趙東波，李品宏，欒壽福

（1.中國國家鐵路集團(tuán)有限公司工程管理中心，北京100844；2.中交二航局第四工程有限公司，安徽蕪湖241000）

0 引言

由于公鐵兩用橋建設(shè)和引橋接線建設(shè)的時(shí)間差異，導(dǎo)致公鐵兩用橋公路鋼橋面鋪裝建設(shè)難度大。由于鋼橋面板與普通瀝青混凝土鋪裝層材料性質(zhì)差異較大，容易形成上柔下剛結(jié)構(gòu)，在溫度及車載作用下易造成應(yīng)力與變形的不連續(xù)，從而導(dǎo)致鋪裝層出現(xiàn)剪切破壞。同時(shí)，鋼橋面板在荷載作用下容易出現(xiàn)彎拉變形，對(duì)鋪裝材料的變形性能和疲勞性能提出了更高要求。環(huán)氧瀝青混凝土自身強(qiáng)度高，作用于鋼橋面鋪裝層，可有效提高層間的結(jié)合力和承載能力，起到增強(qiáng)橋梁耐久性的作用。從南京長江第二大橋[1]開始，環(huán)氧瀝青混凝土被引入到鋼橋面鋪裝工程中[2]，在鋼橋面上鋪裝環(huán)氧瀝青混凝土在國內(nèi)應(yīng)用總體比較成功，但實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)橋面鋪裝工程對(duì)施工控制嚴(yán)格，對(duì)施工溫度和施工時(shí)間控制要求極高。

1 工程概況

滬通長江大橋天生港專用航道橋?yàn)橹骺?36 m鋼桁梁拱橋，公路橋面環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝長619 m、寬30 m。天生港專用航道橋行車道鋪裝結(jié)構(gòu)的橋面鋪裝設(shè)計(jì)總厚度為60 mm。結(jié)構(gòu)組成為：防水粘結(jié)層+下層25 mm環(huán)氧瀝青混凝土（EA-10）+粘結(jié)層+上層35 mmSMA-10高彈改性瀝青瑪蹄脂混凝土（見表1）。

表1 天生港專用航道橋鋼橋面鋪裝方案

天生港專用航道橋鋪裝施工期間，引橋正在進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工[3]，施工機(jī)具設(shè)備、混合料、人員必須通過提升設(shè)備進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工時(shí)無法通過公路運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，只能通過垂直起吊的方式運(yùn)輸，給施工控制特別是環(huán)氧瀝青混凝土施工時(shí)間帶來了極大難度。為保證施工質(zhì)量，從環(huán)氧瀝青混凝土材料配方優(yōu)化、混合料性能和施工工藝優(yōu)化等方面進(jìn)行研究，通過材料和工藝改進(jìn)保證鋪裝施工質(zhì)量。

2 工程難點(diǎn)

環(huán)氧瀝青混凝土是一種熱固性材料，由A、B兩種組分[4]反應(yīng)而成，材料特性類似于水泥“初凝”（即固化時(shí)間）[5]。施工時(shí)要求在組分A和組分B反應(yīng)凝膠前完成攤鋪和碾壓施工，組分A和組分B混合后的時(shí)間控制是橋面鋪裝施工控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。組分A和組分B混合后的反應(yīng)速率受溫度影響大，溫度過高會(huì)導(dǎo)致提前固化，影響攤鋪質(zhì)量；溫度過低則不利于初期強(qiáng)度提升，導(dǎo)致路面養(yǎng)生時(shí)間過長。根據(jù)不同的拌合溫度，典型的溫拌環(huán)氧瀝青混凝土從拌和完畢到施工結(jié)束要控制在1.5 h以內(nèi)。

天生港專用航道橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝施工時(shí)引橋不通，無法通過車輛快速將環(huán)氧瀝青混凝土運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。為保證施工時(shí)間要求，需要對(duì)材料配方進(jìn)行調(diào)整，延長材料的可施工時(shí)間；控制拌合溫度，搭建足夠多的提升設(shè)備，通過工藝優(yōu)化保證環(huán)氧瀝青混凝土的施工時(shí)間控制在2.0 h以內(nèi)。

