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保利长大 钢桥铺装锐旅
作者:文/保利长大工程有限公司 杨东来 来源:《中国公路》 时间:2022-06-15

获奖等级:一等奖

项目名称:重交通大跨径钢桥面热拌环氧沥青铺装集成创新技术研究

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大跨经EA10环氧树脂上面层摊铺

钢桥面铺装是集铺装材料、铺装结构、施工技术与装备、质量控制与检测评价为一体的综合系统,需要从材料、施工、检测等方面集成创新,解决热拌环氧沥青钢桥面铺装存在的关键技术问题,从整体上推进热拌环氧沥青钢桥面铺装的技术进步。

针对重载交通大跨径钢桥面铺装早期病害、耐久性、路用性能、施工技术与装备、质量控制与检测评价等技术难题,“重交通大跨径钢桥面热拌环氧沥青铺装集成创新技术研究”项目开展热拌环氧沥青钢桥面铺装力学分析、材料开发、结构与材料性能优化、施工装备研发和质量检测与评价等内容。 


技术 体系完备 保障有力


钢桥面铺装质量和使用性能取决于铺装材料结构、施工技术、质量管控三位一体的综合体系,针对热拌环氧沥青铺装关键技术问题,项目通过系统化集成创新形成了热拌环氧沥青铺装成套关键技术,为重载交通大跨径钢桥面铺装的使用性能和耐久性提供了强有力的技术支撑和质量保证。

铺装材料与结构

针对环氧沥青混合料施工容留时间短、变形性能低、养生期长、易出现鼓包病害等问题,项目研发了高性能热拌环氧沥青铺装材料,满足钢桥面铺装高模量、高韧性、耐疲劳和耐高温等综合技术性能要求,具有优良施工可控性。研究传统级配环氧沥青铺装普遍存在的“鼓包、脱层”等早期病害诱发机理,项目提出了环氧沥青混合料CAVF设计方法,建立混合料体积平衡方程;研究了钢桥面板表面喷砂处理、环氧富锌漆、防水黏结层、铺装层复合结构交互界面优化设计,综合形成一体化钢桥面铺装结构体系。

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虎门二桥泥洲水道桥环氧沥青混凝土下面层铺装

施工技术与装备

针对传统集料生产稳定性、含水量、含尘量难以满足环氧沥青混合料性能要求的问题,项目采用了空气筛、多点概率筛等装备,开发了集料智能化生产监控和管理系统;针对人工作业及控制的施工质量、效率、精度较低的问题,项目研发了包含环氧富锌漆自动化喷涂、环氧树脂黏结层智能化涂布、环氧沥青混合料的智能化精准配制生产和全幅摊铺等全过程动态控制的施工工艺及装备。

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环氧树脂粘结层施工

质量控制与检测评价

针对环氧沥青钢桥面铺装施工质量缺乏有效、科学、精确的检测评价手段问题,项目研发了无人机载红外成像探测系统和三维激光抗滑纹理测试系统,集成三维探地雷达和无核密度仪等高频率检测手段,提出了基于大数据的环氧沥青铺装厚度、压实度、抗滑性能、病害识别的施工质量综合检测方法和评价体系。


效果 降本增效 宜于推广


在分析项目的经济效益时,项目组依托虎门大桥、南沙大桥、湖北石首长江大桥、清云高速西江特大桥等主体工程计算重交通大跨径钢桥面热拌环氧沥青铺装集成创新技术的具体工程实例,从工程预算的角度重点分析环氧沥青混凝土施工中的建安费,尤其是对环氧沥青混凝土桥面铺装施工中的材料费、施工机械使用费等。 

根据南沙大桥施工情况来看,利用机械化、智能化、信息化施工技术,减少了人工的使用数量,提高了作业效率,可节约人工费用约占总造价的12%,机器设备节约总造价的5%。由于南沙大桥设计采用了双层环氧沥青混凝土铺装结构,创新性采用全幅摊铺技术,质量的稳定性比以往大幅提高,预计使用寿命可达到15年。在使用过程中,减少一次桥面大修,可节约费用2.58亿元。 

南沙大桥采用了环氧沥青混凝土全幅摊铺技术,规避了纵向施工冷接缝,以及接缝处的渗水风险,保证了铺装层的整体性,提高了铺装层的质量,延长了使用寿命,节约切缝的材料成本约375.21万元,并且不包括切缝时的人工费、材料费及机器设备购置费和切缝时产生粉尘污染铺装面的清理费用等。 

