复合浇注式沥青钢桥面铺装施工工法.ppt

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凯,2014,年,3,月,25,日,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,6.,社会经济效益,4.,技术创新点与工艺操作要点,3.,工艺原理,5.,工程应用情况,2.,工法特点,1.,工法产生背景,1.1,工程背景,本工法依托南京四桥工程建设。,南京四桥,主桥为主跨,1418m,钢箱梁悬索桥，跨度为“国内第一、世界第三”；是连接,G25,、,G36,、,G42,等高速公路网和,312,等多条国道主干线的过江通道。,山东省路桥集团有限公司,钢桥面铺装历来是桥梁界普遍关注的问题，也是桥梁工程中的关键技术之一。,90,年代以来，我国掀起了一股大跨径桥梁的建设热潮，而这些新建的大跨径桥梁之中，绝大多数均采用了正交异性钢桥面板，这就进一步加快了钢桥面铺装的研究进程，也促成了我国钢桥面铺装事业的发展。,针对目前钢桥大量广泛应用的现状，在国内形成一套相对成熟钢桥面铺装工法已成为亟待完成的课题。,悬索桥跨度长、变形大，其桥面铺装尚无可靠成熟的方案，是世界性工程难题之一。,山东省路桥集团有限公司,1.2,技术背景,典型的钢桥面铺装结构,世界上最早开展钢桥面铺装研究和实践的国家是德国，随后法国、日本、美国等国家也相继开展了这方面的工作，这些国家对钢桥桥面铺装层设计主要采用结合材料试验的经验设计法。,浇注式沥青混凝土,改性,SMA,沥青混凝土,环氧沥青混凝土,ERS,三层桥面铺装结构,起源于德国，在英国、日本等国家得到了发展,由,TLA,掺配一定比例石油沥青或改性沥青配制,起源于德国，间断密级配，由于粗集料之间,相互嵌挤作用，因此具有优异的高温稳定性,首次用于美国,San Mateo Hayward,大桥，在美国、,加拿大、荷兰、和澳大利亚等国广泛应用,由我国开发的结构。,EBCL,作为防水、抗滑粘结层；,RA05,作为铺装整体化层、刚度过渡层、隔温层；,SMA,作为高粘改性沥青表面功能层,山东省路桥集团有限公司,典,型,钢,桥,面,铺,装,1.2,技术背景,山东省路桥集团有限公司,桥梁名称,主跨,（,m,）,钢板厚度（,mm,）,桥梁,类型,建成,年代,铺装类型,福斯大桥,1005.8,12.7,三跨钢桁架悬索桥,1964,38mm,浇注式沥青马蹄脂,塞文桥,987.55,11.4,三跨钢箱梁悬索桥,1966,38mm,浇注式沥青马蹄脂,亨伯尔大桥,1410,12,三跨钢箱梁悬索桥,1981,38mm,浇注式沥青马蹄脂,英国钢桥面铺装情况一览（悬索桥,）,国内外钢桥面铺装调研,1.2,技术背景,山东省路桥集团有限公司,美国钢桥面铺装情况一览（悬索桥）,国内外钢桥面铺装调研,1.2,技术背景,San mateo bridge,山东省路桥集团有限公司,日本钢桥面铺装情况一览（悬索桥）,国内外钢桥面铺装调研,1.2,技术背景,山东省路桥集团有限公司,其它国家大跨径钢桥面铺装情况一览（悬索桥）,国内外钢桥面铺装调研,1.2,技术背景,山东省路桥集团有限公司,我国大跨径钢桥面铺装情况一览（悬索桥）,国内外钢桥面铺装调研,1.2,技术背景,山东省路桥集团有限公司,按照混合料中的结合料性能，钢桥面铺装可分为热固性材料、沥青类材料、组合类材料三大类。根据所开展的钢桥面铺装调查研究工作，对各类铺装方案的主要使用状况如下：,国内外钢桥面铺装调研,1.2,技术背景,山东省路桥集团有限公司,纵观各国大跨径桥梁的钢桥面铺装情况，各种铺装材料均有不同程度的应用，且使用效果也各不相同。,悬索桥是一种漂浮结构，箱梁位移、变形大，对铺装的变形协调性要求较高，要求选择的铺装层具有平整、防水、防腐、抗塑性变形、追随钢桥面板变形和耐候、抗疲劳破坏的优良品质。结合南京四桥所采用的三跨吊索连续体系钢箱梁的结构特点与使用要求，与其它工程相比，其钢桥面铺装具有更高的要求，铺装结构的追随性与抗疲劳性能更加重要。