖工作,开挖宽度为7m。因工期紧，开挖实行进岛与出岛方向同时开挖，每侧2台挖掘机相向开挖，每个工作面两台挖掘机并排施工，避免挖掘机的横向移动。因车辆对原沥青路面的疲劳破坏及夜晚低温环境下的开挖，开挖速度缓慢并且残留物较多。应业主单位、监理单位对施工进度的要求，及时将开挖机械设备增加至8台，并且采用挖掘机斗前设置刮板清除橡胶沥青缓冲层及部分环氧层措施。

⑵、喷砂除锈及环氧富锌漆

在喷砂前，先对钢桥面板进行外观进行检查，对钢桥面板表面存在的残留物通过人工进行刮除。在钢桥面板清理干净，并且温度、湿度等检测合格之后，采用4套抛丸机30DC（80cm），1套抛丸机50DC（100cm)，1套抛丸机15DC（40cm）进行喷砂除锈作业。为保证钢桥面的施工质量，在喷砂除锈后，立刻对钢桥面的清洁度及粗糙度检测，及时喷涂环氧富锌底漆。喷砂质量要求及检测：①喷砂除锈后的钢桥面板清洁度应达到GB8923-88标准Sa 2.5的要求，检测方法为目测，对比GB8923-88标准图片；②粗糙度的要求必须达到Rz 50～100μm，检测用塑胶帖纸法测量。对钢桥面共检测80点清洁度和粗糙度，粗糙度检测结果在80～100μm之间，清洁度均达到Sa2.5的标准。环氧富锌漆质量要求及检测：①干膜厚度为50～100um，采用涂层钢膜厚度检测仪检测；②与桥面粘结强度设计为5.0MPa，检验方法为用拉拔仪进行试验，检测结果均满足设计要求。以往工程经验表明，打砂除锈工序比较耗时。担心对整体工期影响，故增加喷砂除锈设备投入的数量，于7月4日完成进岛方向桥面喷砂及环氧富锌漆的喷涂施工。

⑶、环氧防水粘接层

环氧防水层施工分为两层，第一层刮涂环氧结构胶后洒布0.3～0.6mm的小碎石，待第一层环氧结构胶凝固后再刮涂第二层环氧结构胶并洒布1.18～2.36mm的小碎石。为保证钢桥面防水层的施工质量，防水层进行了粘结强度的检测，测试方法及使用仪器与环氧富锌漆粘结强度检测一致。在进行溶剂型粘结剂施工前，用吹风机将防水层上积水全部吹干，待防水层完全干燥后，方可开始溶剂型粘结剂的滚涂。溶剂型粘结剂是一种易燃物质，在滚涂过程中需要特别注意防火，在施工现场配备两名安全人员及一名协勤员，并在施工区域大量张贴严禁烟火的禁止标志，以保证施工安全。

⑷、沥青砂胶缓冲层

因橡胶沥青砂胶温度很高（220℃左右），故决定采用夜间进行刮涂作业。两个施工队由刚桥面中部背向施工，完成半幅刮涂作业用时约6小时。沥青砂胶缓冲层刮涂平均厚度为3.1mm。

4.2 SMA10混合料施工

⑴、混合料的拌合

投入一台JL-4000型的沥青拌合站进行SMA10混合料的生产加工，为了确保钢桥面面层铺装不产生横接缝和确保连续施工，通过计算和实践证明采用17辆40T沥青混合料运输车进行运输，保证连续生产和正常施工。

拌和楼高弹改性沥青加热温度170～175℃；集料加热温度200～210℃；矿粉常温添加。拌和楼生产时冷料斗上料速度按照5～10mm:3～5mm:0～3mm=67:16:17的比例上料，在经过拌合楼第二次热料筛分之后按照6～11mm:3～6mm:0～3mm:矿粉=60:5:23:12，油石比为6.2%。进行称量配料，每盘拌合3.0吨。干拌时间设定为15秒，湿拌时间设定为45秒。聚酯纤维添加量为沥青混合料的0.25%，集料加入拌缸的同时人工加入聚酯纤维。混合料出料温度一般都控制在180～190℃。

⑵、混合料的摊铺及碾压

一期钢桥面翻修工程中，每幅开挖宽度为7m，故钢桥面铺装面层采用1台伸缩式摊铺机进行摊铺。在摊铺过程中保持摊铺机按照小于3m/min的行走速度匀速前进，安排现场施工技术人员对厚度随时进行测量控制。为保证桥面铺装平整度的要求，摊铺机采用走平衡梁的方式匀速进行摊铺。初压采用自重13t的压路机进行静压，需碾压1～2遍；复压采用水平振荡压路机，振荡碾压3～4遍；收迹碾压采用钢轮压路机无振动碾压收迹1～2遍。压实度是保证沥青混凝土施工质量的重要环节，特别安排技术人员进行碾压温度和碾压次数的控制，保证沥青混凝土的压实度，确保桥面铺装质量。在施工过程中，配备工人对麻面、油斑、冷料等缺陷进行及时处理。

