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时间:2019-04-02单位:党委宣传部浏览量:13

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南沙大桥今日开通,大桥有如一条巨龙横跨珠江两岸 羊城晚报记者 周巍 摄

南沙大桥桥面铺装采用许多高科技

  羊城晚报04月02日讯(记者 张璐瑶 许颖 卢庆雷)南沙大桥是粤港澳大湾区新的重要过江通道,包含了两座超千米的主桥,其中坭洲水道桥主跨达到1688米,位居钢箱梁悬索桥世界第一,钢箱梁桥面铺装是一项关乎工程建设进度的重要工程。

  为了保证南沙大桥钢箱梁桥面铺装的质量和工期,在华南理工大学土木与交通学院张肖宁教授主持下,华南理工大学道路工程研究所与肖宁道路工程技术研究事务所共同承担了钢桥面铺装的质量技术与质量控制的研究工作。这个曾经负责港珠澳大桥桥面铺装项目的团队,再次创下了国内单体热拌环氧铺装面积(铺装面积13万平方米)最大、施工难度最复杂、最具有挑战性的工程项目的纪录。

  与已经服役超过20年的虎门大桥相比,南沙大桥的桥面性能、质量做了哪些优化?应用了哪些高新科技?4月1日,羊城晚报记者采访张肖宁团队,揭开了南沙大桥桥面的秘密。

FAC+环氧沥青 打造防滑防水桥面

  专家预计,南沙大桥通行的车辆,最高可能会达到每天20万辆次以上。“这是个什么概念?全国高速公路中,这么大交通量的不超过1%。”张肖宁说。

  团队负责铺装的钢箱梁桥面长达3公里多,面对全世界罕见的大交通量、大货运量、罕见的抗滑要求,张肖宁选择了由他首创、历经20年倾力研究的FAC(富沥青含量沥青混凝土)技术进行混合料级配设计,在国内首次大面积使用热拌式环氧沥青+FAC钢桥面铺装。“FAC技术可以最大限度根据工地已有材料情况进行材料设计配比,发挥材料的最优性能”。

  如何改善桥面抗滑性能?团队历时一年多,经过数十种材料比选与试验评价,最终形成以粗集料为骨架、细集料与沥青胶浆填充骨架孔隙的技术方案,让桥面形成粗糙抗滑的状态。

  珠三角潮湿多雨,粗糙的桥面会不会造成大孔洞导致桥面漏水?“钢结构桥梁最怕漏水。”张肖宁告诉记者,“水一旦进入钢箱梁,就会锈蚀钢结构,结构安全就会受到影响;水也不能进入材料内部,否则材料会被渗水泡坏,导致材料松散。”

  将抗滑和防水这两种自相矛盾的性能同时实现,需要从出料到摊铺每一个流程的精准控制。

  为此,团队先后在场区、匝道、主桥进行了9次桥面铺装首件工程。经过反复试验,团队得出结论:出料温度要控制在180摄氏度左右。同时拌料的时长、压路机的速度、摊铺机的速度等都要经过精确计算,紧紧跟上,环环相扣。

  “温度过高,材料太稀压不住;温度不够或放置过久,材料变硬压不动;碾压不够,材料就容易松散破坏;压得过了,好不容易设计的粗糙表面就会形成光面。”张肖宁说,“最终我们实现了桥面不渗水也不透水的效果,通过表面径流把水横向排走。”

并机摊铺+红外探测 消除接缝、鼓包

  根据国家标准,南沙大桥桥面设计寿命达到15年。15年后,是小修小补还是“开膛破肚”,桥面早期病害的预防至关重要。

  张肖宁告诉记者,虎门大桥从1997年建成至今,桥面已更换三次。桥面的纵向裂缝、鼓包、脱层等问题是影响桥面寿命的主要早期病害。如何预防这些早期病害?张肖宁团队出动了自动摊铺机并机摊铺+无人机远红外探测等高科技。

  并机摊铺解决了桥面接缝的问题。“虎门二桥一共有4个车道,一个车道3.75米,为了保证桥面材料的均匀性,我们最终选择了7.5米的摊铺宽度,将4车道分成两条摊铺道来摊铺。”张肖宁说。按照传统的方法,铺完一条再铺另一条,毫无疑问,两条沥青道中间必然会出现一条缝隙。基础研究表明,随着时间的推移,这条接缝一定会裂开,影响桥的长期使用。为此,张肖宁团队和施工单位最终商量决定,采用“全幅摊铺”。施工时,一台摊铺机在前,另一台摊铺机相隔15米紧随其后,两条道同时摊铺,接缝处的热沥青在冷却前融合在一起,彻底解决接缝问题。

  无人机远红外探测则解决了桥面鼓包的问题。“环氧沥青材料非常致密,下面如果有水有油,一旦蒸发就会形成鼓包。”张肖宁说。过去,消除鼓包主要靠人工肉眼判断,遗漏的地方非常多。此次施工中,团队出动无人机用远红外技术对铺装层进行远红外探测,在远红外镜头中,桥面鼓包几乎无一漏网,通车后鼓包的问题将得到及时防治。

  精准控制的要求是分毫不差。张肖宁告诉记者,铺装过程不能出现一点偏差,连摊铺机的工作时长和速度都是精确到分秒。“摊铺机行驶速度都要监测,每分钟3米的摊铺速度,快一秒、慢一秒都不行。”他说,“正是这样国内外罕见的精细化施工,铸就了这样一个超级工程。”

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