一种基于UHPC桥面铺装整幅摊铺的施工方法与流程

一种基于uhpc桥面铺装整幅摊铺的施工方法
技术领域
1.本发明涉及桥面施工技术领域，具体涉及一种基于uhpc桥面铺装整幅摊铺的施工方法。


背景技术：

2.自1987年第一个钢斜拉桥建成之后，钢斜拉桥、悬索桥愈来愈多，随着使用时间的增加，近年来，大部分桥梁的桥面铺装层都陆续出现钢结构疲劳开裂和铺装层开裂、拥包、脱层等病害，严重影响桥梁的通行能力及结构安全。
3.超高性能混凝土(uhpc)具有超高的力学性能、超高耐久性、超强的韧性、优良的耐磨和抗爆性能以及抗冲击性能等特点。超高性能混凝土(uhpc)作为桥面铺装能大幅提升桥面整体刚度，尤其是钢桥可以极大降低正交异性桥面板在长期重载作用下发生疲劳破坏的可能性，现阶段该材料在正交异性桥面铺装中应用越来越广泛。
4.目前在uhpc桥面铺装施工中，常见的施工工艺有两种。一种是桥梁为双幅分离式桥梁，一般采用泵车停靠在另外一幅桥面上，采用泵车将混凝土泵送至浇筑面上。另一种是桥梁为一整幅，桥面铺装施工时，先施工半幅，另半幅为运输通道。此工艺有以下缺点，一是横向有施工缝，接缝处薄弱，影响结构受力。二是施工缝侧面需要支立模板，由于uhpc桥面铺装钢筋密集，模板安拆尤其繁琐，工效较低。三是该种桥面铺装一般应用于大跨度桥梁上，桥梁整体刚度普遍较弱，在浇筑过程中，频繁用罐车运输混凝土会不断让桥梁发生弹性变形进而影响已浇筑uhpc混凝土的强度增长。此外采用泵车进行布料的施工工艺，存在布料不均匀，人工整平难度大，费时费力等问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种基于uhpc桥面铺装整幅摊铺的施工方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.本发明提出了一种基于uhpc桥面铺装整幅摊铺的施工方法，uhpc桥面自上而下依次包括，沥青混凝土、防水粘结层、超高性能混凝土、防腐层、钢板；
8.施工方法，包括以下步骤：
9.s1：桥面抛丸，采用自行式桥面抛丸机进行施工，研磨料为钢丸与钢条的混合物，抛丸施工完成后，用对比板或粗糙度仪对抛丸后的质量进行检验；
10.s2：防腐涂装，防腐涂装采用环氧富锌底漆，涂装完成后油漆实干后进行表观质量及涂层厚度检验；
11.s3：剪力钉焊接，焊接前用砂纸打磨掉剪力钉处防腐涂层，采用电弧螺柱焊机焊接剪力钉，焊接完成后，对剪力钉进行弯曲试验检查，检查完成后对剪力钉焊缝进行防腐涂装；
12.s4：钢筋网安装，钢筋安装时，将纵向钢筋放置在下，横向钢筋放置在上面，从而完
成钢筋网的安装工作；
13.s5：超高性能混凝土摊铺，首先进行超高性能混凝土材料配比，之后进行超高性能混凝土拌制生产，然后进行超高性能混凝土的运输，从前至后通过布料机、整平机、覆膜机完成超高性能混凝土的摊铺工作，最后进行超高性能混凝土的养护工作；
14.s6：超高性能混凝土抛丸，在超高性能混凝土养护完成后，进行超高性能混凝土层表面抛丸糙化。
15.优选的，所述步骤s1中，通过桥面抛丸清理桥面原涂层、锈迹、油脂并糙化结合面，自行式桥面抛丸机行走方式采用纵桥向行走，对于桥面有凹坑、凸起的局部不平整处，采用手持锥形打磨机进行局部打磨。
16.优选的，所述步骤s2中，抛丸完成后4小时内进行防腐涂装工作，当所处环境的相对湿度在阈值范围内时，在12小时内进行防腐涂装工作；当表面出现反锈现象时，进行重新除锈。