虎门大桥、潮惠高速榕江特大桥、湖北石首大桥、清云高速西江特大桥、南沙大桥、佛山平胜大桥等钢箱桥面铺装工程,应用热拌环氧沥青全幅摊铺技术,有效提高了施工工效和施工质量,施工过程中实行精细化管理,开创了钢桥面铺装“机械化、智能化、信息化”施工先河。南沙大桥通车以来,经受了高温炎热和日均累积标准轴载17万辆至20万辆的严苛使用条件考验,工程应用效果良好,未发生任何早期病害,促进了珠江两岸人流、物流畅通,推动了粤港澳大湾区经济建设。

保利长大工程有限公司(以下简称“保利长大”)将成套技术成功应用于各特大桥施工中,钢桥面铺装集料采用了广东长大中山集料工厂生产的高品质专用集料,集料生产过程采用“一种集料级配调节装置、一种简易重型物料输送装置、一种集料生产线”等专利技术。同时,保利长大在国际上率先研发了“一种桥面刷涂机、一种摊铺机用的刮料装置、一种生产热拌环氧沥青混凝土的环氧树脂智能混溶投放配套装置”等一系列专利技术,提高了钢桥面铺装层的抗滑性能、疲劳性能和耐久性能,创新性研究并成功应用了“纤维沥青混凝土(FAC)宽温环氧沥青全幅摊铺施工方法”,极大地提高施工工效和施工质量。 

成套技术的部分研究成果,特别是集料工厂化加工、环氧树脂(防水)黏结层智能刷涂技术、热拌环氧沥青混凝土全幅摊铺、环氧树脂结合料智能混融投放技术与管理技术得到充分推广应用,在保利长大公司多个钢桥面铺装项目中成功应用,经实际工程检验,应用效果良好,未发生任何早期病害。该项目研究成果还将进一步应用于深中通道、南中通道、黄茅海跨海通道、舟山北向通道等国内一系列重点超大型建设项目中,具有广阔的应用推广前景。


实力 源于专注 成于创新


针对钢桥面铺装这一世界性技术难题,保利长大人专注于技术探索与追求30余载,开展了钢桥面铺装材料结构、施工装备与工艺、质量控制评价等内容,成功实施了热拌环氧沥青铺装体系、温拌环氧沥青铺装体系、浇注式沥青混凝土铺装体系、复合铺装体系、超高性能混凝土(UHPC)铺装体系、树脂沥青(ERS)铺装体系、双层改性沥青(SMA)铺装体系等,总结形成了钢桥面铺装设计与施工成套技术,实现了我国钢桥面铺装技术从“0到1”、从 “1.0版到2.0版、3.0版”螺旋上升。

在钢桥面铺装探索与创新的道路上,保利长大人坚持“顶层设计、问题导向、自主创新”原则,数十年如一日,形成了一支国际上公认的“钢桥面铺装国家队”。

组建优秀团队   形成先进管理经验

为破解钢桥面铺装技术难题,公司组成了一支高学历、高职称、年龄梯队合理的钢桥面铺装创新研发与管理团队,团队中省部级劳模4人、教授级高级工程师3人、博士3人、硕士及高级工程师30余人,涉列专业领域广泛,包括土木工程、材料科学与技术、机械工程、电气化工程、自动化工程等。

通过多个项目的摸索与实践,团队形成了“以准入保材料、以考核保人员、以设备保工艺、以工艺保质量、以创新保品牌”的管理理念,打造了一支“思想认识高起点、业务素质高水平、履职尽责高标准、立品修为高境界”的队伍。团队获得了中华全国总工会“全国工人先锋号”“全国公路优秀科技工作者”“广东省优秀公路工程师”“中国公路青年科技奖”“广东省五一劳动奖状”“广东省国资系统先进基层党组织”“中国保利集团先进个人”“中国保利集团优秀基层党组织”等称号。

推进科技创新   发掘发展内生动力

针对我国特大型桥梁钢桥面铺装材料依赖进口,对材料性能的研发与改进参与程度不足,铺装材料的设计沿用国外标准的现状,保利长大公司研发了高模量、高韧性环氧铺装材料,高模量高弹性改性沥青、特种环氧树脂等材料;同时优化铺装结构设计,提升钢桥面铺装疲劳性能、抗滑性能和耐久性能,进而延长铺装层使用寿命。

