保利長大 鋼橋鋪裝銳旅

文/保利長大工程有限公司 楊東來

獲獎等級：一等獎

項目名稱：重交通大跨徑鋼橋面熱拌環氧瀝青鋪裝集成創新技術研究

←大跨經E A10環氧樹脂上面層攤鋪

鋼橋面鋪裝是集鋪裝材料、鋪裝結構、施工技術與裝備、質量控制與檢測評價為一體的綜合系統，需要從材料、施工、檢測等方面集成創新，解決熱拌環氧瀝青鋼橋面鋪裝存在的關鍵技術問題，從整體上推進熱拌環氧瀝青鋼橋面鋪裝的技術進步。

針對重載交通大跨徑鋼橋面鋪裝早期病害、耐久性、路用性能、施工技術與裝備、質量控制與檢測評價等技術難題，“重交通大跨徑鋼橋面熱拌環氧瀝青鋪裝集成創新技術研究”項目開展熱拌環氧瀝青鋼橋面鋪裝力學分析、材料開發、結構與材料性能優化、施工裝備研發和質量檢測與評價等內容。

技術 體系完備 保障有力

鋼橋面鋪裝質量和使用性能取決于鋪裝材料結構、施工技術、質量管控三位一體的綜合體系，針對熱拌環氧瀝青鋪裝關鍵技術問題，項目通過系統化集成創新形成了熱拌環氧瀝青鋪裝成套關鍵技術，為重載交通大跨徑鋼橋面鋪裝的使用性能和耐久性提供了強有力的技術支撐和質量保證。

鋪裝材料與結構

針對環氧瀝青混合料施工容留時間短、變形性能低、養生期長、易出現鼓包病害等問題，項目研發了高性能熱拌環氧瀝青鋪裝材料，滿足鋼橋面鋪裝高模量、高韌性、耐疲勞和耐高溫等綜合技術性能要求，具有優良施工可控性。研究傳統級配環氧瀝青鋪裝普遍存在的“鼓包、脫層”等早期病害誘發機理，項目提出了環氧瀝青混合料CAVF設計方法，建立混合料體積平衡方程；研究了鋼橋面板表面噴砂處理、環氧富鋅漆、防水黏結層、鋪裝層復合結構交互界面優化設計，綜合形成一體化鋼橋面鋪裝結構體系。

施工技術與裝備

針對傳統集料生產穩定性、含水量、含塵量難以滿足環氧瀝青混合料性能要求的問題，項目采用了空氣篩、多點概率篩等裝備，開發了集料智能化生產監控和管理系統；針對人工作業及控制的施工質量、效率、精度較低的問題，項目研發了包含環氧富鋅漆自動化噴涂、環氧樹脂黏結層智能化涂布、環氧瀝青混合料的智能化精準配制生產和全幅攤鋪等全過程動態控制的施工工藝及裝備。

質量控制與檢測評價

針對環氧瀝青鋼橋面鋪裝施工質量缺乏有效、科學、精確的檢測評價手段問題，項目研發了無人機載紅外成像探測系統和三維激光抗滑紋理測試系統，集成三維探地雷達和無核密度儀等高頻率檢測手段，提出了基于大數據的環氧瀝青鋪裝厚度、壓實度、抗滑性能、病害識別的施工質量綜合檢測方法和評價體系。

效果 降本增效 宜于推廣

在分析項目的經濟效益時，項目組依托虎門大橋、南沙大橋、湖北石首長江大橋、清云高速西江特大橋等主體工程計算重交通大跨徑鋼橋面熱拌環氧瀝青鋪裝集成創新技術的具體工程實例，從工程預算的角度重點分析環氧瀝青混凝土施工中的建安費，尤其是對環氧瀝青混凝土橋面鋪裝施工中的材料費、施工機械使用費等。

根據南沙大橋施工情況來看，利用機械化、智能化、信息化施工技術，減少了人工的使用數量，提高了作業效率，可節約人工費用約占總造價的12%，機器設備節約總造價的5%。由于南沙大橋設計采用了雙層環氧瀝青混凝土鋪裝結構，創新性采用全幅攤鋪技術，質量的穩定性比以往大幅提高，預計使用壽命可達到15年。在使用過程中，減少一次橋面大修，可節約費用2.58億元。

←虎門二橋泥洲水道橋環氧瀝青混凝土下面層鋪裝

←環氧樹脂黏結層施工

南沙大橋采用了環氧瀝青混凝土全幅攤鋪技術，規避了縱向施工冷接縫，以及接縫處的滲水風險，保證了鋪裝層的整體性，提高了鋪裝層的質量，延長了使用壽命，節約切縫的材料成本約375.21萬元，并且不包括切縫時的人工費、材料費及機器設備購置費和切縫時產生粉塵污染鋪裝面的清理費用等。

