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车载式抛丸除锈机在港珠澳大桥钢桥面铺装应用

文章出处:未知 编辑:抛丸机发表时间:2018-12-7 11:04:56 浏览人数:1159,1,0
  摘要:港珠澳大桥的钢桥面沥青铺装采用了新型防水层+浇注式沥青混合料+玛口脂沥青混合料 (MMA+GMA+SMA) 的结构层。这种结构层必然带来新材料、新工艺和新设备的应用, 而施工队伍也需要重新适应施工方法, 这给沥青混凝土铺装的施工带来了质量控制难点和风险。系统先容港珠澳大桥钢桥面铺装过程中在材料控制、设备投入、工艺控制及质量检测等方面所采取的质量管控措施和技术。


  0 引言

  港珠澳大桥是列入《国家高速公路网规划》的重要交通建设项目, 地理位置跨越珠江口伶仃洋海域, 连接中国华南地区三大重要城市:香港、珠海、澳门。

  港珠澳大桥主体工程的桥梁工程分为通航孔桥及非通航孔桥, 除三座通航桥梁外, 主要采用钢箱连续梁 (约15.8 km) , 在浅水区的非通航孔桥 (约7.1 km) 采用组合连续梁。其中钢箱连续梁采用正交异性钢箱梁桥面板结构形式, 其桥面铺装面积共52.3万m2, 是世界上最大规模的钢桥面铺装工程。如何确保如此大面积铺装工程的质量均匀, 是业界高度关注事项, 也是建设单位在桥梁质量管理方面的难点所在。

  1 概述

  项目开始, 港珠澳大桥的设计方与建设方针对52.3万m2的钢桥面铺装工程方案进行了广泛调查和深入研究, 特别是对现行国内几种典型 (环氧沥青、浇注式沥青、ERS等) 铺装方案进行了系统综合比选论证。鉴于大桥的交通负荷、工程特点、施工条件、工期要求等综合因素, 以及与项目环境和使用条件相近的香港青马大桥、昂船洲大桥、深圳西部通道等成功案例, 港珠澳大桥的桥面铺装最终确定选用了0.8 cm厚MMA+4 cm厚GMA+3 cm厚SMA的沥青混凝土结构层, 如图1所示。

  图1 港珠澳大桥桥面铺装结构层

  图1 港珠澳大桥桥面铺装结构层

  2 钢桥面铺装质量管理的总体要求

  港珠澳大桥的钢桥面铺装工程, 按照项目法人的制度管理要求, 实施全面质量管理, 并且在项目上建立健全钢桥面铺装施工质量保证体系, 编制钢桥面铺装的总体质量计划、分项工程质量计划以及专项的质量检测计划, 按程序对施工各工序的质量进行检查评定以达到港珠澳大桥专用技术及验收标准所规定的质量要求, 确保施工质量的稳定性。

  此外, 承包人和监理建立完善的质量责任体系, 从材料进货、配合比设计、试验段施工到大面积施工过程的检验及验收等质量活动落实到岗位, 对施工过程实行动态质量记录。所有与工程建设相关的原始记录, 试验检测及计算数据、汇总表格都按规定要求保存并在记录当天录入到港珠澳大桥专用的“质量监督信息系统”, 确保所有施工过程能做到可查可追溯。

  3 材料管理

  原材料作为影响钢桥面铺装质量的一个主要因素, 保证质量的前提就要保障原材料满足基本性能要求, 同时对其在混合料中的适配性进行分析。港珠澳大桥钢桥面铺装所使用的主要材料有:沥青、粗集料、细集料、矿粉、防水材料等。对于工程主要材料港珠澳大桥均采用项目甲控方法, 即以上材料的采购需要施工单位进行公开招标或比选, 并对参与招标或比选的供应厂家实行“短名单”管理模式。采购前, 承包人设定供应商的最低经营业绩、质量技术要求等门槛, 并将选定的不少于3家供应厂商短名单及有关信息报项目法人审批。供应厂家一旦中选或入围, 材料短缺或原厂家供应不足时施工单位则可在“短名单”范围内更换、增加供应方。采购招标或比选后, 还需向项目法人报备评选文件和采购合同。这一措施是为了防止承包人为低价采购而降低主要材料质量标准的行为, 强化了材料质量预控, 达到了材料供应在数量和质量都同时稳定的效果。

