舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法

《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》是長沙市市政工程有限責任公司完成的建築類施工工法；完成人是李新宇、周天楚、彭瑞華、吳宇佼、曾錦亮。該工法適用於伸縮量在10~50毫米的各種橋樑接縫，對城市中絕大多數的中、小橋均適用。

《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》主要特點是：施工組織便捷靈活，可在不阻斷交通的情況下半幅施工；TST無縫伸縮縫彈性恢復力高；TST無縫伸縮縫低溫柔性和高溫穩定性好；TST無縫伸縮縫高溫粘附性好；開放交通迅速；TST無縫伸縮縫使用壽命長；TST無縫伸縮縫舒適性好。

2020年9月2日，《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》被湖南省住房和城鄉建設廳評定為湖南省2019年度工程建設省級工法。

基本介紹

• 中文名：舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法
• 工法編號：HNJSGF040-2019
• 完成單位：長沙市市政工程有限責任公司
• 完成人：秦正紅、張明新、魏永國、李朋、譚路
• 審批單位：湖南省住房和城鄉建設廳
• 主要榮譽：湖南省2019年度工程建設省級工法

形成原因

隨著城市的發展，橋樑通行車輛急劇增加，大橋橋面鋪裝出現了不同程度的病害，影響了行車安全性與舒適性。其中造成病害的最大原因之一就是橋面滲水導致的橋面鋪裝損壞。為提高橋樑使用舒適性，保證橋樑結構安全性，減少後期養護費用，解決當前橋面滲水問題，長沙市市政工程有限責任公司總結出《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》。

工法特點

《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》的特點有：

1.施工組織便捷靈活，可在不阻斷交通的情況下半幅施工。工藝簡單、操作容易、施工效率高、經濟效益好。

2.TST無縫伸縮縫彈性恢復力高：能適應不斷重複的溫度和荷載位移。　　

3.TST無縫伸縮縫低溫柔性和高溫穩定性都好：在-40℃時不會變脆，在80℃時不會流動。

4.TST無縫伸縮縫高溫粘附性好：施工時可與現有路面牢固粘結，常溫冷卻後不會被粘走。

5.開放交通迅速：無縫伸縮縫粘接料安裝後兩個小時即可開放交通，若噴水加速冷卻，一小時後即可開放交通。

6.TST無縫伸縮縫使用壽命長：嚴格按照工藝要求施工的無縫伸縮縫，其壽命是一般改性瀝青路面的兩倍左右。

7.TST無縫伸縮縫舒適性非常好：無縫伸縮縫粘接料能充分吸收車輛振動衝擊，車輛行駛舒適平穩。

操作原理

適用範圍

《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》適用於伸縮量在10~50毫米的各種橋樑接縫，對城市中絕大多數的中、小橋均適用。

技術理論

《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》的工藝原理是：將橋面接縫上面一窄條範圍的橋面鋪裝層替換為一種高彈性的特殊瀝青混合料。TST是一種既有彈性又有塑性的複合材料，主要成分為高分子聚合物和瀝青等，在使用時，將其加熱到190~210℃成為流體，灌入已加熱的石料中，TST材料能夠完全裹覆於石料表面，具有較強的粘結力，並依靠碎石間的嵌擠鎖結作用形成強度。TST無縫伸縮縫施工完成後可以吸收由於溫度和交通荷載作用產生的橋面板位移，而保證表層不會開裂損壞。

施工工藝

《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》的工藝流程及操作要點如下：

• 工藝流程

工藝流程如下：

瀝青砼鋪裝-→伸縮縫開槽-→槽口清理烤熱塗刷TST粘合劑-→澆入TST-→放置跨縫鋼板-→鋪拌合TST的主層石料並夯實-→鋪拌合TST的表層石料並壓實-→澆灌TST-→修整邊緣-→冷卻開放交通

• 操作要點

1.切割槽口：瀝青砼鋪裝層施工完畢後，清掃伸縮縫周邊的橋面，以預留縫為中心線，在距中心線兩側200~250毫米寬的位置確定兩條平行於中心線的邊線，延邊線切割、破除橋面鋪裝層，形成無縫伸縮縫槽口，並清理乾淨。