17.优选的，所述步骤s5中，超高性能混凝土材料配比包括，将固体原材料预拌成干混料，然后现场加添加钢纤维、液体外加剂、水进行二次拌合，干混料包括水泥、硅灰、微珠、石英砂。
18.优选的，所述步骤s5中，超高性能混凝土拌制生产顺序为，首先通过拌合站进行预混料搅拌，然后加水、外加剂后进行搅拌，最后添加钢纤维后搅拌，超高性能混凝土拌制采用立轴行星式搅拌机。
19.优选的，所述拌合站设置在已完成的引桥桥面或路基上，干混料采用平铺的方式进行存放，并摊铺防水布。
20.优选的，所述步骤s5中，超高性能混凝土的运输方法包括，采用电动地平车进行运输，在钢筋网片上铺设两根槽钢作为地平车的轨道，混凝土料斗接料完成后，利用吊车将料斗放置到地平车上，地平车携带料斗运输到布料机下方，通过布料机上方的龙门吊，将料斗吊起，然后放料至布料机储料斗内，然后将空料斗通过地平车运输回搅拌区域。
21.优选的，所述步骤s5中，超高性能混凝土的摊铺工作包括，利用泵车将超高性能混凝土送至布料斗中后，先进行搅拌，搅拌均匀后进行布料，然后通过摊铺机使超高性能混凝土均匀布料，超高性能混凝土布料完成后，进行二次人工收面、喷雾、覆膜；在此过程中，将整平机的整平板根据桥梁的横向坡度进行改造，以适应桥面的横向坡度，将整平板在端部设置成活动可调节形式，以适应泄水孔处铺装层的整平。
22.优选的，所述步骤s5中，超高性能混凝土的养护方法包括，超高性能混凝土浇筑后铺设高分子保湿养护薄膜，进行保湿养护，之后解除高分子保湿养护薄膜，覆盖土工布继续保湿养护。
23.优选的，高分子保湿养护薄膜铺设流程包括：高压水枪喷雾、覆盖节水保湿膜和浇水保湿；土工布覆盖流程包括：超高性能混凝土终凝后，掀除高分子保湿养护薄膜，沿纵桥向依次铺设土工布，之后对土工布进行洒水，使其充分湿润并紧贴超高性能混凝土表面，在此过程中，设置喷淋口朝上的喷淋管道，同时检查土工布的保水情况及下方超高性能混凝土表面是否干燥泛白，通过喷淋管道进行补水。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.1.本发明采用超高性能混凝土作为正交异性桥面的刚性铺装层，能大大提高桥面
的横梁刚度，在受到车辆的荷载作用下铺装层与桥面板能协同受力，降低了桥面板的应力及变形，能减少桥面钢结构的疲劳裂纹，提高桥面的使用寿命，采用整套智能化的铺装机械，有效提高了施工效率，节约了施工工期；利用施工机械的参数调整能满足各种坡度、宽度的桥面铺装施工，施工质量控制更加精细，常温养护型超高性能混凝土能减少高温蒸汽养护设备的投入，减少施工成本，同时简易保温棚的应用扩大了改工艺的应用范围及施工环境适应性，具有极高的推广价值。
26.2.本发明在施工过程中通过将拌和站设置在桥面上，减少了超高性能混凝土运输的运距，同时使前后场配合更加流畅，采用行星式搅拌机，使超高性能混凝土的搅拌更加充分、均匀；采用地平车作为运输混凝土的设备，可以实现在已绑扎完成的钢筋顶面运输混凝土的目的，同时不会破坏已绑扎好的钢筋。该方式避免了混凝土运输时需要预留半幅车道的问题，实现了整幅摊铺。
27.3.本发明还采用了布料、振捣和覆膜等一系列设备，使超高性能混凝土施工更加连贯，施工质量得到了提高，配备布料机进行布料，可以有效控制布料厚度，并解决了泵车泵送砼过程钢纤维同向性分布问题，保障了超高性能混凝土中钢纤维多向性均匀分布，利用超声波激光整平机，自动控制高程，实现标高的精准度，同时可以二次精整平，保证了摊铺的平整度，使摊铺后的桥面坡度符合设计要求，利用自动覆盖薄膜养生，实现了摊铺完成后立即自动覆膜，解决了桥面风大、超高性能混凝土易失水开裂的问题。
