CN108797397B - 一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法，具体包括以下施工步骤：a、对已发生破损的桥面的铺装层进行探伤，以方形划定待修补区域，并测量所划定待修补区域的长度a、宽度b；b、制作预制上层，预制上层的长度、宽度值分别预留施工余量e，e≤0.6cm，c、制作预制下层，预制下层的长度、宽度值分别预留施工余量e，e≤0.6cm，d、采用切割工具清除待修补区域范围内铺装层的混凝土，直至露出桥面板，在桥面板上固定布设与预制下层的定位孔相对应的定位柱，然后在桥面板表面涂布环氧树脂粘结层，并同时在待修补区域与原路面之间接缝界面上涂布高弹界面剂；本发明桥面修复后的抗剪强度明显提高，整个施工工期短，桥面修复效果好。
Description
技术领域
本发明属于交通运输工程领域，具体涉及一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法。
背景技术
我国地形地理环境复杂多变，其中不乏许多陡峭的山丘，随着东部及平原公路路网的基本完成，国家在山区公路的投入逐年增多，而山区道路长大纵坡桥面路段的出现将是不可避免的；同时伴随着城市化的进程，为缓解交通拥堵情况，许多城市耗费巨资建立起了高架桥，这些高架桥的进口匝道与出口匝道，存在大量纵坡桥桥面路段。
沥青面层由于其良好的行车舒适性和低噪音、能够承受荷载和保护桥梁等优点，被广泛铺装于我国大部分桥面的钢板或者混凝土板上，常见的形式为约10cm厚的双层沥青面层。而纵坡段桥面不同于水平段桥面，对于纵坡上行桥段的铺装沥青面层结构来说，其上表行车速度较低，根据沥青材料的温度时间换算法则“长时间的承受荷载与高温条件一致，而且时间是累计的”，故而纵坡上行桥面铺装沥青面层结构承受荷载产生的变形相当于水平桥面行车次数的数倍产生的变形；而纵坡下行桥段由于车辆的刹车减速作用容易产生过大的推移力。这些情况使得桥面铺装层需要具有良好的抗剪性能和抗变形能力，否则，桥面铺装层一方面极易出现由于自身抗剪能力不足而导致的车辙等病害，另一方面会由于层间粘结抗剪强度不足而产生层间滑移、造成如月牙状层间剪切破坏类病害。如果没有进行处理和养护，这些病害将会不断发展，最终对桥体造成更加严重的损害。此外，桥面防水粘结层同样是铺装结构中极为薄弱的结构体系，容易因为防水粘结层抗剪强度不足失效而导致桥面铺装出现滑移、脱层等病害问题，严重影响桥面铺装的使用性能及寿命。
此外，桥面板与铺装层弹性模量相差巨大，桥面铺装处于不利的受力状态，若不能妥善解决桥面板与修复区域铺装层的粘结问题，修复区域的滑移病害会向周围延伸，造成更大范围的破坏。且经冷补沥青混合料修补的修复区域前期强度低，需要保持修补区域中心略高于四周，等待行车荷载压实。这样破坏了行车的舒适性，而且加大了汽车冲击荷载，对修补区域周围结构不利。
目前，对于纵坡桥面铺装层抗剪能力不足导致的车辙、层间滑移、脱层等病害并没有十分有效的方法，桥面养护大部分借用沥青路面的养护技术，主要使用冷补沥青混合料对破坏区域进行修复，即首先对破损区域进行铣刨，然后铺设冷补沥青混合料碾压密实。而使用冷补沥青混合料修复纵坡桥面难以保证修复质量，修复后的纵坡桥面呈现出使用寿命短的问题，不能真正解决铺装层抗剪能力不足和层间连接薄弱的问题，治标不治本。经相关调查，发现一些路段滑移破坏后已经过修补，但在修补过的桥面上仍然会不同程度出现了滑移破坏。铺设冷补沥青混合料过程中，铺装面层污染程度将直接影响层间粘结层的抗剪强度。在铺设过程中，由于不同的结构层在施工完成后有一定的间歇时间，此时会因天气、行车、机械漏油等因素对路面造成一定污染。有研究表明，泥土和油污的二次污染会使层间粘结的抗剪强度下降高达10-50％。
目前长大纵坡桥面修复方法单一，修复效果不佳，修复后容易再次破坏，耗时长的问题依然是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法，桥面修复后的抗剪强度明显提高，整个施工工期短，桥面修复效果好。
本发明所采用的技术方案如下：
一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法，具体包括以下施工步骤：
