钢桥面TAF环氧沥青铺装全幅施工新技术

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  【摘 要】结合钢桥面环氧沥青铺装施工新技术在大榭第二大桥主桥钢桥面铺装施工中的成功应用,对钢桥面环氧沥青全幅摊铺施工和“鼓包”检测等关键技术控制进行探讨及总结,为有效提高钢桥面环氧沥青铺装施工质量和施工效率等提供经验总结。
  【关键词】道路工程;桥面铺装;钢桥面;环氧沥青;全幅施工
  1. 前言
  (1)钢桥面环氧沥青铺装施工由于环氧沥青粘结层容易粘轮、施工风险及劳动强度大、对施工组织和应急保障要求高等原因,传统的施工方法一直采用分幅进行施工,即根据桥面宽度将单幅(单向)桥面划分成几条摊铺道分别进行施工。采用传统的分幅施工方法具有施工风险及劳动强度小、施工组织及可控性相对好等优点,但同时它也具有交叉污染大、所需工期长、天气影响大、存在纵向施工冷缝及材料损耗大等不利因素,对施工成本、质量不利,对连续晴好天气要求高,施工功效低及施工可靠度差。因此,在大榭第二大桥主桥钢桥面环氧沥青施工中,我们采用了单向桥面整幅一次摊铺碾压成型的施工方法,有效地提高钢桥面环氧沥青铺装施工质量和施工效率,一方面是施工效率大提高,同时,路面整体质量各得到大幅提高,下层与上层及时施工,避免了层产生“鼓包”的机率,取得了显著效果。
  (2)“鼓包”是钢桥面环氧沥青铺装层的主要质量缺陷及病害产生的根本原因之一,因此,一定程度上,能否消除“鼓包”是延长钢桥面环氧沥青铺装寿命的关键问题,而鼓包的消除关键在于能否及时发现。传统的“鼓包”排查方法是靠人工观察配合铁锤敲打,从敲打的声音进行辨别,这种方法主要依靠人工肉眼及经验排查,一些由于施工时间短、气温低等原因造成排查时“鼓包”不明显的,经常出现遗漏和鼓包范围判断不准等情况,使部分鼓包未能及时发现和处理,给钢桥面环氧沥青铺装埋下严重质量隐患。在大榭第二大桥钢桥面铺装施工后,我们创造性地利用热能成像的原理和技术,采用了红外热成像仪对铺装层进行检测和排查“鼓包”,使桥面铺装层中的鼓包能得到及时地发现和准确地处理,取得了良好效果。
  2. 工程概况
  大榭对外第二公路通道(大榭第二大桥)工程位于宁波市北仑区及大榭岛之间的黄峙江上,起点位于大榭岛榭西侧,终点接北仑区老329国道,路线全长约5.5Km,主线按双向4车道规模建设,道路等级为一级公路,设计车速为80Km/h。具体的桥面铺装结构形式如下:
  (1) 行车道: 25mm TAF环氧沥青混凝土EA10 + ( 0.4±0.05)Kg/m2环氧粘结层 + 30mm TAF环氧沥青混凝土EA10 + ( 0.4±0.05)Kg/m2环氧防水粘结层 + 环氧富锌漆防腐层 + 钢板喷砂除锈,总厚度5.5cm。
  (2)中央索区: 65mm GA10浇注式沥青混凝土 + ( 0.4±0.05)Kg/m2环氧粘结层+ 环氧富锌漆防腐层 + 钢板喷砂除锈,总厚度6.5cm.