附图说明
28.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
29.图1是本发明中桥面整体结构示意图；
30.图2是本发明中整体流程图；
31.图3是本发明中剪力钉部分结构示意图；
32.图4是本发明中布料机部分结构示意图；
33.图5是本发明中整平机部分结构示意图。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.如图1-5所示，本实施例提出了一种基于uhpc桥面铺装整幅摊铺的施工方法，
36.uhpc桥面共包括有五层，自上而下依次包括，沥青混凝土、防水粘结层、超高性能混凝土、防腐层、钢板。上层为30mm高黏高弹沥青混凝土sma-10，防水粘结层包括环氧防水粘结材料，下层为平均55mm厚超强性能混凝土(uhpc)，防腐层为环氧富锌底漆层(80μm)，钢桥面板喷砂除锈光洁度sa2.5级，粗糙度50-100μm。
37.在施工之前，采用流水式工序安排，根据施工顺序铺装、钢筋绑扎、剪力钉焊接进行流水作业，紧凑安排，当前施工半幅作为作业区，另半幅作为施工机械空间及通行通道，已到达施工连续，互不干扰，节约工期的效果。
38.施工方法，包括以下步骤：
39.s1：桥面抛丸，采用自行式桥面抛丸机进行施工，研磨料为钢丸与钢条的混合物，以保证粗糙度，抛丸施工完成后，用对比板或粗糙度仪对抛丸后的质量进行检验；
40.s2：防腐涂装，防腐涂装采用环氧富锌底漆，涂装完成后油漆实干后进行表观质量及涂层厚度检验；
41.s3：剪力钉焊接，焊接前用砂纸打磨掉剪力钉处防腐涂层，采用电弧螺柱焊机焊接剪力钉，焊接完成后，对剪力钉进行弯曲试验检查，检查完成后对剪力钉焊缝进行防腐涂装；
42.s4：钢筋网安装，钢筋安装时，将纵向钢筋放置在下，横向钢筋放置在上面，从而完成钢筋网的安装工作；
43.s5：超高性能混凝土摊铺，首先进行超高性能混凝土材料配比，之后进行超高性能混凝土拌制生产，然后进行超高性能混凝土的运输，从前至后通过布料机、整平机、覆膜机完成超高性能混凝土的摊铺工作，最后进行超高性能混凝土的养护工作；
44.s6：超高性能混凝土抛丸，在超高性能混凝土养护完成后，进行超高性能混凝土层表面抛丸糙化。
45.步骤s1中，通过桥面抛丸清理桥面原涂层、锈迹、油脂并糙化结合面，自行式桥面抛丸机行走方式采用纵桥向行走，对于桥面有凹坑、凸起的局部不平整处，采用手持锥形打磨机进行局部打磨。其中，作业条件为桥面干燥且空气湿度小于85％。
46.其中，自行式桥面抛丸机行走方式以纵桥向为主，尽量减少行走坡度。抛丸搭接时，行走方向搭接20cm，横向搭接5cm，以确保每个位置的抛丸能达到预期效果。抛丸等级为sa2.5级，粗超度50-100μm，根据机械的功率及原桥面情况，进行试抛施工，以确定抛丸机的行走速度及抛丸遍数。一般速度行走速度0.5-1.5m每分钟，施工遍数1-2遍。对于桥面有凹坑、凸起等局部不平整处，利用手持锥形打磨机进行局部打磨。抛丸施工完成后用对比板或粗糙度仪对抛丸后的质量进行检验。
47.步骤s2中，uhpc的铺装面的防腐涂装采用含锌量大于等于70％的环氧富锌底漆，油漆配比严格按照厂家数据及现场涂装工艺试验确定，不得随意调整配比。抛丸完成后4h内进行防腐涂装；当所处环境的相对湿度不大于60％时，可以适当延时，但最长不应超过12h；不管停留多长时间，只要表面出现返锈现象，应重新除锈。涂装完成后油漆实干后进行表观质量及涂层厚度检验。
