低温条件下钢-STC桥面铺装施工关键技术

邓李坚 宋佩超 何建乔

摘要：STC混凝土具有高强、超韧及收缩小的特点，作为钢桥面铺装层形成组合桥面，极大提高了桥面刚度，延长了工程寿命。文章以乌兰木伦河3号桥铺装层施工为例，介绍了在低温环境下的STC层的施工工艺，包括保温措施、接缝设置、蒸气养护等，为该类工程施工提供参考。

关键词：STC;施工工艺;低温;铺装;保温措施

中图分类号：U443.33文献标识码：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.006

文章编号：1673-4874（2021）01-0021-04

0引言

正交异性钢桥面具有构件质量轻、施工周期短等特点，已成为钢桥尤其是特大型桥梁的首选桥面型式[1-2]。钢桥面铺装极易损坏，面板与纵肋、横隔间易出现疲劳开裂已成为正交异性桥面的施工难题。导致上述病害的主要原因有：（1）钢桥面板的局部刚度不足;（2）钢桥面夏季钢板的温度可达到70℃，高温和超载双重作用导致沥青铺装和钢桥面板出现早期病害[3-4]。为解决该问题，研究人员通过设置薄层超高韧性混凝土STC层，将钢桥面转变成组合桥面，从而极大提高了桥面刚度，减小了面板和纵横肋在轮载下的应力，大幅提高了钢桥面的抗疲劳寿命[5-6]。但在高纬度地区低温环境下的STC铺装尚无先例，由于低温环境下施工STC混凝土存在凝结时间慢、蒸养困难等问题，易出现因养护不足而混凝土不能达到预期效果的问题。本文以乌兰木伦河3号桥铺装层施工为例，介绍了在低温环境下，STC层的施工工艺。

1工程概况

乌兰木伦河3号桥为中承式复式拱桥，跨径为348m。受两侧地形的影响，桥梁纵坡为单坡-1.68%，横坡为1.5%。桥面宽度为：5.0～16.5m（观景平台）+3.5m（非机动车道）+12.5m（机动车道）+12.5m（机动车道）+3.5m（非机动车道）+5.0～16.5m（观景平台）=42.0～65.0m。

车行道铺装采用钢-STC组合桥面结构，具体包括45mm厚STC层和40mm厚SMA13。其中，STC层通过规格为Φ13×35mm、间距为15cm的焊接栓钉将超高韧性混凝土层与钢桥面板进行连接。STC层内布置纵横向HRB400钢筋网，标准间距为37.5mm，下层钢筋顺桥向布置，上层钢筋横桥向布置。见下页图1。

2施工平面布置

钢桥面铺装区域长348m，宽30.2m。由于桥面铺装面积较大导致产能大的问题，两侧的STC的浇筑分6次进行，机动车道单次浇筑面积为2028m2 （机动车道分为4次浇筑），非机动车道单次浇筑面积为1047m²。沿路线中心线设置纵向矩形湿接缝，在后浇筑区靠近路线中心线处设置运料通道，第一次浇筑运料通道暂不焊接剪力钉。运料通道宽4.5m，以便先浇区摊铺施工时STC料的运输和汽车泵就位（见图2）。

STC拌和区设置在小桩号侧引道上，STC干混料在工厂预先拌和，并按照标准数量装入专用储存桶，确保每次搅拌材料的均匀性及配备准确性。摊铺施工时干混料加水湿拌形成STC料，为实现随拌随铺，采用多辆翻斗车接料运至浇筑现场，切实保障了STC 的质量。

STC层施工顺序依次为机动车道、非机动车道，其中机动车道分为4次浇筑，接缝为道路中心线和跨度中心线。

STC混凝土属于UHPC混凝土，其力学性能显著高于常规混凝土，详细参数见表1。

3施工关键技术

3.1环氧富锌漆施工

钢箱梁与外界环境接触的部位存在腐蚀风险，因此在易与外界接触的钢箱梁部位采取防腐措施。STC与钢箱梁接触的外边缘由于混凝土收缩会导致钢箱梁顶面四周与空气接触，而存在腐蚀风险。因此制定了在桥面周边0.5m范围内进行防腐涂装的方案（见图3）。桥面钢板周边0.5m范围进行环氧富锌涂刷，作为防腐涂装层，涂刷前冲洗、吹干净桥面板。

3.2焊接栓钉

钢桥面铺装的关键是钢箱梁与STC的结合，因此栓钉的施工质量至关重要。栓钉施工的关键是焊接的质量和布置间距，针对施工关键点应采取一系列措施。焊接栓钉前对桥面板进行清洁，瓷环保持干燥，确保焊缝无杂质、无水份高温汽化產生的气孔。采用磨光机对栓钉位置进行局部打磨，采用电弧螺柱焊机焊接时控制焊接面饱满度、焊透和牢靠连接性。采用墨线示出栓钉位置，栓钉位置根据纵肋与桥面焊缝的位置精确定位（见图4），栓钉距离此焊缝中心两侧各7.5cm。栓钉间距允许偏差≤5mm。STC端封板附近及桥梁中心线位置栓钉间距有所不同，当栓钉与钢箱梁焊接冲突时，可合理调整栓钉位置，并确保与焊缝间距≥20mm。

3.3钢筋网铺设

栓钉解决了钢箱梁与STC结合的问题，但STC混凝土仍属于脆性材料，在重型交通或频繁交通的条件下易发生混凝土断裂风险，为此在桥面上布设钢筋网，将STC更好地形成整体，增加STC的韧性。钢筋网采用肋钢筋，直径为10mm。通过镀锌钢丝将纵横钢筋在相交处绑扎，四周钢筋交叉点应每点绑扎，中间部分每隔三根呈斜线型绑牢钢筋网，铁丝应扣成“八”字形（或左右扣绑扎）。搭接位置错开布置，保证同一断面上的纵横向钢筋搭接数量不超过截面钢筋总数量的1/4。

