军山桥ERE铺装施工技术总结

军山桥ERE铺装施工技术总结

宁波天意钢桥面铺装技术有限公司

2017年11月

一、 军山大桥采用ERE铺装进行维修的背景情况

武汉军山长江公路大桥是接南纳北、承东启西的重要枢纽，京港澳高速公路（G4）和沪渝高速公路（G50）共用军山大桥跨越长江。军山大桥主桥为五跨（48+204+460+204+48=964m）连续双塔双索面半漂浮体系钢箱梁斜拉桥。大桥钢箱梁为全焊流线型扁平箱，顶板厚12mm，U肋厚6mm，横隔板厚8mm，标准间距为3m，部分受力集中段进行了加强设计。

军山大桥钢箱梁横断面图

大桥于2001年12月建成通车，重载车交通流量巨大。原钢桥面铺装采用双层SMA结构，铺装总厚度75mm。随着重载交通量的持续增加，桥面铺装出现了较大面积推移、车辙、坑槽、开裂等病害。更为严重的是，大桥钢箱梁顶板与U肋、U肋与横隔板交界处出现了众多裂缝 ，危及大桥的结构安全和长期寿命。

2015年钢箱梁裂缝数量分类统计表

分析认为，军山大桥是我国建造比较早的一座钢箱梁桥，钢板较薄，只有12mm。大量的重型车使大桥钢箱梁处于超负荷运行状态，桥面钢板承担了较大的疲劳应力幅，钢箱梁在大应变反复弯曲作用下产生了疲劳开裂，钢箱梁顶板亟需要提高整体刚度。军山大桥桥面铺装维修的任务不仅要更换桥面铺装适应大流量重载交通，同时还要对桥面钢板有补强加固作用，帮助钢板减少疲劳应力幅。

二、 前期的科研和铺装结构设计

结构设计的基本原理指明，组合体系中的内力按按刚度分配。有效的提高桥面铺装的刚度（模量）可以相应地减少钢箱梁钢板的疲劳应力幅。据此，设计和科研单位对新型的树脂沥青混合料（RA）与原SMA铺装混合料的模量进行了研究对比。研究的结论是，采用RA混合料替代原桥面铺装的SMA能有效的提高桥面整体刚度，钢板的疲劳应力幅可有效降低约30%，特别在高温季节这种钢板疲劳应力幅减少的效果更加显著。

军山大桥交通繁忙，完全封闭交通比较困难，需要保持通车的情况下进行桥面铺装的维修更换施工。考虑到车辆通行时大桥震动可能对水泥混凝土固结的不利影响，经反复比较决定，采用常温施工固化的树脂沥青ERE铺装技术对大桥桥面进行维修。利用RA混合料的高强度来抵抗繁忙的重载车流，同时利用RA混合料的高模量与桥面正交异性板形成组合结构，减少钢板的疲劳应力幅，延长大桥的使用寿命。

铺装层的设计结构为：底层EBCL+40mmRA13下面层+EBCL中间层+30mmRA10上面层+顶面EBCL抗滑层

相比试验段和以往的设计结构，本次军山桥ERE铺装增加了中间层EBCL，替代原来的底层顶面铣刨拉毛。改进的依据是，摊铺机在涂布了RA胶结料的铣刨拉毛界面上行走施工容易打滑，影响摊铺施工质量。两层RA混合料之间的连接可靠性或有欠缺，不能确保层间粘结无忧。以中间层EBCL替代铣刨拉毛涂布RA胶结料的工艺带来的好处是，消除了摊铺机打滑的弊端，增加了ERE铺装层整体的防水能力，上下两层RA混合料通过EBCL界面实现更好的连接。

在层厚的布置上，下面层采用RA13混合料，厚度40-45mm，上面层采用RA10混合料，厚度30mm，单位长度上铺装重量有所减少，有助于长幅摊铺碾压，有助于提高最终的道路平整度。

三、 铺装工程施工

3.1、钢板抛丸除锈和EBCL界面

军山大桥的钢板抛丸除锈以及EBCL界面施工做了两项改进。一是在钢丸中添加了四分之一的钢丝切丸，使抛丸后钢板表面的粗糙度一般均达到120μm。另一项改进是EBCL胶结料涂布量从原来的0.9-1.1kg/㎡改变为1.2-1.4 kg/㎡，提高了钢板界面的防水粘结可靠性。EBCL碎石撒布量为3.5-4.0 kg/㎡，EBCL表面更加丰满，施工瑕疵明显减少。界面粘结能力一般均超过15 MPa（25℃）。