针对传统桥面铺装施工以人工为主,机械化智能化程度低的现状,保利长大公司研发了环氧沥青切边机、环氧树脂自动化“3D”打印系统、环氧树脂恒温房、环氧树脂混溶泵送系统、甲基丙烯酸甲酯(MMA)自动喷涂系统、浇注式沥青混凝土边带摊铺设备、矿粉加热系统、摊铺机刮死料装置、ERS碎石自动化撒布系统, FAC宽温域全幅摊铺施工工法、环氧富锌漆自动化喷涂系统,建立了世界领先的钢桥面铺装集料加工厂——广东保利长大集料工厂等装备,提升了钢桥面铺装施工装备水平,有利推动了钢桥面铺装技术进步。

针对传统环氧沥青混凝土施工过程中质量检测监控难度大,精确度不高、及时性差等问题,保利长大公司研发了基于三维探地雷达的环氧沥青铺装厚度检测评价系统。检测铺装层厚度精度达到正负1毫米,提高了钢桥面铺装环氧沥青混凝土厚度均匀性。

近30年来,保利长大公司钢桥面铺装工程遍布华南、华东、华中等地区,累计桥面铺装面积100多万平方米,积累了丰富的钢桥面铺装施工经验。所承接的钢桥面铺装工程获得中国土木工程詹天佑奖、国家优质工程金质奖等荣誉称号。

高度重视钢桥面铺装及沥青路面施工的技术创新工作,保利长大公司先后获得国家科学技术进步奖二等奖,广东省科学技术奖一等奖,中国公路学会科学技术奖一等奖、二等奖等,其中广东省科学技术特等奖《港珠澳大桥工程建设成套技术》、广东省科学技术奖一等奖《钢桥面高性能铺装关键技术研究及工程应用》研究的主要内容为项目所采用的热拌环氧沥青;《大跨径钢桥面日本环氧铺装施工方法》等近几十项成果,已出版多本专著和规范,并获几十项的国家级和省部级工法、国家发明专利、实用新型专利。

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食品级钢桥面专用集料生产线

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无人机早期缺陷排查系统

钢桥面铺装经典案例


港珠澳大桥

以港珠澳大桥为代表的浇注式沥青混凝土钢桥面铺装工程。合同段全长约13.8公里,桥面标准宽度为31.1米。钢桥面铺装长度7.154公里,22万平方米钢桥面铺装、20万平方米组合梁桥面铺装。

南沙大桥

以南沙大桥为代表的热拌环氧沥青混凝土钢桥面铺装工程。双向八车道高速公路,设计时速为100公里,其中坭洲水道桥主跨1688米、大沙水道桥主跨1200米,钢桥面结构组成为“防水黏结层+下面层30毫米环氧沥青混凝土(细EA10)+黏结层+上面层35毫米环氧沥青混凝土(粗EA10)”。

13万平方米钢桥面,是目前世界上最大的热拌环氧沥青铺装工程,设计寿命15年,国内首次建养一体化10年;预测日均交通量20万辆,高温、高湿、盐雾、气候复杂多变,施工期8个月。南沙大桥采用全幅摊铺施工工艺,自动化涂刷工艺,单日环氧涂装超过3000平方米,环氧沥青混凝土铺装超过2.1万平方米,单日施工产值突破2200万元。南沙大桥采用热成像技术及三维探地雷达查找环氧沥青混凝土铺装鼓包位置,第一时间解决缺陷问题。

清远北江四桥

以清远北江四桥为代表的超高性能混凝土钢桥面铺装工程。 UHPC铺装面积约1.3万平方米,厚度4.5厘米至5.4厘米,宽度14.7米,于2018年7月下旬开始,9月上旬完成,6次半幅全宽摊铺,历时30多天,期间经历高温、台风、暴雨等不利天气。截至10月初SMA铺装前检查,UHPC铺装层无裂缝。

嘉绍大桥

以嘉绍大桥为代表的冷拌环氧树脂沥青混凝土钢桥面铺装工程。嘉绍大桥钢桥面铺装采用冷拌树脂沥青组合体系钢桥面铺装,具有自主知识产权的结构体系,其结构为“改性环氧树脂碎石EBCL+冷拌树脂沥青混凝土RA05+SMA组成”。EBCL作为防水抗滑黏结层,RA05作为铺装刚度过渡层、隔温层,高黏改性沥青SMA13作为表面功能层。

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【编辑:朱海洲】

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