  施工前承包人都必须做好材料检验计划并向监理报批。材料检验计划需列明材料种类、检测频次、检测项目及记录表格等要求。获得监理认可后按计划逐批检查各种材料的来源和质量, 并核对材料信息。对于每次进货的材料, 供货单位必须提交产品合格证及该批次最新检测报告。监理及项目法人按照规定的比例进行抽检。但对于首批进场的材料, 承包人、监理及项目法人都必须取样检测, 经验证合格后可后方能批准进场。

  各种材料在施工前以“批”为单位进行检查, 不符合港珠澳大桥专用技术标准的不得进场。各种矿料是以同一料源、同一次购入并运至生产现场的相同规格材料为一“批”。对于沥青, 要求会更多一些, 以同一来源、同一次购入且储存入同一沥青罐 (供应商的沥青罐) 的同一规格的沥青为一“批”。沥青材料的进货质量管理除检测手段外, 必须注意对沥青实施从供应商沥青罐到施工场地间的运输过程的监督、可追溯性。考虑到沥青对储存温度、时限的要求, 在储存过程还需要动态检查、控制储存条件, 并在施工使用前必须再次检测各项指标确保合格后方能使用。

  桥面铺装集料是铺装结构质量控制的核心, 港珠澳大桥的铺装集料性能及标准要求都较为严格, 特别是GMA的细集料规格要求分为0~0.075 mm, 0.075~0.212 mm, 0.212~0.6 mm, 0.6~2.36 mm四种规格。这种集料的规格使得集料的生产与筛分必须摒弃传统网筛或旋振筛的方法。国内集料的加工生产大多处于粗放型阶段, 经过大量的调研活动, 港珠澳大桥引入了精细化工行业的空气筛分技术, 并结合多点驱动概率筛, 建立了集料工厂 (见图2~3) 。全厂采用全自动化设备, 从石头入库、破碎、分级再到集料袋装出库, 均采用信息化技术进行全过程的质量控制, 并配置了视频监控系统及袋装集料身份信息卡, 任何时候出品的集料都有唯一的二维码并能追溯到最终的源石、生产日期及检测结果等系列信息。集料出厂后运输到施工现场的专用集料仓库, 每2吨一袋堆放。

  图2 集料工厂

  图2 集料工厂

  图3 集料工厂仓库

  图3 集料工厂仓库

  4 施工机械改造与开发

  港珠澳大桥所采用的GMA浇注式沥青混凝土, 其所使用主要施工机械设备与国内普通工程会有所差异。除了直接从欧洲引进的设备外, 部分国内的施工机械设备也需要进行研究和改造以适应相应的要求。以下就几种大型设备的改造与开发进行先容。

  4.1 沥青拌合楼

  港珠澳大桥桥面铺装所使用的沥青拌合楼均配置了6个沥青罐和3个粉料罐 (见图4) 。浇注式沥青混合料的拌合温度较高 (220~260℃) , 混合料中矿粉比例较大, 对于普通沥青混合料的拌合, 此类浇注式沥青混合料不同的地方在于, 当混合料达到出料温度, 还需要对矿粉进行适当加热。同时拌合期间还要提高骨料的加热温度 (约240~260℃) , 国内现有拌合楼一般不能承受如此高的温度, 因此应当对其进行耐高温改造、加设矿粉罐、TLA沥青与基质沥青专用混合设备等。