  3. 新技术应用及措施
  3.1 全幅摊铺施工技术应用及措施。
  3.1.1 为了避免产生纵向施工缝,提高钢桥面环氧沥青铺装施工质量和施工可靠度,缩短工期,降低施工成本,提高施工功效,大榭第二大桥主桥钢桥面环氧沥青铺装施工在传统分幅施工的基础上,改进采用全幅摊铺施工的新技术进行施工。钢桥面环氧沥青全幅摊铺施工技术是采用两台沥青摊铺机进行并机联合摊铺,使单向桥面整幅一次摊铺碾压成型的施工方法。
  3.1.2 全幅摊铺施工技术可有效缩短工期、提高施工效率和施工可靠度、减少分幅施工造成污染对质量的影响和材料的浪费。但采用该施工方法其施工风险及劳动强度大、对施工组织和应急保障要求高,同时还必须解决好环氧沥青粘结层防粘轮、死料防止和排除、应急保障和预案等问题。对此,我们分别采取了以下技术措施:
  3.1.2.1 防粘轮措施。
  由于钢桥面环氧沥青全幅摊铺施工时,运输车辆必须在环氧沥青粘结层上进行行驶,而TAF环氧沥青粘结层在指干后适当的条件下是可以不发生粘轮现象的。因此,为了不让轮胎与粘结层发生粘结,又不影响粘结层的粘结效果,在正式施工前进行了一系列的试验研究,包括:
  (1)通过检测钢桥面24小时钢板温度来计算和检测粘结层的养生固化程度,以准确掌握环氧粘结层在哪个时间段(或哪种温度下)既在粘结有效期内,又与轮胎粘轮最少。
  (2)模拟钢板在不同温度下,采用矿粉、3.5mm碎石及环氧混合料三种材料作为隔离剂,检测环氧沥青混凝土与钢板组合结构的粘结强度变化情况,并现场试验这三种材料与轮胎的隔离效果等。
  3.1.2.2 经过一系列的室内试验和现场验证研究,最终确定在施工过程中采取以下防止粘轮措施:
  在每幅行车道外侧紧急停车带4米范围内预留2条1.5米宽的倒车轮迹带,在该轮迹带上洒适量的矿粉或同时加盖聚四氟乙烯材料的格栅做为隔离措施(视当天的实际情况定),以防止粘轮(矿粉涂洒及聚四氟乙烯格栅铺设见图1,矿粉涂洒及聚四氟乙烯格栅铺设见图2)。
  3.1.2.3 死料防排措施。
  采用全幅摊铺施工时,由于摊铺面积大、施工时间长、劳动强度高、排查难度大,致使环氧沥青混合料容易出现死料。对此,我们除了严格按常规的预防措施落实以外,还重点采取了以下加强措施:
  (1)每辆车重新装料前,设专人对车厢内及边缘的废料进行清除,并经专人检查合格并签字后方可凭单进行装料。
  (2)卸料过程中设专人排查料斗中的死料,每辆车卸完混合料后由专门清理小组对摊铺机料斗进行清理和排空。
  (3)摊铺过程中,设专人在熨平板中间及两侧对混合料进行翻动,防止混合料滞留时间过长产生死料,并对摊铺过程中发现混合料中的死料给予及时排除。
  (4)在每一车料车摊铺后期。尽可能把混合料摊铺完,将剩余的料为较少,减少发生死料产生的机率。   (5)摊铺后,设置专人检查死料情况,如发现死料应及时铲除并用新混合料填补。
  3.2 红外热成像仪检测“鼓包”技术应用。
  (1)为了及时发现和准确处理钢桥面环氧沥青铺装层中的“鼓包”,弥补人工凭肉眼及经验排查“鼓包”存在的不足,大榭第二大桥钢桥面铺装首次创造性地应用热能成像的原理和技术,采用红外热成像仪对铺装层进行检测和排查“鼓包”,取得良好效果。
  (2)红外热成像仪检测“鼓包”技术是利用环氧沥青混凝土及鼓包中的空气在太阳照射下产生不同温度的现象和热能成像的原理,通过热成像系统采集钢桥面铺装层红外辐射,并转换为数字信号,形成伪色彩热图,利用专用软件分析,进而在显示器上生成红外热成像图和温度值,通过比较成像图中局部区域与整个均匀铺面存在颜色和形状方面的差别进行初步判定“鼓包”,最终由人工在实地通过铁锤敲击声音加以识别和确定。
  (3)经实践应用检验,采用红外热成像仪对钢桥面铺装层进行 “鼓包”检测和排查,能清楚、准确地发现铺装层中鼓包的大小和范围,为有效处理鼓包提供有效指导,效果显著。红外热成像仪检测“鼓包”技术是有效检测鼓包,消除鼓包质量缺陷对钢桥面环氧沥青铺装危害的有效科学手段(红外热成像仪的“可见光图” 见图3,红外热成像仪的“红外热成像图”见图4)。
  4. 钢桥面TAF日本环氧沥青全幅摊铺施工方法
  大榭第二大桥主桥钢桥面行车道TAF环氧沥青混凝土铺装施工采用1台5000型沥青拌和楼 + 1台树脂沥青专用拌和设备生产供料,2台沥青摊铺机(另备用1台)并机全幅摊铺,3台13t钢轮压路机(另备用2台)和2台18t轮胎压路机组合碾压的方式来进行施工。
  TAF环氧沥青混凝土的施工工序主要包括以下环节:钢桥面处理、防腐涂装、设置防水粘结层和进行桥面沥青混凝土铺装。具体施工工艺流程如图5所示。