48.步骤s3中，为确保焊接施工质量，在布置剪力钉是应避开桥面板顶板与横隔板和u肋焊缝，纵、横向间距并非完全相同。施工时在钢桥面板上划墨线定位，精确控制剪力钉位置。当剪力钉的设计位置与钢主梁拼接焊缝位置冲突时，应将剪力钉偏离焊缝边缘2～3cm。
49.采用电弧螺柱焊机焊接剪力钉，施工前进行焊接工艺试验，确定焊接施工时焊枪的调整参数及焊接电流等参数。焊接前需用砂纸打磨掉剪力钉处防腐涂层。焊接完成后，清除定位时设置的墨线、焊渣、磁环和杂物，并对剪力钉进行30
°
弯曲试验检查，对不合格的进行补焊。检验完后对剪力钉焊缝进行防腐涂装，涂装要求于桥面涂装一致。
50.步骤s4中，钢筋安装时，将纵向钢筋放置在下，横向钢筋放置在上面，纵向钢筋最边缘距耐候钢2.5cm，其余钢筋按照5cm间距进行布置。钢筋绑扎接头错开间距为1.5m，搭接长度40cm，钢筋保护层按uhpc顶面15mm控制。施工时如遇钢筋位置与剪力钉布置有冲突，可
适当调整钢筋的位置，应特别注意钢筋纵向接头处的钢筋布置和螺栓带处钢筋位置。
51.步骤s5中，超高性能混凝土材料配比包括，将固体原材料预拌成干混料，然后现场加添加钢纤维、液体外加剂、水进行二次拌合，干混料包括水泥、硅灰、微珠、石英砂。
52.步骤s5中，超高性能混凝土拌制生产顺序为，首先通过拌合站进行预混料搅拌3分钟，然后加水、外加剂后进行搅拌2分钟，最后添加钢纤维后搅拌3-5分钟，超高性能混凝土拌制采用立轴行星式搅拌机。超高性能混凝土宜釆用干混料集中湿拌或现场加水拌和。
53.拌合站设置在已完成的引桥桥面或路基上，干混料采用平铺的方式进行存放，存放区桥面顶部布置10*10cm方木，横向布置，间距为1m，方木顶部平铺15mm竹胶板，并摊铺防水布，防止干混梁受潮。
54.步骤s5中，超高性能混凝土的运输方法包括，采用电动地平车进行运输，在钢筋网片上铺设两根槽钢作为地平车的轨道，混凝土料斗接料完成后，利用吊车将料斗放置到地平车上，地平车携带料斗运输到布料机下方，通过布料机上方的龙门吊，将料斗吊起，然后放料至布料机储料斗内，然后将空料斗通过地平车运输回搅拌区域。轨道布设时，可通过设置错车股道，实现多辆地平车的往返。
55.步骤s5中，超高性能混凝土的摊铺工作包括，利用泵车将超高性能混凝土送至布料斗中后，先进行搅拌，搅拌均匀后进行布料。布料仓可对料进行一次缓存并搅拌，供料连续反复运行，使供料实现连续性，实现打印式的布料模式，布料仓横向行走速度变频可调，保证了摊铺厚度的均匀性，做到布料的初平。布料机整体沿轨道纵向运行，纵向运行速度变频可调。
56.然后通过摊铺机使超高性能混凝土均匀布料。摊铺机作业时，首先超高性能混凝土拌合物运输至布料槽内，使布料槽内随时充满超高性能混凝土料；然后通过摊铺机的布料，使超高性能混凝土均匀布料，同时控制超高性能混凝土的布料厚度不少于设计值。
57.在此过程中，摊铺前，应对摊铺表面进行洒水润湿，但不能有积水。摊铺前，先检查坍落度，控制配合比使其在要求的坍落度范围内，并制作检测抗压抗折强度的试件。摊铺过程中，机械间断时间不应大于混合料的初凝时间。摊铺设备应平稳运行，既不得欠振导致超高性能混凝土层不密实，又不可过振导致超高性能混凝土离析。摊铺机在摊铺时，应有专人监测摊铺厚度，监测频率适当加大。局部位置可由人工整修表面，采用人工抹光收浆后应无任何痕迹，并用铝合金直尺检测成型后的表面平整度和相邻两扳高差，检测结果应符合规范要求。