钢筋网保护层厚设计为15mm。在钢筋网底面垫块钢筋条，以保证钢筋网底面的保护层厚度，顶面保护层厚度由摊铺机控制。钢筋网绑扎时严格控制绑扎点数和牢固度，保证钢筋网整体性良好。对摊铺机轨道和滑靴部位钢筋垫条进行加密，以防止受压时下陷。轨道位置钢筋垫条长35cm，间距为40cm，斜交45°角摆放，与钢筋网进行点焊固定。对摊铺机轨道和滑靴部位钢梁顶板进行高程测量，计算出钢梁顶板标高线型，以作为STC摊铺的标高带控制点。

3.4STC湿接缝

本工程由于摊铺面积大而设置施工缝。由于STC内部有大量的钢纤维，在施工缝位置其钢纤维是断开的，抗裂强度将被削弱，因此，需对施工缝做强化处理。根据STC施工缝相关试验研究和以往项目施工经验，本项目施工接缝采用矩形接缝的形式（见图5），同时采用“Z”字钢板进行接缝处理。全桥行车道STC沿桥梁中心线分左右两侧分次进行浇筑，纵桥向沿桥梁中心线设置一道矩形接缝，两侧非机动车道无施工接缝。

浇筑施工区①前（见图6），需在桥梁中心线位置用泡沫条和木方条装好接缝模板，有效将施工区①和施工区②隔开，矩形接缝的尺寸为40cm×40cm。施工区①蒸养完成后，拆除模板条，对湿接缝进行凿毛，保证接缝表面裸露出大量的钢纤维。凿毛后，清理干净接缝面松散的混凝土和钢筋网间的STC碎块和屑末。浇筑施工区②时，对接缝面STC提前进行喷雾湿润，保证新旧混凝土的粘结效果。若出现横缝，则焊接S型钢板进行修补。

3.5STC浇筑施工

3.5.1施工准备

摊铺前对桥面进行清洗及水雾润湿，清除积水。对施工缝位置进行STC凿毛处理，并进行清理，再次浇筑前须湿润凿毛地带。

3.5.2STC拌和

（1）STC的干拌。为确保原材料配备精确，原材料采用工厂预干拌处理。STC干拌料均有电子称量系统控制称量，所有材料称量误差应控制在±2%，干拌时间为15min。

（2）STC的湿拌。根据拌和总量和配合比要求称取拌和水，并根据现场气温，加热拌和水温度，确保拌和后拌和物温度>10°。每盘搅拌时间根据拌和状态（即拌和物坍落度）确定，但时间≥6min。

STC的拌和前，应检查搅拌设备状态，并应严格按施工配合比进行拌和。STC干混料配料误差控制在0.8%之内，水的计量误差控制在0.4%之内，使用前计量设备应归零。

3.5.3STC摊铺整平

采用摊铺机进行布料摊铺，人工抹面及覆盖保湿膜、喷雾保湿等工序紧随其后。特殊部位及时摊铺人工布料。桥面施工过程出现积水和杂物应及时清除。

3.5.4保湿养护

STC完成摊铺后进行人工抹面，随后立即在工作桥上开始水雾喷射、覆盖保湿膜、洒水保湿的养护工作。STC浇筑与保湿养护同步进行，养护过程中加强巡查。在低温天气条件下进行STC浇筑摊铺时，保湿膜覆盖和洒水完成后，立即搭设保温棚进行保温，保证STC至终凝的过程中，环境温度在5℃。

4保温及养护

4.1保温措施

STC属于超高性能混凝土，具有极低的水胶比，失水对STC水化反应影响大，因此完成摊铺后立即覆盖养护。STC完成摊铺后进行人工抹面，随后立即在工作桥上开始水雾喷射、覆盖保湿膜、洒水保湿的养护工作。STC浇筑与保湿养护同步进行，养护过程中加强巡查。

另外，施工期为冬季，温度在-5℃～0℃左右，因此保湿膜覆盖和洒水完成后，立即搭设保温棚进行保温，同时，在保温棚内设置探照灯，保证STC至终凝的过程中，环境温度为5℃。

4.2蒸气养护

STC保湿养护至终凝后，进行蒸气养护。蒸气养护过程中搭设由帆布、保温棉以及支架组成的保温棚，棚内布有蒸汽管道，蒸汽管道间隔为12m，管壁设有排气孔。由蒸汽发生器提供蒸汽并由蒸汽管道进行输送，通过保温棚内的温湿度传感器进行监测。养护期间升温速度约为15℃/h，降温速度≤10℃/h，保证80℃恒温养护≥72h。

5结语

本文以乌兰木伦河3号桥STC层施工为例，详细介绍了低温条件下STC桥面浇筑施工及养护工艺，得到以下结论：

（1）在STC与钢箱梁接触外边缘采用环氧富鋅漆防腐措施可减小因STC收缩、开裂带来的钢箱梁腐蚀病害。

（2）采用矩形接缝形式和“Z”字钢板进行接缝处理。

（3）针对低温环境，采用同步浇筑保温的养护措施和设置保温棚完成低温环境的保温措施，设置蒸汽管道、保湿膜及保温膜确保了STC蒸气养护质量。

（4）本工程针对栓钉施工、接缝处理、低温养护、蒸气养护等工艺进行了一系列改进，形成了成套低温环境下的钢STC桥面铺装施工技术。

参考文献

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