,1.2,技术背景,山东省经信委验收意见：项目实现了大跨径桥梁钢桥面铺装施工技术的多项创新，填补了国内空白，该成果总体达到,国际先进水平,。,本工法作为南京四桥钢桥面铺装研究大课题之一，以中国交通运输部,郑皆连院士、周海涛和凤懋润总工,为首的交通部技术专家组认为，项目为“中国乃至世界大跨径桥梁建设积累了宝贵经验”，以孙伟院士为首的鉴定专家组认为课题促进了国内钢桥面铺装的自主创新，“成果总体上达到了国际领先水平”。,1.3,技术水平,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,6.,社会经济效益,4.,技术创新点与工艺操作要点,3.,工艺原理,5.,工程应用情况,2.,工法特点,1.,工法产生背景,通过本工法实施的钢桥面铺装，下层浇注沥青混凝土层可达到抗塑性变形开裂、防水、抗老化效果，上层高弹改性沥青混凝土层可达到抗松散、抗裂、抗滑、耐久、抗永久变形（抗车辙）的能力，这种结构下层和上层的沥青铺装取长补短，具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗腐蚀性和对钢板的追从性。,本工法在普通沥青施工安全操作规程的基础上，针对其特点采用专项安全预案，安全可控。,2,、工法特点 质量与安全,山东省路桥集团有限公司,2,、工法特点 工期与进度,以南京四桥钢桥面铺装为例，由于创新铺装技术的使用，不仅提高了施工质量，还可使工期缩短,30,天，工期与进度完全可控。,山东省路桥集团有限公司,2,、工法特点 经济效益与资源节约,2012,年南京四桥主桥钢桥面铺装施工采用创新施工工艺，节约人工费用,124,万，节约设备摊销费,211,万元，节约材料消耗,9,万元，与传统施工工艺、施工设备相比，节约人工、机械、材料费合计,344,万元。以上合计节支总计,431,万元。,若按提前,20,天通车，日交通量以,20000,辆，平均通行费以,35,元,/,辆计算，可创造间接效益,1400,万元。,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,6.,社会经济效益,4.,技术创新点与工艺操作要点,3.,工艺原理,5.,工程应用情况,2.,工法特点,1.,工法产生背景,3,、工艺原理 典型结构,钢路缘,桥面顶板,型接缝材料,型接缝材料,表面处理：,1,级抛丸除锈，清洁度,97%,粘 结 层：橡胶系列沥青粘结材料（,0.30.4L/),铺装底层：浇注式沥青混合料,+,嵌入沥青预裹碎石（,1112/),中间粘结层：,SBS,改性乳化沥青（,0.30.5L/),铺装上层：高弹改性沥青混合料,75,40,35,排水管,抗塑性变形开裂、防水、抗老化,抗松散、抗裂、抗滑、耐久、抗车辙,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 施工工艺流程,施工工艺流程图,原材料准备及检测,打砂除锈,防水粘结层,浇注式混合料生产,升温运输,浇注,压入沥青碎石,接缝处理,中间检查验收,中间粘结层,改性混合料生产,运输,摊铺,碾压,养生,验收,浇注式沥青施工,高弹沥青施工,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 原材料,原材料分类,沥 青,集料,接缝材料,基质沥青,湖沥青,高弹沥青,填 料,型,型,矿粉,石料,河砂,粘结剂,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 级配与设计指标,浇注式沥青级配范围,筛孔（,mm,）,13.2,4.75,2.36,0.6,0.3,0.15,0.075,范围（通过率,%,）,100,65-85,45-62,35-50,28-42,25-34,20-27,浇注式沥青混合料的质量标准,项目,技术指标,流动性，刘埃尔流动性,(240),(,秒,),40,以下,贯入量试验,，,贯入量,(40,，,30,分,),(mm),1,4,车辙试验，动稳定度,(60),(,次,/mm),350,以上,弯曲试验，破坏应变,(-10,，,50mm/min),8.010,3,以上,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 