港珠澳大橋珠海人工島通道(水泥混凝土橋), 原為港珠澳大橋施工便橋,是大橋建設期間陸上建 設材料與物資運輸?shù)闹饕ǖ?屬于港珠澳大橋項 目的重要附屬工程設施.橋面寬度１２m,雙向兩車 道,設計全長共２４３５．６m.自２０１４年投入使用以 來由于頻繁經(jīng)受重型運輸車輛的輪載作用,作為臨時結構的水泥混凝土橋面鋪裝出現(xiàn)部分破損與開裂 的現(xiàn)象.為滿足人工島內(nèi)部后續(xù)的大規(guī)模開發(fā)與建 設需求,在港珠澳大橋主橋建設任務完成后,該人 工島通道仍將繼續(xù)長期服役.故需對既有橋面鋪裝 系進行病害修復和瀝青罩面(“白改黑”)品質(zhì)化提升 改造,以延長使用壽命,并提高服務質(zhì)量. 傳統(tǒng)水泥混凝土橋面上進行“白改黑”設計時, 一般采用厚度為７~１０cm 雙層改性瀝青熱拌混凝 土.然而,人工島通道原鋪裝體系恒載已接近 橋梁承載能力上限,若采用傳統(tǒng)厚度的瀝青層加鋪 方案,會因自重過大等原因?qū)υ摌蛄旱慕Y構穩(wěn)定性 產(chǎn)生不利影響.經(jīng)結構驗算分析,人工島通道加鋪 層厚度須控制在２cm 以內(nèi),即僅能采用非常規(guī)厚 度的薄層瀝青鋪裝體系.

然而,薄層瀝青鋪裝體系的受力特點與傳統(tǒng)厚 度鋪裝層有著本質(zhì)的區(qū)別:鋪裝層厚度越薄, 對鋪裝層與水泥橋面的層間力學性能要求則越高, 若鋪裝層的層間抗剪和抗拉拔能力不足,將極易產(chǎn) 生推移、脫皮等早期病害.其次,由于人工島通道 原水泥混凝土鋪裝層存在較多微裂縫,為防止反射 裂縫在薄層鋪裝結構中過快產(chǎn)生以及雨水侵入原鋪 裝層內(nèi)部加劇鋼筋的銹蝕,在薄層鋪裝的抗裂和密 水性能方面提出了更為苛刻的要求.再者,橋梁恒 載受限的技術問題限制了加鋪層的壓實僅可采用非 振動式的碾壓工藝,即要求混合料同時還應具有更 好的可壓實性. 針對上述技術現(xiàn)狀,結合對該通道品質(zhì)化提升 的需求,在鋪裝層材料與配比設計、橋面修復材料 選擇與工藝、水泥橋面與瀝青層界面處置技術、施工質(zhì)量精細化管理與上海昌吉公路儀器監(jiān)控控制等方面進行了系統(tǒng)的試驗 研究與實施方案設計,為人工島通道水泥橋面的品 質(zhì)化改造提供了技術保障.

１ 方案設計
港珠澳大橋珠海人工島通道品質(zhì)化改造項目 中,采用了銑刨１．０cm 的舊水泥混凝土橋面板后 加鋪２．０cm 的高韌超薄瀝青磨耗層的技術方案(如 圖１所示).為增強高韌超薄瀝青磨耗層與原橋面 鋪裝的黏結,在混合料攤鋪時同步灑布１．０kg/m２ 的SBS高黏改性乳化瀝青作為黏層.針對橋面既有 的開裂、啃邊和坑洞等病害,采用高性能聚合物砂 漿快 速 修 復 技 術 (highＧperformancerapidrepair, HRR)對其進行快速處理.結合精銑刨工藝對橋面 進行拉毛處置,為上層鋪裝體系提供一個平整粗 糙、堅實耐久、剛度均勻的下承層.

