一种预制UHPC的铁路钢桥面刚性防水铺装层及施工方法

技术领域

本发明涉及铁路钢桥面防护技术领域，具体涉及一种预制UHPC的铁路钢桥面刚性防水铺装层及施工方法。

背景技术

目前，国内外铁路正交异性钢桥面防水铺装结构主要分为柔性防水铺装结构和刚性防水铺装结构两类，其中，柔性防水铺装结构刚度小、钢桥面疲劳应力高且有变形开裂风险，相比而言，刚性防水铺装结构具有结构刚度大、荷载分散作用强、钢桥面疲劳问题不突出等特点而被广泛应用。由于铁路钢桥面的防水和耐久性问题直接影响到桥梁的运营安全，且铁路桥梁不容许因桥面维修而中断线路运营，因此，铁路桥梁需要桥面铺装结构能在长期疲劳荷载作用下不破碎、不渗水、不老化，从而有效的保护钢桥主体结构。

在现有的技术中，铁路钢桥面刚性防水铺装结构采用超高性能混凝土现浇，存在施工时间长，在受力时刚性防水铺装结构在保证防水效果的同时不能较好的与钢桥面板共同受力，不能较好的保护钢桥面板的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种预制UHPC的铁路钢桥面刚性防水铺装层及施工方法，能够解决现有技术中铁路钢桥面刚性防水铺装结构采用超高性能混凝土现浇，存在施工时间长，在受力时刚性防水铺装结构在保证防水效果的同时不能较好的与钢桥面板共同受力，不能较好的保护钢桥面板的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种预制UHPC的铁路钢桥面刚性防水铺装层，其包括：

防腐涂层，其用于铺设在钢桥面板上；

UHPC防水结构层，包括按预设位置设置的多块预制UHPC板，所述预制UHPC板包括纵向钢筋和横向钢筋交错设置形成的钢筋网和浇筑在所述钢筋网上的混凝土板，相邻所述混凝土板之间留有间隙，所述钢筋网中纵向钢筋与横向钢筋均向外伸出至所述间隙内，且相邻所述预制UHPC板内伸出的所述钢筋网在所述间隙内交错重叠并固定连接，所述间隙填充有超高性能混凝土，用于使多块所述预制UHPC板形成整体；

连接组件，其用于设置在所述钢桥面板上安装所述预制UHPC板的预设位置，且所述连接组件部分伸入所述预制UHPC板内，用于连接所述钢桥面板与所述预制UHPC板；

沥青防水层，其铺设在所述UHPC防水结构层上。

在上述技术方案的基础上，

在一些可选的方案中，所述预制UHPC板的中部设有预留孔洞，所述连接组件用于设置于在所述预留孔洞的对应位置。

在一些可选的方案中，所述连接组件包括多根栓钉，一端用于与所述钢桥面板连接，另一端伸入所述预留孔洞内。

在一些可选的方案中，所述栓钉均位于所述纵向钢筋和横向钢筋形成所述钢筋网的间隙内。

在一些可选的方案中，所述栓钉的安装至所述钢桥面板后顶端高于所述钢筋网的最高位置，低于所述预制UHPC板的顶面。

在一些可选的方案中，所述UHPC防水结构层外围周向设置有多个间隔设置的加强钉。

在一些可选的方案中，所述预制UHPC板内部掺有钢纤维。

在一些可选的方案中，所述钢筋网的纵向及横向排布的钢筋间距均为50-100mm。

一种预制UHPC的铁路钢桥面刚性防水铺装层的施工方法，其包括以下步骤：

S1：工厂提前制造预制UHPC板，同时进行所述预制UHPC板的表面抛丸预处理；

S2：在铁路钢桥面上安装钢桥面板，对铺装范围内的所述钢桥面板进行打磨，抛丸除锈；

S3：在所述钢桥面板上涂抹防腐涂层；

S4：在所述防腐涂层上铺设UHPC防水结构层，按预设位置间隔设置多块预制UHPC板，使用连接组件连接预制UHPC板与钢桥面板，将相邻混凝土板内伸出的钢筋网至间隙内的交错重叠部分固定连接，并浇筑超高性能混凝土使多块所述预制UHPC板形成整体；