58.超高性能混凝土的振捣及整平由摊铺机的振捣整平系统进行，该设备安装激光和超声波双系统、液压控制系统、高频振捣刮板，能够准确设定双面水坡坡度和标高。振捣频率为100hz，通过振捣整平后超高性能混凝土厚度误差控制在2mm范围内。
59.将整平机的整平板根据桥梁的横向坡度进行改造，以适应桥面的横向坡度，将整平板在端部设置成活动可调节形式，以适应泄水孔处铺装层的整平。
60.超高性能混凝土布料完成后，根据现场的搅拌量控制浇筑速度，确保连续浇筑，浇筑间隔不大于浇筑时超高性能混凝土表面的结皮时间(可根据现场天气状况进行测算)。收面工人乘坐在走行小行车上，进行收面。结合桥宽及搅拌效率，浇筑后应及时工人及时进行二次人工收面、喷雾、覆膜，防止表面结皮影响外观质量，紧接着喷雾覆膜养护。
61.其中。对于局部缺水的地方应首先洒水，然后进行抹面。洒水要求采用喷雾形式，
不得对超高性能混凝土面直射。抹面过程中，应清理超高性能混凝土中结团物或其他杂物。抹面时，发现局部未振捣到位的区域，应进行振捣、整平。对出现表面裂纹的区域，及时抹面清除裂纹。
62.在分区施工时，超高性能混凝土的接缝采用凹凸形锯齿槽口，增强连接性能。在横向接缝处均设置，槽口位置设置应避开剪力钉。在锯齿槽口处设置30cm长定尺钢模板，预留钢筋齿孔，安放后板身应稳固，且应保持竖直，空隙采用专用泡沫胶封堵，保证不漏浆。接缝浇筑前，应对接缝面进行凿毛处理。
63.步骤s5中，超高性能混凝土的养护之前，先通过测试得到超高性能混凝土的终凝时间点，塑性收缩期，自收缩期和养护结束时间点，从而实际施工中参考上述时间在相应的时间段内采用相应的养护措施，解决现有技术中超高性能混凝土胶凝材料量较大自由水含量极低，在塑性期容易水分过快蒸发引起假凝现象，容易误判凝结时间，难以得到准确的超高性能混凝土的凝结时间来指导各个时期的养护施工，从而养护不当易引起裂缝的质量问题。
64.通过保湿养护促进超高性能混凝土中化学反应的进行，并完成其部分收缩变形，减少其后期收缩变形。为实现超高性能混凝土致密性、高强性、高韧性创造有利条件。
65.超高性能混凝土保湿养护分为两个阶段，第一阶段超高性能混凝土浇筑后铺设高分子保湿养护薄膜，进行保湿养护；第二阶段，解除高分子保湿养护薄膜，覆盖土工布继续保湿养护。
66.第一阶段中，保湿养护紧随超高性能混凝土摊铺之后进行，顺桥向每完成2m～3m超高性能混凝土摊铺，马上覆盖节水保湿膜进行保湿养护，保湿养护流程为：高压水枪喷雾-覆盖节水保湿膜-浇水保湿。超高性能混凝土保湿养护采用节水保湿薄膜，保湿薄膜覆盖采用智能自动覆膜机进行，实现快速覆膜、节约人工、有效防风的功能。
67.覆膜前，对超高性能混凝土表面进行抹面，并检查超高性能混凝土表面是否有表面裂纹，如有裂纹应及时洒水抹除。应采用高压水枪对超高性能混凝土表面进行洒水湿润。洒水需采用喷雾形式，要求高压水枪枪头朝上，不得对超高性能混凝土表面进行直射。铺膜过程中应采用水雾对膜进行压实，使膜与超高性能混凝土贴合紧密，不得有鼓泡现象。如有鼓包的地方，应采用铁丝戳破，并用保湿薄膜覆盖裸露位置。保湿养护过程中，由专人进行巡查，发现局部缺水时，及时补水养护。
68.第二阶段保湿养护时间7-12天，具体施工措施如下：
69.(1)超高性能混凝土终凝后，掀除原有保湿膜，沿纵桥向依次铺设土工布；