１．１ 高韌超薄瀝青磨耗層技術及其特點 高韌超薄瀝青磨耗層(GTＧ８)技術是一種采用 同步攤鋪施工工藝,實施厚度為０．８~２．０cm 的瀝 青混凝土面層.分別以上海昌吉瀝青檢測儀器 GTTECH 高黏高彈改性瀝青(PG１００型)和 SBS高黏改性乳化瀝青作為熱拌 瀝青混合料和粘結層的材料,結合高瀝青用量的骨 架密實型連續(xù)級配設計,成型后的磨耗層具有良好 的抗裂、密水和抗滑性能.其技術特點如下.
１)抗滑性能強:采用特殊的級配設計,形成表 面粗糙、內(nèi)部密實的骨架結構,實施完成后構造深 度大(在１．０mm 左右),摩擦系數(shù)高(可長期保持在 ５５BPN 以上).給車輛提供一個更 為 安 全 的 行 駛 表面.
２)耐久性能好:設計油石比大于７．２％,形成 １５μm 以上的厚瀝青膜,結合骨架密實型 級 配 設 計,可顯著提高混合料的抗裂能力(１５℃、１０００με 條件下疲勞壽命≥２０００００次),有效延緩反射裂縫 的產(chǎn)生.
３)黏結強度高:黏層油體系具有高軟化點(≥ ８０℃)、高彈性恢復(＞９８％)和高黏結強度(１５℃ 抗拉拔強度＞０．３Mpa)等優(yōu)點,可確保在使用期內(nèi) 薄層結構與原橋面鋪裝之間的緊密黏結(不發(fā)生脫 皮和推移).
４)行車噪音低:實施完成后可顯著提升橋面 鋪裝平整度,結合豐富的表面紋理,能夠有效衰 減、消 耗 噪 音 能 量.相 對 傳 統(tǒng) 的 降 噪 型 SMA 和 OGFC路面具有更好的降噪性能.
５)施工速度快:采用同步攤鋪技術,施工作業(yè) 速度達１０~１６m/min,為常規(guī)攤鋪速度的２~５倍. 攤鋪完成后半小時內(nèi)即可開放交通,對道路交通的正常運營影響小.
６)封水效果好:骨架密實型薄層鋪裝與高黏 改性乳化瀝青形成雙重封水結構,密水性能出色 (滲水系數(shù) ＜８０mL/min),能夠有效地封閉裂縫, 實現(xiàn)對原橋面鋪裝系的長期保護.

２ 水泥混凝土橋面預處理技術
人工島通道原橋面鋪裝在港珠澳大橋建設階段 經(jīng)受大量重載作用后,存在部分開裂和破損的現(xiàn)象 (如圖２所示).因此,在罩面實施前,采用 HRR高 性能聚合物砂漿對其進行快速修復,為薄層鋪裝提 供一個堅實穩(wěn)定、剛度均勻的下承層.另外,為確 保層間粘結效果,在病害修復完成后,應用精銑刨 工藝對原橋面鋪裝層進行界面拉毛處置.
２．１ 水泥橋面快速修復技術 HRR高性能聚合物砂漿是一種以環(huán)氧樹脂、 改性胺固化劑等作為主材料,添加改性劑和填料混 合而成的多組分熱固性樹脂,并與特定級配的碎石 現(xiàn)場混合固化成型的快速修復材料.HRR 砂漿的 施工采用現(xiàn)場拌和、常溫振搗的方式進行,無需加。
２．２ 橋面精銑刨作業(yè) 水泥橋面與瀝青薄層罩面之間的界面強度是影 響薄層罩面耐久性的關鍵因素[８,１４].輪載作用下會 使界面處產(chǎn)生較大的剪應力,使得瀝青薄層罩面極 易發(fā)生推移、脫皮等早期病害.因此,為確保高韌 超薄瀝青磨耗層與原水泥混凝土橋面的緊密黏結, 有必要對水泥橋面進行界面處置.

３ 高韌超薄瀝青磨耗層現(xiàn)場實施
在高韌超薄瀝青磨耗層實施過程中,主要對其 攤鋪工藝和碾壓成型方式進行了優(yōu)化調(diào)整:采用同 步攤鋪機雙機聯(lián)鋪的作業(yè)方式,實現(xiàn)了從夜間１０ 點至次日下午５點的長達２．４km 的連續(xù)、快速攤 鋪作業(yè);非振動式碾壓工藝的應用最大限度地避免 了碾壓作業(yè)對橋梁結構穩(wěn)定性和水泥混凝土橋面鋪 裝系微裂縫擴展的不利影響.

４ 結 論

上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司針對港珠澳大橋珠海人工島通道既有的“白改 黑”技術難題,提出了高韌超薄瀝青磨耗層技術體 系,配合下承層快速修復和界面處治工藝,快速高 效地完成了該通道的品質(zhì)提升工作. 相關技術體系的實施,顯著提升了人工島通道 原橋面鋪裝的功能性能(降噪、平整與封水)、安全性能(抗滑)與力學性能(抗裂與層間黏結)等各項性 能.實現(xiàn)了對原橋面的綜合品質(zhì)提升,改善了通道 行車服務環(huán)境,最大限度地保護了橋面系結構并延 長了其服務壽命.高韌超薄瀝青磨耗層的成套技術 體系符合當前綠色與高性能材料的發(fā)展趨勢,經(jīng)進 一步優(yōu)化調(diào)整后,可推廣為各類公路、城市道路、 橋梁和隧道結構的表面磨耗層方案.