S5：将沥青防水层铺设于所述UHPC防水结构层上。

在一些可选的方案中，在常温下，在所述UHPC防水结构层表面上覆盖养生薄膜进行保湿养护；在低温下，在所述UHPC防水结构层表面上覆盖养生薄膜并加盖一层保温棉被或者土工布进行保湿养护。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

进行该刚性防水铺装层铺设时，先在钢桥面板上喷涂防腐涂层，然后按照预设位置设置多块预制UHPC板，使用连接组件将预制UHPC板与钢桥面板连接，预制UHPC板包括钢筋网和浇筑在钢筋网上的混凝土板，混凝土板之间存在间隙，钢筋网中纵向钢筋与横向钢筋均向外伸出至间隙内，且交错重叠并固定连接，完成后在间隙浇筑超高性能混凝土形成一个完整的UHPC防水结构层，最后铺设沥青防水层在UHPC防水结构层上，该刚性防水铺装层施工完成。该刚性防水铺装层具有良好的防水性能的同时施工速度快，且可以与钢桥面板较好的实现共同受力，减少钢桥面板的疲劳度，解决了现有技术中施工时间长，在受力时刚性防水铺装结构在保证防水效果的同时不能较好的与钢桥面板共同受力，不能较好的保护钢桥面板的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明焊接剪力连接件后的状态示意图；

图3为本发明铺设预制UHPC板后的状态示意图；

图4为本发明预制UHPC板与剪力连接件拼装示意图；

图5为本发明磨耗层后的状态示意图。

图中：1、钢桥面板；2、UHPC防水结构层；21、预制UHPC板；211、钢筋网；212、混凝土板；22、间隙；3、防腐涂层；4、沥青防水层；5、连接组件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明一种预制UHPC的铁路钢桥面刚性防水铺装层及施工方法的实施例作进一步详细说明。

如图1或5所示，一种预制UHPC的铁路钢桥面刚性防水铺装层，其包括：

防腐涂层3，其用于铺设在钢桥面板1上；

UHPC防水结构层2，包括按预设位置设置的多块预制UHPC板21，预制UHPC板21包括纵向钢筋和横向钢筋交错设置形成的钢筋网211和浇筑在钢筋网211上的混凝土板212，相邻混凝土板212之间留有间隙22，钢筋网211中纵向钢筋与横向钢筋均向外伸出至间隙22内，且相邻预制UHPC板21内伸出的钢筋网211在间隙22内交错重叠并固定连接，间隙22填充有超高性能混凝土，用于使多块预制UHPC板21形成整体；

连接组件5，其用于设置在钢桥面板1上安装预制UHPC板21的预设位置，且连接组件5部分伸入预制UHPC板21内，用于连接钢桥面板1与预制UHPC板21；

沥青防水层4，其铺设在UHPC防水结构层2上。

进行该刚性防水铺装层铺设时，先在钢桥面板1上喷涂防腐涂层3，然后按照预设位置设置多块预制UHPC板21，使用连接组件5将预制UHPC板21与钢桥面板1连接，预制UHPC板21包括钢筋网211和浇筑在钢筋网211上的混凝土板212，混凝土板212之间存在间隙22，钢筋网211中纵向钢筋与横向钢筋均向外伸出至间隙22内，且交错重叠并固定连接，完成后在间隙22浇筑超高性能混凝土形成一个完整的UHPC防水结构层2，最后铺设沥青防水层4在UHPC防水结构层2上，该刚性防水铺装层施工完成。该刚性防水铺装层具有良好的防水性能的同时施工速度快，且可以与钢桥面板1较好的实现共同受力，减少钢桥面板1的疲劳度，解决了现有技术中施工时间长，在受力时刚性防水铺装结构在保证防水效果的同时不能较好的与钢桥面板1共同受力，不能较好的保护钢桥面板1的问题。

本例中的防腐涂层3包括无机富锌底漆涂料层，环氧富锌底漆涂料层及环氧沥青涂料层，其厚度为40-100μm；沥青防水层4包括普通改性沥青涂料层，聚合物改性沥青防水涂料层及聚氨酯防水涂料层，其厚度为2-5mm。

如图3所示，在一些可选的实施例中，预制UHPC板21的中部设有预留孔洞，连接组件5用于设置于在预留孔洞的对应位置。

在本实施例中，在预制UHPC板21中部设置有预留孔洞，可以更方便将连接组件5穿过预制UHPC板21安装在钢桥面板1上，使UHPC防水结构层2可以更方便与钢桥面板1实现共同受力的效果，使二者刚性更好，结构更紧密，更好保护钢桥面板1，减小钢桥面板1的疲劳度，且预留孔洞尺寸设置为400-600mm，可以减小因预留孔洞对预制UHPC板21结构刚性的影响。

