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 設材料與物資運輸的主要通道,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部分破損與開裂 的現象.為滿足人工島內部后續的大規模開發與建 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”)品質化提升 改造,以延長使用壽命,并提高服務質量. 傳統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,若采用傳統厚度的瀝青層加鋪 方案,會因自重過大等原因對該橋梁的結構穩定性 產生不利影響.經結構驗算分析,人工島通道加鋪 層厚度須控制在２cm 以內,即僅能采用非常規厚 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厚 度鋪裝層有著本質的區別: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 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生以及雨水侵入原鋪 裝層內部加劇鋼筋的銹蝕,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. 針對上述技術現狀,結合對該通道品質化提升 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、施工質量精細化管理與上海昌吉公路儀器監控控制等方面進行了系統的試驗 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)等優點,可確保在使用期內 薄層結構與原橋面鋪裝之間的緊密黏結(不發生脫 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 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 速度達１０~１６m/min,為常規攤鋪速度的２~５倍. 攤鋪完成后半小時內即可開放交通,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 ＜８０mL/min),能夠有效地封閉裂縫, 實現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 經受大量重載作用后,存在部分開裂和破損的現象 (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 現場混合固化成型的快速修復材料.HRR 砂漿的 施工采用現場拌和、常溫振搗的方式進行,無需加。
２．２ 橋面精銑刨作業 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 使界面處產生較大的剪應力,使得瀝青薄層罩面極 易發生推移、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化調整:采用同 步攤鋪機雙機聯鋪的作業方式,實現了從夜間１０ 點至次日下午５點的長達２．４km 的連續、快速攤 鋪作業;非振動式碾壓工藝的應用最大限度地避免 了碾壓作業對橋梁結構穩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.實現了對原橋面的綜合品質提升,改善了通道 行車服務環境,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展趨勢,經進 一步優化調整后,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.