表3.1-1   拉拔强度试验结果

1） RA混合料的配合比设计

RA混合料配合比设计的任务是选择一种矿料级配和适宜的油石比，使混合料具有尽可能小的孔隙率防止渗水，同时使RA混合料具有良好的力学性能和可施工特性。树脂沥青胶结料的优良性能保证了RA混合料固化后具有良好的力学特性，配合比设计的主要内容是控制混合料的孔隙率。

底层铺装的厚度是40mm，采用的矿料级配是RA13。试验室目标设计和实际生产击实获得的马歇尔试件和混合料路用性能见下表。

表3.2-1   RA13矿料比例

表3.2-2   矿料合成级配通过率

表3.2-3    RA13马歇尔试验结果

表3.2-4   RA13水稳定性及低温性能试验结果

表3.2-5   RA13马歇尔试验结果

考虑试验室拌合锅与拌合站拌合锅的差异以及界面涂布RA胶结料等因素，实际拌合生产采用的油石比为7.6%。现场试验段观察和钻芯结果表明，实际孔隙率1%以下，完全不渗水。

面层RA混合料设计厚度为30mm，矿料级配选择RA10。实际拌合采用油石比为7.4%。混合料击实试验显示出优良力学性能，现场碾压后RA表面沥青渗出，提示RA混合料已经饱和，孔隙率趋近于0。现场渗水试验显示完全不渗水。

表3.6  RA10矿料比例

表3.7   矿料合成级配通过率

与原来常用的RA混合料配比相比，此次军山项目采用的RA10级配中掺粗料10-13mm10%，现场摊铺后，在胶轮压路机来回搓揉下，RA混合料很密实，达到了零空隙饱和状态，此次军山面层RA10级配提示下，后续设计RA05级配时，设计人员应该考虑掺5-8mm碎石10%-15%。

表3.2-3    RA10马歇尔试验结果

表3.2-4   RA10水稳定性及低温性能试验结果

RA10（YJ40）马歇尔试验结果

2） RA混合料的拌合生产

RA混合料的拌合生产均匀性和连续性对桥面铺装质量构成直接影响。拌合站故障会直接造成前场摊铺施工中断等料，增加压路机压痕，增加施工接头，也增加死料出现的概率。因此，此次军山桥拌合生产前加强了对拌合设备的维修保养，大幅提高了设备的完好率。整个军山RA混合料的拌合生产过程中仅出现了一次较大的设备故障，供料皮带的电机烧毁，更换电机影响时间约2小时。前场RA摊铺施工的连续性较以往明显提高。

在混合料均匀性控制方面，增派了专人观察每一盘料的生产情况，发现问题及时处置，特别对于混合料中拌合不均形成的纤维团和油团等进行了及时的清除，防止不合格混合料进入运输车。

3）RA混合料摊铺碾压和平整度质量控制

针对ERE铺装表面碾压痕迹消除困难和平整度较差的情况，此次军山桥铺装前对平整度不佳产生的主要原因进行了仔细的分析，提出了如下有针对性的改进措施：

（1）及时清除“死料”，防止不可碾压的死料混入实体铺装层。所谓“死料”是结硬固化的RA混合料，主要是RA混合料在摊铺机中长时间的堆积造成的。熨平板的后挡板、链条刮板、以及汽车卸料堆积点都是容易产生死料的地方。分析认为，以往有些RA混合料出现局部坑槽剥落往往与连续高温施工混合料中混有死料有关。此次军山桥RA摊铺对死料问题格外重视，安排专人在摊铺时清理熨平板的后挡板RA混合料，每两个小时左右将摊铺机内所有混合料全部拉空，重新起步RA混合料铺筑。

（2）加强前后场联系，控制RA混合料的摊铺速度，减少停机待料情况，尽量保持长幅碾压。改进光轮压路机防粘连的方式，尽可能减少光轮压路机接触RA混合料的时间。光轮压路机前后焊接人工操作平台，碾压过程中，工人用毛巾擦拭光轮表面，尽可能减少涂油可能对RA混合料的不利影响。光轮压路机的防粘处置在一幅碾压完成后在边上停滞时进行。