如图4所示，在一些可选的实施例中，连接组件5包括多根栓钉，一端用于与钢桥面板1连接，另一端伸入预留孔洞内。

在本实施例中，连接组件5选用栓钉这种剪力连接件，剪力连接件具有足够的强度和刚度，可以承受混凝土与钢界面的纵向剪力，具有足够的剪切刚度，使界面处混凝土和钢的滑移不致过大，栓钉在桥梁施工时经常使用，较为方便，且可以使UHPC防水结构层2与钢桥面板1的连接效果更好，更好实现其共同受力的效果，预留孔洞内设置2-3排，每排3-4个栓钉，配合预留孔洞大小将栓钉间距设置为100-150mm，可以在实现较好共同受力作用的同时减少栓钉的使用。

如图4所示，在一些可选的实施例中，栓钉均位于纵向钢筋和横向钢筋形成钢筋网211的间隙内。

在本实施例中，栓钉均位于纵向钢筋和横向钢筋形成钢筋网211的间隙内，可以使栓钉与钢筋网211相互不干扰，在不影响预制UHPC板21本身的刚度的同时加强了UHPC防水结构层2与钢桥面板1的连接效果，可以更好实现其共同受力的效果。

如图4所示，在一些可选的实施例中，栓钉的安装至钢桥面板1后顶端高于钢筋网211的最高位置，低于预制UHPC板21的顶面。

在本实施例中，栓钉的安装后高度高于钢筋网211，可以使预制UHPC板21与钢桥面板1连接效果更好，更牢固，刚性更好，结构更紧密，可以更好实现共同受力的目的，栓钉的安装后高度低于预制UHPC板21的平面，使其不会影响到UHPC防水结构层2的平整性，在后续铺设沥青防水层4时更加方便。

如图2或3所示，在一些可选的实施例中，UHPC防水结构层2外围周向设置有多个间隔设置加强钉。

在本实施例中，在UHPC防水结构层2外围周向设置一圈栓钉，保证了UHPC防水结构层2与钢桥面板1之间的连接更牢固，其间距设置为300-500mm，可以在保证连接紧密的同时减少栓钉的使用，防止设置较多栓钉对应的孔洞对钢桥面板1的结构稳定性产生影响。

在一些可选的实施例中，预制UHPC板21内部掺有钢纤维。

在本实施例中，预制UHPC板21内部掺有钢纤维，能够有效的抑制UHPC防水结构层2表面的结构性裂缝，以有效增强UHPC防水结构层2的刚性，可以延长UHPC防水结构层2的使用时间，延长对钢桥面板1的保护时间。

在一些可选的实施例中，钢筋网211的纵向及横向排布的钢筋间距均为50-100mm。

在本实施例中，将预制UHPC板21内部的钢筋按一定间距排列，可以在使UHPC防水结构层2达到预设刚度的同时尽可能减少预制UHPC板21内部使用的钢筋，有利于减少钢筋使用量，进而减少成本消耗。

另一方面，一种预制UHPC的铁路钢桥面刚性防水铺装层的施工方法，其包括以下步骤：

S1：工厂提前制造预制UHPC板21，同时进行预制UHPC板21的表面抛丸预处理。

该步骤具体包括：根据钢桥面的铺装范围，工厂提前制造预制UHPC板21，同时进行预制UHPC板21的表面抛丸预处理，构造深度0.5-0.8mm。

S2：在铁路钢桥面上安装钢桥面板1，对铺装范围内的钢桥面板1进行打磨，抛丸除锈。

该步骤具体包括：在铁路钢桥面上安装钢桥面板1，对铺装范围内的钢桥面板1进行打磨，抛丸除锈，要求抛丸后的钢桥面板清洁度达到Sa2.5级，表面粗糙度达到设计要求，对钢桥面板1两侧边界、两侧挡砟墙底部向上10cm范围进行人工打磨处理，清洁度达到Sa3.0级，表面粗糙度达到设计要求。