2.清洗、烘乾：高壓水槍清洗槽口，然後用火焰噴射器烤熱、烘乾槽口表面。注意控制烘乾時間，以免將槽口烤軟變形。在相鄰梁端縫隙內填海綿膠條，儘量填滿，不留空隙。

3.塗粘合劑：在槽口外露面上均勻塗刷TST專用粘合劑，等待15分鐘後澆入溶化的TST，並用刮板均勻地塗抹在槽口底面與側面，厚度1~2毫米。注意不要留有間隙，防止碎石與槽口結合不牢固而產生脫落．造成橋頭接縫的破壞。

4.鋼板安裝：然後放入跨縫鋼板（4~6毫米厚，鋼板的寬度根據縫的寬度來定，一般為15厘米左右），以定位釘固定，並注意對中。

5.主層施工：選擇有稜角、嵌擠性好的堅硬石灰岩碎石，要求壓碎值不大於30％，針片狀含量少於15~20％，且具有良好的級配。石子必須清洗、加熱拌料，加熱的溫度為100~150℃，跟TST料拌合，從槽口一端開始，將混合料均勻地放置於槽中，均勻攤鋪第一段，攤鋪長度2~3米，厚度3~5厘米，並及時夯實。

6.表層施工：將加熱後的表層石料與熱的TST溶膠充分拌合，為防止溫度降低拌合不均，可適當用火加熱，將表層碎石立即鋪在主層上，高出橋面10毫米，並立即用小型壓路機壓實，由於TST碎石在常溫時具有良好的彈性所以碾壓一定要及時，防止由於溫度下降而造成壓實度不足形成早期破壞。表層施工時與原路面的高差要根據季節的不同作適當的調整，以防止行車時產生跳動的感覺。

7.澆灌上足夠的TST，淹沒碎石，寬度超出槽口兩側各2厘米．以增強碎石自身與路面的粘結力。這時為防止TST流到兩邊橋面上，在槽口兩邊用木條擋住，以保持邊緣順直整齊。

8.按以上方法繼續做下一段，直至整幅或半幅做完。從一端開始，用專用的攤鋪器攤鋪封面（TST用量根據下滲情況掌握），用燒熱的鐵鍬刮平，一邊澆，一邊向後刮，修整表面，整個過程需要用火焰噴射器保溫，表面TST高出石料高度≤2毫米。

9.修整邊緣，去掉兩邊擋板，冷卻1~2小時，開放交通。

施工注意事項：

a.預留縫要用耐高溫的泡沫墊襯條填充，防止材料堵塞預留縫，影響橋樑正常變形。

b.槽口要求：水平伸縮量在40毫米以內（含40毫米）的伸縮縫，槽口寬度400毫米，水平伸縮量在40~80毫米的伸縮縫，槽口寬度500毫米，深度最低70毫米。槽口底部應平整（如凹凸不平，勢必造成上部鋼板擾動，鋼板的擾動導致無縫伸縮縫混合料開裂、滲水、膠和石料離析、出現坑槽，而破壞無縫伸縮縫）。槽口底部和立面一定要做到無灰塵、乾燥，否側影響材料的粘合效果，出現斷開現象。槽口底部和立面必須刮膠，做到無死角，使下道工序鋪裝無縫伸縮縫混合料與橋面鋪裝層牢固地連線一體。

c.鋼板必須用銷釘固定在預留縫上部。

d.TST加熱溫度嚴格控制195~204℃之間，安全溫度不超210℃，採用帶導熱油間接加熱、有溫度控制且帶攪拌的加熱設備，保證粘合膠不老化，否則會導致混合料因高溫老化減小拉伸性能，而損壞無縫伸縮縫。

e.石料一定要衝洗乾淨，含粉量不超過1%，粉量過多會嚴重影響粘合膠的粘合效果。石料加熱要求加熱均勻，加熱設備應有翻炒或翻滾加熱功能。

f.一定要分層攤鋪，每層3~5厘米厚，每層攤鋪完後，必須刮塗一層粘合膠，使粘合膠充分滲入到石料間隙內，保證無縫伸縮縫有足夠彈性。

材料設備

《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》的材料設備要求如下：

TST無縫伸縮縫所用石料應採用有梭角，嵌擠性好的堅硬石灰岩碎石，要求壓碎值不大於30%，扁平及細長石料含量少於15~20%。石料規格應滿足下表要求。石子必須清洗、加熱，加熱溫度為100~150℃，石料規格見表1所示。