3 環(huán)氧瀝青混凝土性能試驗(yàn)

（1）環(huán)氧瀝青混凝土級(jí)配。天生港專用航道橋環(huán)氧瀝青混凝土級(jí)配見表2。

表2 天生港專用航道橋環(huán)氧瀝青混凝土級(jí)配 %

（2）環(huán)氧瀝青混凝土性能[6]。天生港專用航道橋環(huán)氧瀝青混凝土最佳油石比為6.5%，性能結(jié)果見表3。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，滬通長江大橋天生港專用航道橋環(huán)氧瀝青混凝土性能滿足設(shè)計(jì)要求。

4 容留時(shí)間

項(xiàng)目混合料運(yùn)輸過程中環(huán)節(jié)較多、塔吊提升周期較長，為確保環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝順利實(shí)施，在不改變材料整體物理性能的要求下，通過調(diào)整材料配方中不同組分的配比含量、化合條件等進(jìn)行多組試驗(yàn)[7]，從而確定固化時(shí)間與溫度的關(guān)系曲線，找出滿足使用要求的材料合理配方。本項(xiàng)目環(huán)氧瀝青混凝土溫度及容留時(shí)間對(duì)比見表4。

為保證盡可能延長鋪裝可施工時(shí)間，考慮拌合生產(chǎn)，環(huán)氧瀝青混凝土出料溫度控制為110～115℃，時(shí)間控制為2.0～2.5 h。

表3 環(huán)氧瀝青混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

表4 環(huán)氧瀝青混凝土溫度及容留時(shí)間對(duì)比 min

為驗(yàn)證優(yōu)化后環(huán)氧瀝青混凝土允許容留時(shí)間可行性，以設(shè)計(jì)級(jí)配按120℃成形多個(gè)馬歇爾試件，并檢測(cè)其空隙率（見圖1）。

圖1 120℃環(huán)氧瀝青混凝土空隙率

由圖1可知，120℃環(huán)氧瀝青混凝土在120 min內(nèi)成型時(shí)，滿足空隙率1%～3%的設(shè)計(jì)要求，即：在環(huán)氧瀝青混凝土生產(chǎn)施工過程中，混合料溫度控制在120℃以下時(shí)（考慮一定溫度范圍），其允許容留時(shí)間可達(dá)到120 min。

5 關(guān)鍵施工工藝

5.1 施工工藝流程[8]

環(huán)氧瀝青混凝土生產(chǎn)與施工工藝流程見圖2。

圖2 環(huán)氧瀝青混凝土生產(chǎn)與施工工藝流程

環(huán)氧瀝青混凝土施工工藝與普通瀝青混凝土施工工藝大體一致，但環(huán)氧瀝青混凝土的施工溫度和施工時(shí)間控制較普通瀝青混凝土嚴(yán)格得多，施工時(shí)間要嚴(yán)格根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混合料溫度進(jìn)行確定，保證在環(huán)氧瀝青混凝土凝膠前完成施工。

5.2 施工溫度控制措施

溫度控制是保證現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間控制的核心，貫穿于橋面鋪裝各個(gè)環(huán)節(jié)，包括原材料加熱、出廠、到場(chǎng)、攤鋪、碾壓、甚至于施工后的養(yǎng)生環(huán)節(jié)。施工溫度直接決定了施工時(shí)間，影響到橋面鋪裝工程的施工質(zhì)量。為控制環(huán)氧瀝青混凝土的固化時(shí)間，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

（1）生產(chǎn)前將A組分（環(huán)氧樹脂）加熱至（90±5）℃，B組分（基質(zhì)瀝青、固化劑、添加劑等）加熱至（120±5）℃，A、B組分比例設(shè)定為1.0∶2.9。

（2）將集料溫度加熱至（125±5）℃[9]，將熱料倉中溫度不滿足要求的集料通過拌鍋卸入裝載機(jī)排除，直到集料溫度穩(wěn)定在（125±5）℃后添加瀝青拌制混合料。

（3）安排專人逐盤檢測(cè)環(huán)氧瀝青混凝土出料溫度，按110～115℃進(jìn)行控制，當(dāng)出料溫度超出規(guī)定范圍時(shí)直接廢棄。