级配与设计指标,改性沥青混合料级配范围,筛孔（,mm,）,19,13.2,4.75,2.36,0.6,0.3,0.15,0.075,范围（通过率,%,）,100,95-100,55-70,35-50,18-30,10-21,6-16,4-8,改性沥青混合料的质量标准,项目,技术指标,试验方法,马歇尔试验,孔隙率,(%),3,5,T0709,2011,饱和,度,(%),75,85,T0709,2011,稳定度,(kN),10,以上,T0709,2011,流值,(1/10mm),20,40,T0709,2011,浸水残留安定度,(%),80,以上,T0709,2011,车辙试验，动稳定度,(60)(,回,/mm),1500,以上,T-NSQ-301,弯曲试验，破坏应变,(-10,，,50mm/min),6.010,3,以上,T-NSQ-303,山东省路桥集团有限公司,通过试验确定,浇注式,沥青混凝土生产配合比,按照,75,次,击实马氏试验确定的,高弹改性沥青,混合料生产配合比,混合料类型,各种矿料所占的比例,(%),4#,仓,（,%,）,3#,仓,（,%,）,2#,仓,（,%,）,1#,仓,（,%,）,矿粉,（,%,）,沥青用量,(%),高弹改性,沥青混合料,9,25,23.5,36,6.5,6.0,混合料类型,各种矿料所占的比例,(%),3#,仓（,%,）,2#,仓（,%,）,1#,仓（,%,）,矿粉（,%,）,沥青用量,(%),浇注式,沥青混合料,30,22,21,27,8.2,3,、工艺原理 生产配合比设计,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,400,85,300,350,65,400,分幅线,主桥原分幅设计方案（全桥共分八幅）,通过试验桥施工，确定,EB50/75S,摊铺宽度为设计最大值,5.0,米时，仍能顺利完成施工，如果主桥施工时采用,5.0,米摊铺幅宽，在摊铺速度一定的条件下，使每个有效工作日内工作量增加，有利于缩短主桥施工工期。,3,、工艺原理 分幅设计与优化,山东省路桥集团有限公司,优化后分幅设计方案（全桥共分六幅）,3,、工艺原理 分幅设计与优化,加强对参建人员进行的,技术培训、培训考核，,针对复合浇注式沥青混凝土,钢桥面铺装指南,进行技术交底，切实做到,定岗定责，明确责任到人。,除管理岗位外，设,18,个工种，主要人员安排见右图,3,、工艺原理,施工组织,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 限位模板固定,磁性表座固定方式,钢路缘侧固定方式,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 钢桥面板喷砂除锈,控制项目,控制要求,检测方法,空气相对湿度,85%,用仪器测量空气湿度,钢板表面温度,空气露点温度,3,钢板温度仪测量,空气露点,露点测试仪或由空气温度和空气相对湿度查表求出,确保平坦度,2mm,以内,确保,97%,以上金属光泽,拍照留底记录,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理,Sa3.0,级除锈,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 防水粘结层施工,工序,内容,要求,第一层涂抹,经表面处理,4,小,时以内，,0.15,0.2L/m2,气温,10,以上，钢板温度,70,以下,第二层涂抹,经第,1,次涂抹后，,3,小时养生，,0.15,0.2L/m2,、,涂抹方向与第,1,层涂抹垂直。,气温,10,以上，钢板温度,50,以下,养生,12,小时以上,禁止车辆进入,粘结层施工要求,原材料的性能、温度与基面状况、涂布量及均匀性、涂刷工艺和粘结强度。涂布量的检测：按照涂抹施工面积，对照专用容器内已使用的粘结材料量，计算单位面积的涂布量。