表1 石料規格表

石料粒徑	通過下列篩孔（毫米）的質量百分率／％
毫米	53	3.5	26.5	13.5
10—15	100	90~100	0~15	0~5

TST無縫伸縮縫施工所需的主要設備有：TST熔化罐、石子加熱機、平板夯機、專用攤鋪器、火焰噴射器、風鎬、切割機、裝載機、小型壓路機等。

質量控制

施工企業採用《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》施工時，應採取的質量控制要求如下：

TST無縫伸縮縫的性能主要取決於TST、石料及其它添加材料的技術性能。TST彈塑體是一種既有彈性又有塑性的複合材料，主要成分為高分子聚合物和瀝青等，在使用時，將其加熱到190~210℃成為流體，灌入已加熱的混合石料中，TST材料能夠完全裹覆於石料表面，具有較強的粘結力，並依靠碎石間的嵌擠鎖結作用形成強度。TST橋樑伸縮縫具有較好的強度、粘結性、高低溫穩定性、彈縮性變形性、耐老化性。TST彈塑體的技術指標如表2。

表2 TST彈塑體的技術指標

項目	單位	指標
密度	克/立方厘米	1.20~1.25
扯斷強度	兆帕	0.20~0.30
扯斷伸長率	%	≥800
扯斷永久變形	%	40~60
耐熱試驗163±1℃，5小時扯斷強度變化率	%	-15~15
耐熱試驗163±1℃，5小時扯斷伸長變化率	%	-20~10
耐水增重率（23±2，144小時）	%	≤4.0
針入度（25±0.1℃，100±0.01克，5秒）	0.1毫米	55~65
軟化點（環球法）	℃	≥100
閃點（COC法）	℃	≥240
脆點（弗拉絲法）	℃	≤40

TST橋樑無縫伸縮縫就是一種粘彈性結合材料來做的接縫，使接縫產生一定的彈塑變形來適應結構的變形。其性能特點如下:

1.彈性恢復力非常高：能適應不斷重複的溫度和荷載位移。　　

2.低溫柔性和高溫穩定性都非常好：在-40℃時不會變脆，在80℃時不會流動。因此，能適用於中國所有氣候區。

3.高溫粘附性好：施工時可與現有路面牢固粘結，常溫一點兒也不粘，冷卻後又不會被粘帶走。

4.防水性能好：接縫和橋面鋪裝聯成一體，密封防水性好。

安全措施

施工企業採用《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

合理安排機械設備、制定詳細施工臨時用電安全措施，每天進行班前教育、安全檢查，做到人員防護到位，嚴格控制人的不安全行為、物的不安全狀態。

環保措施

施工企業採用《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》施工時，應採取的環保措施是：

安排專人現場指導施工班組作業，減少噪音和揚塵污染，棄渣及其他工程棄物按方案指定地點進行合理排放、處治，機械廢棄排放符合環保要求。

效益分析

長沙市市政工程有限責任公司採用《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》施工的效益有：

1.經濟效益

該工法套用於2018年長沙橘子洲大橋提質改造項目。本次橘子洲大橋安裝這種新型的TST橋樑無縫伸縮縫總長約為770米，建安費約為1800元/米，使用期10年以上。

採用傳統橋面連續構造：建安費約580元/米，約4年使用期限，每次更新費約1100元/米（包括施工封道影響）。

採用型鋼伸縮縫裝置：建安費1250元/米，橡膠條10年使用期限，每次更換費約140元/米（包括施工封道影響），而且型鋼伸縮縫每年要進行4次清縫保養等日常養護（清理型鋼伸縮縫15元/米）。

根據以上依據可以測算得出：

a.採用TST橋樑無縫伸縮縫，10年無需更換及養護保養，僅需建安費為：1800x770=1386000元；

b.採用傳統橋面連續構造，10年需養護維修更換費用為：580x770+1100x770x2=2140600元；

c.採用型鋼伸縮縫裝置，10年包括橡膠帶更換及日常養護維修費用：1250x770+140x770+15x770x40=1532300元。

綜上，可以直觀地看出採用新技術有可觀的經濟效益。在10年使用期限內，採用新型橋樑TST無縫伸縮縫比採用傳統橋面連續構造可節省754600元；比採用型鋼伸縮縫裝置可節省146300元。