  4.1 环氧防水粘结层及粘结层的施工。
  4.1.1 施工准备。
  (1) 粘结层施工前,先用软扫帚或鼓风机清洁钢板尘埃、杂物;如果有油污,须用适当浓度(足以洗去油污)的非离子型肥皂水溶液清洗(用长柄鬃毛刷)。最后用自来水彻底冲洗桥面。清洗后彻底进行烘干,保证干燥并不得再受污染。
  (2) 粘结剂是由主剂和固化剂组成,使用前按1:1的重量将主剂和固化剂倒入混合容器里,用手持自动计时电动搅拌器搅拌3分钟。
  4.1.2 防水粘结层及粘结层的施工。
  (1) 防水粘结层的施工采用人工使用滚筒毛刷涂布,用量为(0.4±0.05)Kg/m2。必须严格按照标准距离进行均匀喷涂,以防止多涂或漏涂情况发生。
  (2) 主剂和固化剂从混合后到喷洒结束所要时间必须在以下可使用时间的范围内。粘结剂使用时间见下表1(环氧粘结剂搅拌见图6,环氧粘结剂涂布施工见图7):
  4.2 TAF环氧沥青混凝土的施工。
  4.2.1 基本规定。
  (1)当气温低于15℃时,风速大于l0m/s,有雾、下雨或相对湿度大于90%时不得施工。
  (2)在正式施工之前,必须精心检验所有的机械,确保其处于正常使用的状态。
  (3)运料车、摊铺机、压路机都不得有漏油、漏水现象;施工过程中摊铺机、压路机不得停机加油。
  4.2.2.2 环氧树脂的投入。
  环氧树脂主剂和固化剂采用人工开捅并分别投入到树脂沥青专用拌和设备中,再由树脂沥青专用拌和设备完成自动拌和、输送、计量,直至投放进搅拌锅中。
  4.2.2.3 环氧树脂投放的控制要点:
  (1)为了降低主剂和固化剂的粘性使它们充分的拌和,防止拌和时的粘度过大,要把主剂和固化剂加热到55~60℃。
  (2)环氧树脂由主剂和固化剂按重量比配合,其中主剂占56%、固化剂占44%。事先称量并拌和好,当基质沥青投入到拌和楼里时,同时投入环氧树脂。
  (3)环氧沥青的环氧树脂添加量为按重量比基质沥青占50%,环氧树脂占50%。
  4.2.3 混合料拌制。
  环氧沥青混合料的生产与普通沥青混合料相比,除了要把环氧树脂投入到拌和楼里外,其他控制要点如下:
  (1) 环氧树脂的投入时间和沥青投入拌和楼里的时间几乎是同一时间。
  (2) 出料温度控制在175~185℃之间。
  4.2.4 混合料运输。
  环氧沥青混合料运输车的数量拟配置15台,每台车载重20~30t;运输车辆采用“前四后八”的大型自卸车装载,每台车侧面打3个测温孔,每车开工前必须拔掉空调保险、用彩条布兜底包扎及在夹板底部设置泄水孔等做好防水措施,卸完混合料后必须彻底清理干净并经专人检测合格后方可重新装料;装料涂油时尽量少涂,防止涂油过多造成质量隐患。
  (1) 运输车进入摊铺现场前,在专门区域进行清洁;运输车在进入钢桥面后,应在现场调度员指挥下沿料车防粘轮专用通道进行倒入和驶出。
  (2) 为了防止装料车里的混合料的温度降低,在混合料上要覆盖棉被+帆布进行保温,并且注意混合料不要有局部露在外面。
  4.2.5 环氧沥青混合料的摊铺。
  (1) 单幅(单向)桥面环氧沥青混合料的摊铺由两台摊铺机(1台固定机+1台伸缩机)进行并机联合摊铺作业,宽度组合为6.5m+5m,避免单幅桥面环氧混凝土之间出现纵向冷接缝。
  (2) 摊铺松铺系数为1.15,松铺厚度按3.4~3.5cm控制。
  (3) 摊铺速度根据拌和楼产量、混合料待料时间及温度等现场情况控制为2~3m/min,下坡段摊铺速度适当放慢。
  (4) 摊铺过程中,在摊铺机料斗及熨平板两侧位置设置专人及时清理和翻动混合料,防止死料的产生。
  (5) 环氧沥青混合料从生产到复压完了的施工时间要控制在2.0h以内。
  4.2.6 环氧沥青混合料的碾压。
  环氧沥青混合料的碾压由3台13t双钢轮压路机 + 2台18t胶轮压路机组合进行,碾压过程按初压、复压、终压三个阶段,具体碾压顺序、碾压遍数及碾压速度等控制要求如下表3、表4。
  5. 结论
  (1)采用全幅施工技术,可大大提高施工效率;与传统分幅施工工艺相比,可提高一倍经上的效率,同时,可减少混合料的损失。
  (2)TAF全幅施工技术,消除了纵向施工缝,能有效预防运营期产生施工缝开裂的现象。
  (3)由于施工及时,上层与下层合理安排施工组织,可避开二层施工中间雨天的影响,大大降低了产生“鼓包”的机率。
  (4)采用红外热成像仪检测“鼓包”技术,可有效全面排查“鼓包”现象。
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