,质量控制要点,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 接缝材料贴附,浇注沥青使用,CELLOSEAL,型,接缝材料,，,使用前对材料试验检测，应满足质量要求。贴附前应将防水粘结层材料涂抹在贴附表面，以,不漏涂、不流淌,为度。粘贴操作时禁止拉伸接缝材料，使其自然紧密贴附。,接缝材料贴附,伸缩缝处贴附,山东省路桥集团有限公司,材料,加热温度,集料,220-260,矿粉,70,150,基质沥青,165175,出料温度,170240,加热温度标准范围,3,、工艺原理 浇注混合料拌和,山东省路桥集团有限公司,湖沥青计量控制,对混合料温度控制,混合料装车,3,、工艺原理 浇注混合料拌和,试验指标控制,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 浇注混合料拌和,山东省路桥集团有限公司,清理后轮胎表面,铺设人工草坪,轮胎降温措施,3,、工艺原理 前场准备工作,山东省路桥集团有限公司,摊铺速度,摊铺方向及顺序,A,B,D,C,H,G,F,E,北,塔,区,南,塔,区,跨,中,区,3,、工艺原理 合理划分工区,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 浇注摊铺施工,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 浇注摊铺施工,山东省路桥集团有限公司,3,、工艺原理 铺装期间管理,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,6.,社会经济效益,4.,技术创新点与工艺操作要点,3.,工艺原理,5.,工程应用情况,2.,工法特点,1.,工法产生背景,4,、关键技术创新点 需要解决的问题,浇注施工温度要达到,220260,之间，传统拌和方式是通过拌和机把浇注式沥青加热到,180,左右，然后直接进入升温搅拌运输车中长时间加热以达到出料温度要求。这样进行混合料生产不利后果是：,混合料在升温搅拌运输车的狭小空间内搅拌和不均匀；,长时间加热后可能造成局部温度过高从而发生老化，降低了混合料质量；,加速了升温搅拌运输车的磨损，降低该设备的生产效率。,山东省路桥集团有限公司,4,、关键技术创新点 技术创新点,鉴于此，在目前设备的现状前提下，为达到最佳的混合料质量性能，我公司经综合考虑，提出了,提高骨料温度、矿粉提前加热、拌和机耐高温改造,等一系列设备改造研发的科研方案。,高黏沥青专用脱桶设备,高黏性沥青专用搅拌设备,热压式矿粉加热机,TLA,沥青专用冷藏箱,EB50/75S,进口浇注式沥青摊铺机的改造,浇注式沥青模板固定方式,浇注式沥青表面沥青预裹碎石碾压工艺,MY-01,型高弹改性沥青防粘轮的无害隔离剂,山东省路桥集团有限公司,LB-5000,型高黏性沥青专用脱桶设备,高黏性沥青专用搅拌罐,4,、关键技术创新点 技术创新点,山东省路桥集团有限公司,4,、关键技术创新点 技术创新点,热压式矿粉加热机,TLA,冷藏储存箱,山东省路桥集团有限公司,EB50/75S,原机带有同步碎石撒布装置，撒布碎石的最大粒径是,15,，但是复合浇注式沥青混凝土设计方案要求的表面压入碎石单一粒径,20,，原机装置无法进行同步碎石撒布。,采用人工撒布方式,4,、关键技术创新点 同步碎石撒布机,碎石同步撒布装置,山东省路桥集团有限公司,4,、关键技术创新点 同步碎石撒布机,布料装置改造完成,通过设计、改造并调试成功了同步碎石撒布装置，通过改造,EB50/75S,浇注沥青摊铺机的同步碎石撒布装置，实现了,20,预裹沥青碎石机械撒布，撒布的均匀程度，碎石的自然下沉效果都得到大幅提高。,山东省路桥集团有限公司,碎石撒布量与动稳定度关系,13.2,19,碎石撒布量,(/),动稳定度,（次,/,）,10,2669,11,3388,12,4060,4,、关键技术创新点 提高技术指标,山东省路桥集团有限公司,碾压时浇注沥青混合料铺装层温度,不宜低于,180,，最佳效果是,表面基本没有外露的碎石,。