S3：在钢桥面板1上涂抹防腐涂层3。

该步骤具体包括：对钢桥面板1进行防腐涂装，喷涂防锈底漆，形成防腐涂层3，防腐涂层3包括无机富锌底漆涂料层、环氧富锌底漆涂料层和环氧沥青涂料层。

S4：在防腐涂层3上铺设UHPC防水结构层2，按预设位置间隔设置多块预制UHPC板21，使用连接组件5连接预制UHPC板21与钢桥面板1，将相邻混凝土板212内伸出的钢筋网211至间隙22内的交错重叠部分固定连接，并浇筑超高性能混凝土使多块预制UHPC板21形成整体。

该步骤具体包括：现场吊装预制UHPC板21，按照预设位置间隔设置的多块预制UHPC板21，使用连接组件5将预制UHPC板21与钢桥面板1连接，预制UHPC板21包括钢筋网211和浇筑在钢筋网211上的混凝土板212，混凝土板212之间存在间隙22，钢筋网211中纵向钢筋与横向钢筋均向外伸出至间隙22内，且交错重叠并使用钢筋绑扎，完成后在间隙22浇筑超高性能混凝土形成一个完整的UHPC防水结构层2。

S5：将沥青防水层铺设于UHPC防水结构层2上。

该步骤具体包括：对UHPC防水结构层2表面进行抛丸处理，构造深度0.5～0.8mm，然后整体喷涂沥青防水涂料，形成沥青防水层4，并向打磨处理过的底部10cm范围进行沥青封边。

在一些可选的实施例中，在常温下，在UHPC防水结构层2表面上覆盖养生薄膜进行保湿养护；在低温下，在UHPC防水结构层2表面上覆盖养生薄膜并加盖一层保温棉被或者土工布进行保湿养护。

在本实施例中，在常温下，在UHPC防水结构层2表面上覆盖养生薄膜进行保湿养护；在低温下，在UHPC防水结构层2表面上覆盖养生薄膜并加盖一层保温棉被或者土工布进行保湿养护可以使UHPC防水结构层2的结构致密性不易受到湿度及温度影响，保障刚性防水铺装层的防水效果。

先根据钢桥面的铺装范围，工厂提前制造预制UHPC板21，同时进行预制UHPC板21的表面抛丸预处理，构造深度0.5-0.8mm；在铁路钢桥面上安装钢桥面板1，对铺装范围内的钢桥面板1进行打磨，抛丸除锈，要求抛丸后的钢桥面板清洁度达到Sa2.5级，表面粗糙度达到设计要求，对钢桥面板1两侧边界、两侧挡砟墙底部向上10cm范围进行人工打磨处理，清洁度达到Sa3.0级，表面粗糙度达到设计要求；在钢桥面板1上用画墨线定位方式标识连接组件5位置，采用电弧螺柱焊机焊接连接组件5，焊接完成后，清除定位时设置的墨线、焊渣、磁环和杂物；焊接完毕后，立即对钢桥面板1进行防腐涂装，喷涂防锈底漆，形成防腐涂层3，防腐涂层3包括无机富锌底漆涂料层、环氧富锌底漆涂料层和环氧沥青涂料层，厚度为40-100μm；现场吊装预制UHPC板21，使预制UHPC板21预留孔洞穿过钢桥面板1上的连接组件5，同时进行预制UHPC板21中混凝土板212间的钢筋网211绑扎；钢筋网211绑扎完毕后，紧接在进行钢筋绑扎的间隙22区域浇筑超高性能混凝土，整体形成UHPC防水结构层2，浇筑厚度为20-80mm；浇筑完成后，在UHPC防水结构层2表面覆盖养生薄膜进行保湿养护；养护完毕后，拆除养护设施，对UHPC防水结构层2表面进行抛丸处理，构造深度0.5～0.8mm，然后整体洒布改性沥青防水涂料，形成沥青防水层4，并向打磨处理过的底部10cm范围进行沥青封边；养护沥青防水层4，养护完成后防水铺装层施工完成。

综上所述，通过在钢桥面板1上设置这种刚性防水铺装层，其具有低收缩、结构致密、抗渗等级高、抗裂性好及耐久性好等特点，能够解决现有技术中铁路钢桥面刚性防水铺装结构采用超高性能混凝土现浇，存在施工时间长，在受力时刚性防水铺装结构在保证防水效果的同时不能较好的与钢桥面板1共同受力，不能较好的保护钢桥面板1的问题。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。