a、对已发生破损的桥面的铺装层进行探伤，以方形划定待修补区域，并测量所划定待修补区域的长度a、宽度b；
b、制作预制上层，预制上层的长度、宽度值分别预留施工余量e，e≤0.6cm，预制上层的具体制作方法如下：
1)、制作坯料，将改性沥青混合料在120-160℃的条件下，预热3-5h备用，在成型模具底面涂刷防粘试剂后，将预热后的改性沥青混合料倒入成型模具进行第一遍压实，压实密度为2200-2500kg/m3，在压实后改性沥青混合料的上表面铺设玻璃纤维格栅，再倒入改性沥青混合料，至少压实两遍，然后养护20-24小时，制得预制上层的坯料；
2)、粘结富油层，富油层采用改性沥青制成，依据改性沥青的密度和待修补区域的面积、深度得出富油层所需改性沥青的质量，然后将改性沥青加热融化，并注入到成型模具内预制上层的坯料下表面，冷却后形成带有富油层的预制上层；
c、制作预制下层，预制下层的长度、宽度值分别预留施工余量e，e≤0.6cm，预制下层的具体制作方法如下：
1)、将改性沥青混合料在120-160℃的条件下，预热3-5h备用，在成型模具底面涂刷防粘试剂后，将预热后的改性沥青混合料倒入成型模具进行第一遍压实，压实密度为2200-2500kg/m3，在压实后的改性沥青混合料的上表面铺设玻璃纤维格栅，再倒入改性沥青混合料，至少压实两遍，然后养护20-24小时，制得预制下层的坯料；
2)、将预制下层的坯料下表面按照设计位置预留定位孔，定位孔与定位柱的尺寸相匹配；
3)、在预制下层的坯料上表面按照S形布置加热电阻丝，形成预制下层；
d、采用切割工具清除待修补区域范围内铺装层的混凝土，直至露出桥面板，在桥面板上固定布设与预制下层的定位孔相对应的定位柱，然后在桥面板表面涂布环氧树脂粘结层，环氧树脂粘结层用量为1-1.2kg/m2，并同时在待修补区域与原路面之间接缝界面上涂布高弹界面剂；
e、将预制下层放入待修补区域，桥面板上的定位柱与预制下层的定位孔相对应配合，然后放置预制上层，预制上层的下表面和预制下层的上表面相对应配合；
f、将加热电阻丝连接至电源进行通电加热，加热电阻丝通电直至富油层融化，并对预制上层进行充分压实，受到压力作用的富油层融化后将预制上层下表面与预制下层上表面紧密连接为一体，且剩余的改性沥青流入预制上层、预制下层与原路面之间的缝隙内；
g、切断加热电阻丝与电源的连接线，开放交通。
所述的加热电阻丝的通电时间为T，单位为s，且k为热源设备正常工作的富余系数，
1.2≤k≤1.5，R为加热电阻丝的总阻值，单位为Ω；U为电源电压大小，U＝220V；Cbm为所采用的改性沥青的平均比热，单位为kcal/(kg·℃·h)，Ga为富油层的改性沥青质量，单位为kg；t为融化富油层的改性沥青所需温度，t取值范围为100-120℃；ta为待修补区域环境温度，单位为℃；F为待修补区域的面积，F＝a*b，单位为m2；K为富油层的传热系数，其中M为富油层的放热系数，M＝0.0232kcal/(h·m2·℃)，l1，l2分别为预制上层、预制下层的厚度，单位为m，λ为预制上层或预制下层的导热系数，λ的取值范围为0.4-0.6kcal/(h·m·℃)。
所述的桥面板为钢板或混凝土板，定位柱通过焊接固定于钢板上或固定配合于混凝土板上的钻孔内。
所述步骤d中，当桥面板为钢板，对钢板采用人工打磨方式进行除锈后，再在桥面板上固定布设定位柱。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明所采用的长大纵坡桥面的养护方法通过采用斜面增加层间粘结面积提升了层间的抗剪切能力、定位柱分担铺装层与桥面剪切应力，添加玻璃纤维格栅提高模块自身的抗剪切应力，使得修复后区域与原铺装层有良好的协同工作能力和优秀的抗剪切能力，保证了修复后效果，避免了修复区域再次破坏；融化后的沥青在压力作用下自弥填缝，无需额外增加填补缝隙的工作，节约了时间，且使得修补区域与原路面有较好的连接；修复后的桥面前期强度较高，不需要等待降温即可开放交通，且桥面平整保证了行车舒适；采用电热融化富油层避免了施工时层间粘结层的污染。相较于现有技术，本方案具有维修效果好，维修速度快，针对性强，维修工艺简单，节能环保的优点。
附图说明
图1为本发明的施工示意图；
图2为本发明的预制上层的结构示意图；
图3为本发明的预制下层的结构示意图。
具体实施方式