从试验桥现场效果来看，部分位置碎石碾压后没有完全进入到浇注沥青表面以下。,表面露出碎石过多,碎石完全压入效果,4,、关键技术创新点 表面碎石压碎工艺,山东省路桥集团有限公司,4,、关键技术创新点 表面碎石压碎工艺,采用德国,BW131AD-3,小型振动压路机,，其碾压吨位达到,4,吨级，沥青预拌碎石碾压达到了理想效果。浇注式沥青混合料表面沥青预裹碎石碾压施工工艺为国内首创。,BW138AD,BW131AD-3,压入不足,完全压入,山东省路桥集团有限公司,上层高弹改性沥青铺装层在使用胶轮复压时，相对,SMA,铺装及环氧沥青铺装粘轮现象更加严重。为此进行了胶轮压路机擦轮方式控制研究，大豆油会溶解沥青表面铺装层。,表面有沥青溶解现象,胶轮采用大豆油擦轮方式,4,、关键技术创新点 高黏沥青无害隔离剂,山东省路桥集团有限公司,课题组与材料生产商（日沥）共同进行了隔离剂溶解试验。,豆油（溶解,1,小时后）,豆油（溶解,24,小时后）,厨房用洗涤剂（溶解,1,小时后）,厨房用洗涤剂（溶解,24,小时后）,4,、关键技术创新点 高黏沥青无害隔离剂,山东省路桥集团有限公司,4,、关键技术创新点 高黏沥青无害隔离剂,厨房用的洗涤剂基本不会产生溶解现象，但是使用时隔离效果并不理想。为此研制高弹改性胶轮的专用隔离剂，最终试用成功,沥青防粘连,MY-01,无害隔离剂,，起到了良好的隔离效果，并对铺装层表面无溶解,。,MY-01,无害隔离剂,4,、关键技术创新点 操作要点,山东省路桥集团有限公司,4,、关键技术创新点 操作要点,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,6.,社会经济效益,4.,技术创新点与工艺操作要点,3.,工艺原理,5.,工程应用情况,2.,工法特点,1.,工法产生背景,5,、工程应用 南京四桥,该铺装技术的部分成果首先在,南京长江第四大桥,复合浇注式沥青混凝土铺装得以应用，这也是我国第一次引进复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装方案。并形成了复合浇注式沥青钢桥面铺装设计施工成套技术。,浇注铺装施工,山东省路桥集团有限公司,5,、工程应用 琅岐闽江大桥,本工法在福州市,琅岐闽江大桥,钢桥面铺装工程中成功应用，琅岐闽江大桥铺装结构为,GA10+SMA13,，采用复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装工法施工。该桥于,2014,年,1,月,1,日通车。,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,6.,社会经济效益,6,、社会经济效益 直接效益与间接效益,设计年限直接投资对比表,结构类型,工程数量,（,m2,）,单价,（元,/m2,）,桥面处理单价,（元,/m2,）,到设计年限末,大修次数,累计投资,（万元）,复合浇注式沥青,30000,820,80,0,2460,双层环氧沥青,30000,1370,100,1,8520,单层浇注式沥青,30000,650,100,4,10950,改性沥青,SMA10,30000,230,100,4.8,5442,结构类型,车流量减少（辆,/,日）,通行费,（元,/,辆）,每次维修天数（天）,到设计年限末大修次数,累计减少通行费（万元）,复合浇注式沥青,5000,35,30,0,0,双层环氧沥青,5000,35,30,1,525,浇注式沥青混凝土,5000,35,30,4,2100,改性沥青,SMA10,5000,35,30,4.8,2520,因大修而减少收费对比表,复合浇注式沥青钢桥面铺装具有最高性价比，具有很高的技术经济效果。,山东省路桥集团有限公司,6,、社会经济效益 工期效益,南京四桥项目由于创新铺装技术的使用，不仅提高了施工质量，还可使工期缩短,1,个月。若按提前,20,天通车，日交通量以,20000,辆，平均通行费以,35,元,/,辆计算，可创造间接效益,1400,万元。,山东省路桥集团有限公司,山东省路桥集团有限公司,