（3）对于不可消除的压路机压痕待RA混合料固化后用人工打磨机将凸起部分磨平，并用三米直尺检测打磨效果。

（4）顶面EBCL抗滑层罩面施工时，强调喷砂机连续均匀的行走，保持打掉的RA厚度均匀一致。此次军山桥罩面施工采用人工撒布石料替代石屑撒布机，在胶结料刮涂后尽快开始石屑撒布，防止EBCL胶结料刮涂后长时间等待产生流淌堆积造成薄厚不均。

采取了上述各项措施后，军山桥ERE的内在质量和平整度有了明显的提高。

四、 需进一步改进提高的注意要点

4.1、进一步注意摊铺厚度的控制

此次军山ERE铺装总体厚度得到很好的控制。从与紧急停车带的接缝可见，新修的ERE铺装比紧急停车带明显高出约5mm，保证了整体厚度，也保证了接缝处不积水。但从施工过程控制上看，底层的RA铺装厚度不够充分，致使上面层RA铺装的数量明显增加。上面层RA铺装厚度的增加不利于平整度的提高，也不利于查找可能存在的死料。若非有旧路面参照限制则有可能造成整体铺装厚度不足。今后需进一步注意，格外关注铺装厚度的控制。

4.2、进一步强调清除“死料”

此次军山RA摊铺施工中清除了大量的RA死料，消灭了众多质量隐患。但这并不能绝对保证RA混合料中没有死料的隐患。反映出摊铺机事前清理仍需格外注意。摊铺过程中，特别是摊铺机刮板、自卸车卸料堆积处、以及熨平板边角处等容易产生死料，需派专人及时清理。在夏季高温季节，死料问题会更加突出，简单的将熨平板内的存料拉空并不能完全消灭死料。而且拉空熨平板内的存料会造成较多的人工修补，混合料内在质量和平整度均相对较差。正确的做法应该是，摊铺前将摊铺机绝对清理干净，不能存在隔夜结硬的死料。施工过程中每隔一段时间必须将摊铺机提起，彻底清除死料。虽说施工相对麻烦一点，但对于保证混合料内在质量，这点麻烦是必要的代价。

4.3、消灭拌合过程中可能产生的油团

在军山RA混合料拌合生产过程中经常可见一些“油团”出现。这些油团由胶泥和纤维组成，缺少必要的粗骨料，油团混入混合料必将形成质量的薄弱点。观察发现，油团的产生主要来源于没有拌合均匀的纤维团和拌合锅开门处不断积存的胶泥团。聚酯纤维在A+B胶罐中拌合，长时间搅拌施工，经常在搅拌杆上形成缠绕结团，当结团掉落时形成纤维油团，掉落进拌合锅后无法通过搅拌桨叶打散并搅拌均匀。拌合锅开关门处沥青胶泥容易堆积成团，体积较大时容易掉落进入RA混合料。解决的方法是，应取消在胶罐中搅拌纤维，改由气泵将纤维吹散进入干拌的拌合锅与矿料一起拌合，避免结团。另，应试验研究取消混合料中弊大于利的纤维。 开关门处积存的油团应派专人注意及时清理，防止结团掉落。

4.4、提高拌合站设备完好率

此次军山施工的拌合站在开工前进行了较为彻底的维修保养，使得施工完好率大幅提高，但仍然出现了两次因设备故障造成的施工中断。拌合站故障造成前场摊铺等料停机，时间拉长，死料隐患增加，平整度降低等一系列问题，今后的施工必须进一步改进。要提高拌合站设备的施工完好率，不仅要加强事前的维修保养，还涉及拌合站的升级改造和拌合场规划布局建设。合理的拌合场布局建设，减少拌合生产中的杂乱和灰尘，不仅是环保的需要，也对提高设备的完好率有所帮助。军山的实践提示，应废除小桶包装的RA胶结料方式，改由可自动加热搅拌的大型罐装方式。20吨大罐装的胶结料有助于降低RA胶结料的粘度有利于泵送，减少设备故障，也减少了人工开桶倒胶可能出现的操作失误。

4.5、顶面抗滑层碎石的粒径

此次军山桥ERE铺装顶面的撒布碎石粒径为2-4mm，比去年的EBCL抗滑层略粗一点。但对照比较，80m试验段3-6mm粒径的撒布效果可能更好一些。理由是高速公路重载车道的粗糙抗滑性能更加重要。至于是否对平整度以及行车噪音构成不利影响应观察一段时间再做结论。