参见附图，一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法，具体包括以下施工步骤：
a、对已发生破损的桥面的铺装层进行探伤，以方形划定待修补区域1，并测量所划定待修补区域1的长度a、宽度b；
b、制作预制上层2，预制上层2的长度、宽度值分别预留施工余量e，e≤0.6cm，预制上层2的具体制作方法如下：
1)、制作坯料，将改性沥青混合料在120-160℃的条件下，预热3-5h备用，在成型模具底面涂刷防粘试剂后，将预热后的改性沥青混合料倒入成型模具进行第一遍压实，压实密度为2200-2500kg/m3，在压实后改性沥青混合料的上表面铺设玻璃纤维格栅，再倒入改性沥青混合料，至少压实两遍，然后养护20-24小时，制得预制上层2的坯料；
2)、粘结富油层4，富油层4采用改性沥青制成，依据改性沥青的密度和待修补区域1的面积、深度得出富油层4所需改性沥青的质量，然后将改性沥青加热融化，并注入到成型模具内预制上层2的坯料下表面，冷却后形成带有富油层4的预制上层2；
c、制作预制下层3，预制下层3的长度、宽度值分别预留施工余量e，e≤0.6cm，预制下层3的具体制作方法如下：
1)、将改性沥青混合料在120-160℃的条件下，预热3-5h备用，在成型模具底面涂刷防粘试剂后，将预热后的改性沥青混合料倒入成型模具进行第一遍压实，压实密度为2200-2500kg/m3，在压实后的改性沥青混合料的上表面铺设玻璃纤维格栅，再倒入改性沥青混合料，至少压实两遍，然后养护20-24小时，制得预制下层3的坯料；
2)、将预制下层3的坯料下表面按照设计位置预留定位孔9，定位孔9与定位柱6的尺寸相匹配；
3)、在预制下层3的坯料上表面按照S形布置加热电阻丝10，形成预制下层3；
d、采用切割工具清除待修补区域1范围内铺装层的混凝土，直至露出桥面板5，在桥面板5上固定布设与预制下层3的定位孔9相对应的定位柱6，然后在桥面板5表面涂布环氧树脂粘结层，环氧树脂粘结层用量为1-1.2kg/m2，并同时在待修补区域1与原路面7之间接缝界面8上涂布高弹界面剂；
e、将预制下层3放入待修补区域1，桥面板5上的定位柱6与预制下层3的定位孔9相对应配合，然后放置预制上层2，预制上层2的下表面和预制下层3的上表面相对应配合；
f、将加热电阻丝10连接至电源进行通电加热，加热电阻丝10通电直至富油层4融化，并对预制上层2进行充分压实，受到压力作用的富油层4融化后将预制上层2下表面与预制下层3上表面紧密连接为一体，且剩余的改性沥青流入预制上层2、预制下层3与原路面7之间的缝隙内；
g、切断加热电阻丝10与电源的连接线，开放交通。
其中，加热电阻丝10的通电时间为T，单位为s，且k为热源设备正常工作的富余系数，1.2≤k≤1.5，R为加热电阻丝10的总阻值，单位为Ω；U为电源电压大小，U＝220V；Cbm为改性沥青的平均比热，改性沥青在不同温度下的平均比热值参考表一，单位为kcal/(kg·℃·h)，Ga为富油层4的改性沥青质量，单位为kg；t为融化富油层4的改性沥青所需温度，t取值范围为100-120℃；ta为待修补区域1环境温度，单位为℃；F为待修补区域1的面积，F＝a*b，单位为m2；K为富油层4的传热系数，其中M为富油层4的放热系数，M＝0.0232kcal/(h·m2·℃)，l1，l2分别为预制上层2、预制下层3的厚度，单位为m，λ为预制上层2或预制下层3的导热系数，λ的取值范围为0.4-0.6kcal/(h·m·℃)。
桥面板5为钢板或混凝土板，定位柱6通过焊接固定于钢板上或固定配合于混凝土板上的钻孔内；
步骤d中，当桥面板5为钢板，对钢板采用人工打磨方式进行除锈后，再在桥面板上固定布设定位柱6。
本发明采用单位面积总阻值为200Ω的电阻加热丝10，改性沥青、预制上层2的平均厚度为4cm，预制下层3的平均厚度为6cm，取λ＝0.5kcal/(h·m·℃)，修补面积为1m2。预设施工温度为100℃。当环境温度为5℃，施工时间为1322s(约22分钟)；当环境温度为15℃时，施工时间为1248s(约20.8分钟)；当环境温度为25℃时，施工时间为1170s(约19.5分钟)。
表一：
| t(℃) | 1～20 | 20～60 | 60～100 | 100～150 | 150～180 |