  图4 沥青拌合楼

  图4 沥青拌合楼

  4.2 车载式抛丸除锈机

  钢桥面在搁置一段时间后, 在海洋高盐高湿的环境下, 局部会出现一些锈迹, 再加上涂抹防水层对底板会有粗糙度的要求, 因此在钢桥面涂抹防水层前必须做好除锈及确保粗糙度的工作。港珠澳大桥的桥面施工采用了车载式的抛丸除锈机 (见图5) 来实施以上功能需求。车载式抛丸除锈机的原理就是通过钢砂、钢丸等磨料对钢表面进行喷 (抛) 射处置, 彻底肃清钢桥面的铁锈、氧化物和污物, 并且达到所需求的平均粗糙度。车载式抛丸除锈机采用抛丸装置和吸尘系统一体式设计, 设备运输和操作更加灵活方便。吸尘器带有自动反吹系统, 保障了设备的连续工作能力, 大容量的储灰斗大大降低了清理时间。设备操作简单, 适合港珠澳大桥这种平整大面积作业时对设备效率高、操作人员少的要求。

  图5 车载抛丸除锈机

  图5 车载抛丸除锈机

  4.3 防水黏结层自动化喷涂及风雨棚

  港珠澳大桥参照香港青马大桥的经验, 采用全英国进口的MMA防水材料。整个钢桥面的MMA防水体系包括了底漆、2个防水层、黏结层。其中防水层采用了大型自动喷涂机 (见图6) 。这种喷涂机由施工单位自行开发, 也是专用于本桥面施工的。该设备具有控制喷涂速度、高度、控制喷涂用量及自由移动等功能。该设备的采用实现了港珠澳大桥高效率、高质量、降低劳动强度的施工要求。

  图6 自动喷涂机

  图6 自动喷涂机

  同时, 为防止桥面上的风雨对防水层喷涂的影响, 喷涂设备上部架设了自行开发的轨道式动风雨棚 (见图7) 。风雨棚的使用, 不仅可以减少喷涂材料的损耗率, 还可以对已经喷涂好的的防水层进行必要的防护作用, 同时起到了对周边环境的保护, 减少了喷涂气味、涂料对周边环境的影响。

  图7 风雨棚

  图7 风雨棚

  4.4 沥青混合料搅拌车

  从拌合楼生产出来的GMA浇注式沥青混合料, 在运输过程中还需要不断拌合加温, 因此施工中还需要使用专门的运输设备来实现运输和拌合加温的作用, 即沥青混合料搅拌车, 国外称为COOKER车 (见图8) 。沥青混合料在放入COOKER车前需将其温度预热至160℃左右, 装入COOKER车后的混合料需要保持不停的搅拌, 同时应让混合料升温至220~250℃。但混合料应避免在COOKER车停留太长时间, 220~250℃度的温度时不易超过4 h, 否则沥青混合料会老化;但也不应少于40 min以免搅拌不均匀。COOKER车在运输及搅拌过程中需要对加热温度进行监控和调节, 以避免结合料硬结, 同时还需减慢搅拌速度, 不让空气中的氧气进入浇注式沥青混合料中, 减少对混合料的氧化。

  图8 COOKER车

  图8 COOKER车

  5 试验段的铺装

  在采用新设备、新技术、新材料或新工艺的路面施工或缺乏施工经验时, 大规模施工前进行试验段的铺设是非常必要的。港珠澳大桥的钢桥面铺装就是采用了“四新”技术的典型项目, 为能确保施工人员熟悉并掌握施工技术, 所有的桥面铺装施工单位均采取了两阶段的试验段:第一阶段试验段是在营地内水泥混凝土路面上预埋钢板进行摊铺, 检测GMA与防水黏结层的黏结强度;第二阶段试验段是在钢桥上铺设GMA和SMA, 试验段长度均在半幅220 m以上。试验段完成了从配合比设计到碾压成型的整个铺装过程 (工艺、技术、设施及人员) , 并实现预期要求的验证工作, 主要包括以下几点。