（4）運(yùn)料車裝滿后從車廂側(cè)壁插入溫度計(jì)，并安排專人記錄溫度讀數(shù)，運(yùn)輸車車頂用棉被及帆布覆蓋，避免溫度散失及淋雨。

5.3 施工時(shí)間控制措施

5.3.1 提升設(shè)備布置

因滬通長江大橋引橋尚未貫通，運(yùn)輸車輛無法行駛至施工區(qū)域，設(shè)置2臺(tái)塔吊進(jìn)行設(shè)備及運(yùn)輸車輛提升吊運(yùn)。為確保吊裝平穩(wěn)，根據(jù)項(xiàng)目所需使用設(shè)備、車輛尺寸，為塔吊配備一個(gè)吊裝平臺(tái)（見圖3）。吊裝時(shí)車輛或設(shè)備固定在吊裝平臺(tái)上，通過鋼絲繩吊運(yùn)至橋面。塔吊旋轉(zhuǎn)半徑為18 m，提升速度為0～11 m/min，考慮設(shè)備上下停頓時(shí)間，上下橋面1個(gè)來回所需時(shí)間約為20～25 min，單臺(tái)每小時(shí)可提升2.4～3.0車混合料。單臺(tái)塔吊旋轉(zhuǎn)半徑在18 m范圍內(nèi)時(shí)吊裝質(zhì)量可達(dá)50 t，考慮一定安全系數(shù)，實(shí)際可提升質(zhì)量約為40 t，扣除平臺(tái)質(zhì)量約12 t，運(yùn)輸車加混合料允許總質(zhì)量為28 t。環(huán)氧瀝青混凝土采用單橋運(yùn)輸車進(jìn)行裝運(yùn)，車身自質(zhì)量約8～10 t，混合料允許載質(zhì)量約15 t，單臺(tái)塔吊理論提升效率為36～45 t/h。

圖3 塔吊吊裝平臺(tái)

為確保提升效率，采用等質(zhì)量的運(yùn)輸車輛進(jìn)行吊裝實(shí)驗(yàn)，吊運(yùn)過程中安排專人指揮，并詳細(xì)記錄塔吊提升或下降周期。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，塔吊單面提升/下吊所需時(shí)間為9～13 min，單臺(tái)塔吊1 h可提升3車混合料上下橋面，即實(shí)際提升效率為45 t/h。

因施工進(jìn)度要求，瀝青混合料攤鋪速度要求為60 t/h，提升速度應(yīng)大于攤鋪速度。因此，設(shè)置2臺(tái)塔吊進(jìn)行提升吊裝，既能達(dá)到施工進(jìn)度要求，又能保證在瀝青混凝土容留時(shí)間內(nèi)完成攤鋪。

5.3.2 施工容許時(shí)間控制

為確保環(huán)氧瀝青混凝土從生產(chǎn)到碾壓結(jié)束均在允許容留時(shí)間內(nèi)完成，生產(chǎn)、施工過程中安排專人詳細(xì)記錄混合料出料、到場(chǎng)、攤鋪及碾壓完成時(shí)間。環(huán)氧瀝青混凝土從開始生產(chǎn)到碾壓完成總體時(shí)間應(yīng)控制在120 min以內(nèi)，滿足環(huán)氧瀝青混凝土的施工時(shí)間要求。

6 結(jié)論

環(huán)氧瀝青混凝土是一種超高級(jí)路面材料，施工要求極高。滬通長江大橋天生港專用航道橋通過材料配方優(yōu)化、提升設(shè)備保證，滿足環(huán)氧瀝青混凝土施工時(shí)間控制2 h以內(nèi)的要求，可保證施工質(zhì)量[10]。

（1）優(yōu)化環(huán)氧瀝青混凝土配方，施工時(shí)間放寬至2.0 h左右，可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。

（2）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)氧瀝青混凝土拌合按照110～115℃進(jìn)行控制，保證環(huán)氧瀝青混凝土可施工時(shí)間為2.0 h左右。

（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置2臺(tái)50 t塔吊，單趟提升時(shí)間控制10 min，可以滿足環(huán)氧瀝青混凝土90 t/h的提升要求。