⑶、一期施工中存在的问题和解决措施

①根据一期开挖作业，经过总结发现夜间开挖进度十分缓慢，并且残留沥青混凝土较多，白天开挖效率较高。主要原因是白天与夜间钢桥面温差较大，白天温度高沥青混凝土与环氧层之间粘结力降低，较易开挖。

②超车道比行车道易开挖。原因是行车道车流量大，重车相对较多，在长时间过大的垂直压力及纵向剪切力破坏下，使得原沥青路面整体性遭到破坏，开挖时明显发现沥青不易成块挖除，残留沥青缓凝土较多。

③缓冲层在环氧层与沥青铺装层之间起到了很好的粘结、缓冲作用，在沥青铺装层清除过程中很难完全清除沥青缓冲层，人工清除环氧层难度加大。为保证施工进度，需投入一定数量的改装机械，减少人工清除工作量。

④一期喷砂除锈前夜下了一场雨，导致钢桥面有明显锈迹，局部地方锈迹地方特别严重，需进行第二次、甚至第三次喷砂，才能达到设计要求的清洁度。

⑤橡胶沥青缓冲层为人工刮涂，局部地方沥青堆积，施工完成后需用喷火枪对缓冲层加热，然后对堆积沥青进行处理。

⑥于7月21日对K4+991～K6+095岛方向SMA10下面层施工，在K5+700～K6+000出现橡胶沥青砂胶上泛现象。因当天施工钢面板温度很高（高温时段都在60℃以上），加之原钢面板低洼地方刮涂沥青砂胶较厚，故导致高温沥青混合料在碾压过程中导致沥青砂胶上泛。在监理单位的监督指导下，积极采取人工清除并补平措施。经技术研究决定：在二期工程沥青砂胶刮涂作业时，采取白天作业，较有利于沥青砂胶刮涂均匀；在进行SMA10下面层施工时，尽量选择在夜间施工。

⑦岛方向上面层施工时，采取的是边铺玻纤格栅边摊铺沥青，人工铺玻纤格栅速度较慢，影响了摊铺开始的时间，在运料车经过后，玻纤格栅横向搭接的地方容易被车轮胎粘起带走。进岛方向上面层施工的前一天已经将玻纤格栅铺好，施工时基本没有出现车胎将其粘起带走的情况，我项目部分析其原因是:由于整个工作面已经全部铺好玻纤格栅，运料车进入工作面后车胎没有全部接触乳化沥青，所以没有粘起玻纤格栅。在二期施工时，我们将争取更多沥青混合料的施工时间，在上面层摊铺前将玻纤格栅铺好。

⑧为保证钢桥面铺装不产生横向施工缝，通过计算半幅摊铺需要约600吨的SMA10沥青混合料，拌合站每小时的生产产量约为150吨左右，正常的拌合时间需要4小时，每施工日采用一次点火连续生产。大桥在施工期间对车辆采取限行管制，混合料运输车提前进行报牌措施。在正式拌合混合料期间，因已报牌的有部分混合料运输车业务量大，无法对工程所生产的沥青混合料进行运输，造成无法连续匀速施工。希望在第二期工程施工前，加报一批混合料运输车辆，充分保证混合料运输。

5结语

本钢桥面翻修工程完工后，从各项检测数据显示，工程总体质量满足设计和规范要求，说明本次桥面铺装是成功地。拌合站采用国产北京加隆JL-4000型拌合站，沥青胶砂混合料采用全新的德国进口Cooker搅拌设备，集料选用江苏茅迪优质的玄武岩碎石。因高弹改性沥青的质量对混合料整体质量起着关键作用，在SMA10混合料中矿粉掺量较大，对混合料的质量起着重要作用。本工程积累了不少宝贵的经验，对钢桥面双层SMA10铺装施工技术具有一定的参考作用。

参考文献

1、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001・北京・中国计划出版社・2002

2、《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004・北京・人民交通出版社・2004

3、《公路桥涵施工技术规范》JTG F50-2011・北京・人民交通出版社・2011

作者简介：

徐根连(1973年7月出生，福建安溪人，汉族)，男，高级工程师，一级建造师，大学学历，同济大学土木工程专业，主要从事路桥施工管理工作，工作年限23年，现为福建省第一公路工程公司总经理助理。