2.環保、節能、社會效益

其他層面，採用新型橋樑TST無縫伸縮縫構造使用壽命長，大大減少了橋面連續部位的維修頻率，同時也減少了由維修施工引起的對周邊環境的破壞、廢棄物的堆放以及交通擁堵現象。綜合這種新型橋樑TST無縫伸縮縫的使用壽命及養護維修成本等因素考慮，其成本特別是日常養護維修成本比較低廉。

註：施工費用以2011、2018年施工材料價格計算

套用實例

長沙市市政工程有限責任公司採用《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》的套用實例如下：

2018年橘子洲大橋提質改造項目

橘子洲大橋是中國規模最大的雙曲拱橋之一，於1972年國慶前夕建成通車。該橋通車運營近48年，自建成以來，橘子洲大橋一直是長沙最繁忙的過江通道之一。近年來，隨著城市的發展，機動車保有量的增加，橋樑通行車輛急劇增加，大橋橋面鋪裝出現了不同程度的病害，影響了行車安全性與舒適性。為提高橋樑使用舒適性，保證橋樑結構安全性，減少後期養護費用，解決當前橋面坑窪較多，影響車輛安全通行問題，對大橋進行提質改造。本次主要施工任務為車行道的提質改造、人行道提質改造、橋面系以下結構的缺陷修復及病害處治、交通疏解等施工內容。其中車行道的提質改造包含原拱上填料的病害處治、貫穿路幅的裂縫處治、原瀝青路面的銑刨以及新的瀝青路面攤鋪。

行車道改造設計以不改變當前橋面標高為原則，即維持拱頂橋面結構層總厚度為30~40.5厘米不變。橋面加卸載須遵循對稱均衡的原則，確保橋樑主體結構的安全。為保證橋樑結構安全，實施時應委託有經驗、有資質的檢測單位對橋面加卸載過程進行施工監控。針對橋面鋪裝橫向開裂、破損、局部車轍嚴重、坑槽、局部填料不密實等病害，基於墩頂及第一腹拱拱腳位置協調變形、橋面整體防水性能、路面強度考慮，本次行車道改造擬採用重做10厘米厚瀝青鋪裝進行處治。先對橋面坑槽破損進行處治或測量上圖，便於銑刨後病害位置外觀模糊不清，不能將病害完全處理到位；再銑刨原有橋面鋪裝4~5厘米厚瀝青層，再精銑刨3~4厘米厚剩餘瀝青路面及拱上填料，然後採用C25素混凝土人工局部修補填料缺陷（鬆散、坑槽等）；檢查墩頂位置及相鄰兩側立柱頂部位置變形縫是否完整，若被堵塞，應切割2~3厘米寬，約40厘米深切縫，再塞填耐高溫膨脹泡沫條；灑布1.2千克/平方米高滲透乳化瀝青作透層，側面可用人工塗刷，確保不留死角；滿鋪玄武岩土工格柵輔助層；再全幅作SBS改性瀝青（2.4千克/平方米）同步碎石（13.2~16毫米單粒徑石灰岩碎石，碎石應通過拌合樓除塵，並預拌0.5%的瀝青）封層（作防水層）+5厘米SBS改性瀝青AC-20C（摻入玄武岩纖維，纖維摻量3‰）+0.5~0.6千克/平方米改性乳化瀝青粘結層+4厘米SBS改性瀝青AC-13C（摻入玄武岩纖維，纖維摻量4‰），碾壓均採用靜力式壓路機以減小對結構的擾動。改造後拱頂橋面結構層為20~30.5厘米拱上填料+1厘米封層+5厘米AC-20C瀝青砼+4厘米AC-13C瀝青砼。

最後結合當前橋面病害情況，在橫向開裂較多的墩頂及第一腹拱拱腳頂部設定無縫伸縮縫構造。無縫伸縮縫的施工工藝及材料在長沙市市政項目中屬於首次套用，為處理好每條裂縫，長沙市市政工程有限責任公司在施工過程中嚴格按工藝要求施工，並聘請材料供應商技術人員現場指導，完工後路面行車舒適平穩，使用狀況良好。

榮譽表彰

2020年9月2日，湖南省住房和城鄉建設廳以湘建科〔2020〕136號檔案發布《關於公布2019年度省級工程建設工法的通知》，《舊雙曲拱橋橋面鋪裝TST無縫伸縮縫施工工法》被評定為湖南省2019年度工程建設省級工法。