70.(2)土工布横桥向相互搭接，搭接宽度不少于20cm，并对土工布进行洒水，使其充分湿润并紧贴超高性能混凝土表面；
71.(3)施工区域沿纵桥向布设喷淋管道，管道横向间距为1m，所有喷淋口均需朝上；
72.(4)安排专人24小时进行巡视，检查土工布的保水情况及下方超高性能混凝土表面是否干燥泛白，及时开启喷淋系统进行补水，局部位置喷淋不到位的地方采用人工进行补水；
73.(5)进行分区施工时，应注意间隔1天进行施工，避免施工机械的震动影响已铺装完成的超高性能混凝土，产生裂纹。
74.所述步骤s6中，超高性能混凝土层表面抛丸糙化在超高性能混凝土养护完成后进
行。通过抛丸可加强超高性能混凝土层与粘结层的粘结效果。超高性能混凝土表面糙化的技术指标：粗糙度达到0.45～0.6mm；抛丸后，uhpc表面应裸露出“新鲜”钢丝及混凝土面，且颜色均匀，达到糙化比色板“sp4”的程度。抛丸机具体行走速度等参数，通过试验段确定。
75.超高性能混凝土层表面抛丸施工前，应通过工艺试验，确定超高性能混凝土表面的粗糙度指标以及达到粗糙度要求的最佳丸料规格、丸料流量即最佳电机负载、抛丸设备行走速度等关键工艺参数。
76.正式抛丸前应采用高压风机清除超高性能混凝土表面的油渍、锈迹、杂物，积水等，确保桥面干燥、清洁。
77.抛丸过程应连续作业，如因特殊原因造成抛丸停机，在下次重抛之前应将机器倒退30cm左右，再重新开始抛丸，待机器行走过去后，应及时检查搭接区域抛丸质量，如有遗漏再进行补抛。
78.抛丸施工时，抛丸设备两次施工行车道之间需搭接1cm～5cm宽度。
79.抛丸完成后，应及时铺装沥青覆盖层，防止抛丸后的工作面被污染，同时保证裸露的钢纤维不生锈。如不能及时铺装沥青层，应采用防雨布进行覆盖保护。
80.本技术利用剪力钉、钢筋网、超高性能混凝土组成桥面刚性铺装结构层，利用超高性能混凝土的高抗压抗折强度，在柔性桥面结构上形成一层刚度大、强度高的铺装层，提高桥面的刚度，在上部车辆荷载下能将荷载分布到更大的范围，以减少桥面钢结构的疲劳应力，降低疲劳裂纹的产生，以到达提高使用寿命的目的。同时超高性能混凝土的高韧性、高抗折抗拉强度能在柔性结构桥梁运营使用过程中大变形时能跟随变形且不发生开裂，解决普通混凝土铺装结构变形适应性问题。
81.其中，优化的超高性能混凝土配合比优于设计要求指标且性能稳定，采用行星式搅拌机、专用布料机、超声震动整平机、覆膜机进行施工，材料拌制、布料均匀，线型控制良好，养护措施及时，施工质量优良，线型平整度2mm以内。低温蒸汽、保温棚等措施确保了超高性能混凝土的养护质量，强度、弹模量上升稳定，保证了超高性能混凝土的力学性能。
82.另外，本技术实现了大跨柔性结构桥面的桥面刚性铺装，减少了钢桥面的疲劳裂纹问题，提高了桥梁使用寿命，对于老桥加固、新桥修建都有很好的借鉴价值。今后随着愈来愈多的大跨斜拉、悬索桥达到使用寿命、桥面柔性铺装的损坏，将会有更多桥面改造的工程，应用前景广泛。
83.本技术尤其适用在跨江跨河的大桥尤其是侧面无运输通道的桥梁，而设计要求超高性能混凝土进行整幅浇筑，解决了超高性能混凝土桥面铺装分幅浇筑需要设施工缝的问题。同时解决了超高性能混凝土桥面铺装分幅浇筑需要设施工缝的问题，提高了施工的速度，避免了设置横缝降低施工质量的问题。同时配备了多台套的施工机械大大加快了施工的速度和提高了施工的质量。
84.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。