虎門大橋、潮惠高速榕江特大橋、湖北石首大橋、清云高速西江特大橋、南沙大橋、佛山平勝大橋等鋼箱橋面鋪裝工程，應用熱拌環氧瀝青全幅攤鋪技術，有效提高了施工工效和施工質量，施工過程中實行精細化管理，開創了鋼橋面鋪裝“機械化、智能化、信息化”施工先河。南沙大橋通車以來，經受了高溫炎熱和日均累積標準軸載17萬輛至20萬輛的嚴苛使用條件考驗，工程應用效果良好，未發生任何早期病害，促進了珠江兩岸人流、物流暢通，推動了粵港澳大灣區經濟建設。

保利長大工程有限公司（以下簡稱“保利長大”）將成套技術成功應用于各特大橋施工中，鋼橋面鋪裝集料采用了廣東長大中山集料工廠生產的高品質專用集料，集料生產過程采用“一種集料級配調節裝置、一種簡易重型物料輸送裝置、一種集料生產線”等專利技術。同時，保利長大在國際上率先研發了“一種橋面刷涂機、一種攤鋪機用的刮料裝置、一種生產熱拌環氧瀝青混凝土的環氧樹脂智能混溶投放配套裝置”等一系列專利技術，提高了鋼橋面鋪裝層的抗滑性能、疲勞性能和耐久性能，創新性研究并成功應用了“纖維瀝青混凝土（FAC）寬溫環氧瀝青全幅攤鋪施工方法”，極大地提高施工工效和施工質量。

成套技術的部分研究成果，特別是集料工廠化加工、環氧樹脂（防水）黏結層智能刷涂技術、熱拌環氧瀝青混凝土全幅攤鋪、環氧樹脂結合料智能混融投放技術與管理技術得到充分推廣應用，在保利長大公司多個鋼橋面鋪裝項目中成功應用，經實際工程檢驗，應用效果良好，未發生任何早期病害。該項目研究成果還將進一步應用于深中通道、南中通道、黃茅海跨海通道、舟山北向通道等國內一系列重點超大型建設項目中，具有廣闊的應用推廣前景。

實力 源于專注 成于創新

針對鋼橋面鋪裝這一世界性技術難題，保利長大人專注于技術探索與追求30余載，開展了鋼橋面鋪裝材料結構、施工裝備與工藝、質量控制評價等內容，成功實施了熱拌環氧瀝青鋪裝體系、溫拌環氧瀝青鋪裝體系、澆注式瀝青混凝土鋪裝體系、復合鋪裝體系、超高性能混凝土（UHPC）鋪裝體系、樹脂瀝青（ERS）鋪裝體系、雙層改性瀝青（SMA）鋪裝體系等，總結形成了鋼橋面鋪裝設計與施工成套技術，實現了我國鋼橋面鋪裝技術從“0到1”、從“1.0版到2.0版、3.0版”螺旋上升。

← 食品級鋼橋面專用集料生產線

在鋼橋面鋪裝探索與創新的道路上，保利長大人堅持“頂層設計、問題導向、自主創新”原則，數十年如一日，形成了一支國際上公認的“鋼橋面鋪裝國家隊”。

組建優秀團隊 形成先進管理經驗

為破解鋼橋面鋪裝技術難題，公司組成了一支高學歷、高職稱、年齡梯隊合理的鋼橋面鋪裝創新研發與管理團隊，團隊中省部級勞模4人、教授級高級工程師3人、博士3人、碩士及高級工程師30余人，涉列專業領域廣泛，包括土木工程、材料科學與技術、機械工程、電氣化工程、自動化工程等。

通過多個項目的摸索與實踐，團隊形成了“以準入保材料、以考核保人員、以設備保工藝、以工藝保質量、以創新保品牌”的管理理念，打造了一支“思想認識高起點、業務素質高水平、履職盡責高標準、立品修為高境界”的隊伍。團隊獲得了中華全國總工會“全國工人先鋒號”“全國公路優秀科技工作者”“廣東省優秀公路工程師”“中國公路青年科技獎”“廣東省五一勞動獎狀”“廣東省國資系統先進基層黨組織”“中國保利集團先進個人”“中國保利集團優秀基層黨組織”等稱號。

推進科技創新 發掘發展內生動力

← 無人機早期缺陷排查系統

針對我國特大型橋梁鋼橋面鋪裝材料依賴進口，對材料性能的研發與改進參與程度不足，鋪裝材料的設計沿用國外標準的現狀，保利長大公司研發了高模量、高韌性環氧鋪裝材料，高模量高彈性改性瀝青、特種環氧樹脂等材料；同時優化鋪裝結構設計，提升鋼橋面鋪裝疲勞性能、抗滑性能和耐久性能，進而延長鋪裝層使用壽命。