  1) 检验人员管理。检验各施工管理人员对岗位职责和工作内容的熟练程度;检验喷砂、防水层施工人员的施工管理水平、操作技能、质量控制能力;检验拌合楼操作手和前场摊铺、碾压施工操作手对设备操作和工艺流程的熟练程度;检验施工作业人员对相应工序操作技能的熟练程度;检验前期人员培训与考核的实际成果。

  2) 检验原材料及混合料。检验防水材料与钢板的黏结性能;检验沥青、集料、矿粉等原材料性能;检验GMA10和SMA13的施工配合比、性能等是否满足设计要求。

  3) 检验生产施工设备。检验拌合楼沥青熔化罐、矿粉加热系统, 以及其他加热、计量、温控系统工作性能及计量精度是否满足要求;检验GMA运输COOKER车的工作性能 (搅拌、升温、保温等) 及工作状态是否满足要求;检验GMA摊铺机、SMA摊铺机、压路机、乳化沥青洒布车等的工作性能是否满足要求;检验车载式自动抛丸机与机械自动化防水喷涂设备的运行状态、施工质量及操作技能等。

  4) 检验生产施工工艺。验证湖沥青和基质沥青混合生产工艺 (加热温度、混合时间、储存时间等) ;检验袋装石料的上料工艺;检验GMA和SMA拌合生产工艺 (原材料加热温度、出料温度、拌合温度、拌合时间等) 和生产工效 (单位时间产量) ;检验GMA混合料在COOKER车中的温度、压力等随拌合时间变化的规律等工艺参数;检验前场GMA和SMA的摊铺工艺和压实工艺 (摊铺松铺厚度、摊铺机行走速度、压实温度、压实遍数、压路机组合方式、压路机行走速度等) ;检验改性乳化沥青洒布工艺, 确定满足洒布量等设计要求的洒布工艺流程;检验边缘排水不同工艺方案的施工工艺及排水效果。

  6 桥面铺装的检测体系

  GM A融合了GA和M A的两种特性, 但GA与MA的评价体系不尽相同。GA一般采用贯入度或贯入度增量来评价来其高温稳定性, 用流动度来评价其施工和易性。MA则通过硬度值和马歇尔稳定度及流值评价其高温稳定性。港珠澳大桥综合两种评价方法, 采用了车辙试验评价浇注式沥青混凝土GMA的高温稳定性, 采用冲击韧性来评价其疲劳性能。具体检测指标如表1~3所示。

  表1 GMA沥青混合料技术要求

  表1 GMA沥青混合料技术要求

  注:JTG E 20-2011为《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。

  表2 SMA沥青混合料技术要求

  表2 SMA沥青混合料技术要求

  注:JTG E 20-2011为《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。

  表3 GMA+SMA组合结构
  表3 GMA+SMA组合结构

  注:JTG E 20-2011为《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。

  7 铺装层的质量验收

  浇注式沥青混凝土铺装层与SM A沥青混凝土的质量验收均包括了实测项目与外观检定, 如表4~7所示。

  表4 下面层浇注式沥青混凝土铺装实测项目

  表4 下面层浇注式沥青混凝土铺装实测项目

  表5 浇注式沥青混凝土的外观检定

  表5 浇注式沥青混凝土的外观检定

  8 结语

  港珠澳大桥工程是世界瞩目的超级工程, 其铺装工程能否成功直接影响着工程的成败。而作为港珠澳大桥的形象, 铺装工程的质量也是港珠澳大桥的整体品质最为直接的体现。港珠澳大桥的建设者们为此在质量管控措施上丝毫没有松懈, 采取“以准入保材料”“以设备保工艺”“以工艺保证质量”的质量保证措施, 全面、细致地践行项目质量管理体系, 确保实现大桥铺装结构使用寿命超越预期的目标。

  表6 上面层SMA沥青混凝土铺装实测项目

  表6 上面层SMA沥青混凝土铺装实测项目

  表7 SMA沥青混凝土的外观检定

  表7 SMA沥青混凝土的外观检定
本文来源青岛华盛泰抛丸机:/jishu/1159.html
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