| C<sub>bm</sub>(kcal/(kg·℃·h)) | 0.263～0.299 | 0.299～0.346 | 0.346～0.394 | 0.394～0.442 | 0.442～0.525 |
Claims (4)
1.一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法，其特征在于，具体包括以下施工步骤：
a、对已发生破损的桥面的铺装层进行探伤，以方形划定待修补区域，并测量所划定待修补区域的长度a、宽度b；
b、制作预制上层，预制上层的长度、宽度值分别预留施工余量e，e≤0.6cm，预制上层的具体制作方法如下：
1）、制作坯料，将改性沥青混合料在120-160℃的条件下，预热3-5h备用，在成型模具底面涂刷防粘试剂后，将预热后的改性沥青混合料倒入成型模具进行第一遍压实，压实密度为2200-2500kg/m³，在压实后改性沥青混合料的上表面铺设玻璃纤维格栅，再倒入改性沥青混合料，至少压实两遍，然后养护20-24小时，制得预制上层的坯料；
2）、粘结富油层，富油层采用改性沥青制成，依据改性沥青的密度和待修补区域的面积、深度得出富油层所需改性沥青的质量，然后将改性沥青加热融化，并注入到成型模具内预制上层的坯料下表面，冷却后形成带有富油层的预制上层；
c、制作预制下层，预制下层的长度、宽度值分别预留施工余量e，e≤0.6cm，预制下层的具体制作方法如下：
1）、将改性沥青混合料在120-160℃的条件下，预热3-5h备用，在成型模具底面涂刷防粘试剂后，将预热后的改性沥青混合料倒入成型模具进行第一遍压实，压实密度为2200-2500kg/m³，在压实后的改性沥青混合料的上表面铺设玻璃纤维格栅，再倒入改性沥青混合料，至少压实两遍，然后养护20-24小时，制得预制下层的坯料；
2）、将预制下层的坯料下表面按照设计位置预留定位孔，定位孔与定位柱的尺寸相匹配；
3）、在预制下层的坯料上表面按照S形布置加热电阻丝，形成预制下层；
d、采用切割工具清除待修补区域范围内铺装层的混凝土，直至露出桥面板，在桥面板上固定布设与预制下层的定位孔相对应的定位柱，然后在桥面板表面涂布环氧树脂粘结层，环氧树脂粘结层用量为1-1.2kg/m2，并同时在待修补区域与原路面之间接缝界面上涂布高弹界面剂；
e、将预制下层放入待修补区域，桥面板上的定位柱与预制下层的定位孔相对应配合，然后放置预制上层，预制上层的下表面和预制下层的上表面相对应配合；
f、将加热电阻丝连接至电源进行通电加热，加热电阻丝通电直至富油层融化，并对预制上层进行充分压实，受到压力作用的富油层融化后将预制上层下表面与预制下层上表面紧密连接为一体，且剩余的改性沥青流入预制上层、预制下层与原路面之间的缝隙内；
g、切断加热电阻丝与电源的连接线，开放交通。
2.根据权利要求1所述的一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法，其特征在于，所述的加热电阻丝的通电时间为T，单位为s ，且，k为热源设备正常工作的富余系数，1.2≤k≤1.5，R为加热电阻丝的总阻值，单位为Ω；U为电源电压大小， U=220V；Cbm为改性沥青的平均比热，单位为kcal/(kg·℃·h)，Ga为富油层的改性沥青质量，单位为kg；t为融化富油层的改性沥青所需温度，t取值范围为100-120℃；ta为待修补区域环境温度，单位为℃；F为待修补区域的面积，F=a*b，单位为m2；K为富油层的传热系数，，其中M为富油层的放热系数，M=0.0232kcal/(h·m2·℃)，l 1，l 2分别为预制上层、预制下层的厚度，单位为m，λ为预制上层或预制下层的导热系数，λ的取值范围为0.4-0.6 kcal/( h·m·℃)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法，其特征在于，所述的桥面板为钢板或混凝土板，定位柱通过焊接固定于钢板上或固定配合于混凝土板上的钻孔内。
4.根据权利要求1所述的一种适用于长大纵坡桥面的修补施工方法，其特征在于，所述步骤d中，当桥面板为钢板，对钢板采用人工打磨方式进行除锈后，再在桥面板上固定布设定位柱。
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