針對傳統橋面鋪裝施工以人工為主，機械化智能化程度低的現狀，保利長大公司研發了環氧瀝青切邊機、環氧樹脂自動化“3D”打印系統、環氧樹脂恒溫房、環氧樹脂混溶泵送系統、甲基丙烯酸甲酯（MMA）自動噴涂系統、澆注式瀝青混凝土邊帶攤鋪設備、礦粉加熱系統、攤鋪機刮死料裝置、ERS碎石自動化撒布系統，FAC寬溫域全幅攤鋪施工工法、環氧富鋅漆自動化噴涂系統，建立了世界領先的鋼橋面鋪裝集料加工廠——廣東保利長大集料工廠等裝備，提升了鋼橋面鋪裝施工裝備水平，有利推動了鋼橋面鋪裝技術進步。

針對傳統環氧瀝青混凝土施工過程中質量檢測監控難度大，精確度不高、及時性差等問題，保利長大公司研發了基于三維探地雷達的環氧瀝青鋪裝厚度檢測評價系統。檢測鋪裝層厚度精度達到正負1毫米，提高了鋼橋面鋪裝環氧瀝青混凝土厚度均勻性。

近30年來，保利長大公司鋼橋面鋪裝工程遍布華南、華東、華中等地區，累計橋面鋪裝面積100多萬平方米，積累了豐富的鋼橋面鋪裝施工經驗。所承接的鋼橋面鋪裝工程獲得中國土木工程詹天佑獎、國家優質工程金質獎等榮譽稱號。

高度重視鋼橋面鋪裝及瀝青路面施工的技術創新工作，保利長大公司先后獲得國家科學技術進步獎二等獎，廣東省科學技術獎一等獎，中國公路學會科學技術獎一等獎、二等獎等，其中廣東省科學技術特等獎《港珠澳大橋工程建設成套技術》、廣東省科學技術獎一等獎《鋼橋面高性能鋪裝關鍵技術研究及工程應用》研究的主要內容為項目所采用的熱拌環氧瀝青；《大跨徑鋼橋面日本環氧鋪裝施工方法》等近幾十項成果，已出版多本專著和規范，并獲幾十項的國家級和省部級工法、國家發明專利、實用新型專利。

鋼橋面鋪裝經典案例

·港珠澳大橋

以港珠澳大橋為代表的澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝工程。

合同段全長約13.8公里，橋面標準寬度為31.1米。鋼橋面鋪裝長度7.154公里，22萬平方米鋼橋面鋪裝、20萬平方米組合梁橋面鋪裝。

·南沙大橋

以南沙大橋為代表的熱拌環氧瀝青混凝土鋼橋面鋪裝工程。

雙向八車道高速公路，設計時速為100公里，其中坭洲水道橋主跨1688米、大沙水道橋主跨1200米，鋼橋面結構組成為“防水黏結層+下面層30毫米環氧瀝青混凝土（細EA10）+黏結層+上面層35毫米環氧瀝青混凝土（粗EA10）”。

13萬平方米鋼橋面，是目前世界上最大的熱拌環氧瀝青鋪裝工程，設計壽命15年，國內首次建養一體化10年；預測日均交通量20萬輛，高溫、高濕、鹽霧、氣候復雜多變，施工期8個月。南沙大橋采用全幅攤鋪施工工藝，自動化涂刷工藝，單日環氧涂裝超過3000平方米，環氧瀝青混凝土鋪裝超過2.1萬平方米，單日施工產值突破2200萬元。南沙大橋采用熱成像技術及三維探地雷達查找環氧瀝青混凝土鋪裝鼓包位置，第一時間解決缺陷問題。

·清遠北江四橋

以清遠北江四橋為代表的超高性能混凝土鋼橋面鋪裝工程。

UHPC鋪裝面積約1.3萬平方米，厚度4.5厘米至5.4厘米，寬度14.7米，于2018年7月下旬開始，9月上旬完成，6次半幅全寬攤鋪，歷時30多天，期間經歷高溫、臺風、暴雨等不利天氣。截至10月初SMA鋪裝前檢查，UHPC鋪裝層無裂縫。

·嘉紹大橋

以嘉紹大橋為代表的冷拌環氧樹脂瀝青混凝土鋼橋面鋪裝工程。

嘉紹大橋鋼橋面鋪裝采用冷拌樹脂瀝青組合體系鋼橋面鋪裝，具有自主知識產權的結構體系，其結構為“改性環氧樹脂碎石EBCL＋冷拌樹脂瀝青混凝土RA05＋SMA組成”。EBCL作為防水抗滑黏結層，RA05作為鋪裝剛度過渡層、隔溫層，高黏改性瀝青SMA13作為表面功能層。