水泥混凝土橋面鋪裝結(jié)構(gòu)防水層設(shè)計(jì)在港珠澳大橋中的應(yīng)用

雷建國(guó)

（廣深珠高速公路有限公司，廣州510000）

1 引言

港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋海域，東接香港特別行政區(qū)，西接廣東省珠海市和澳門(mén)特別行政區(qū)，是國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中珠江三角洲地區(qū)環(huán)線(xiàn)的組成部分和跨越伶仃洋海域的關(guān)鍵性工程。因其建造技術(shù)難度高，應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，尤其是面對(duì)高溫濕熱的環(huán)境，鹽霧高，水汽很容易進(jìn)入到橋面鋪裝層中，對(duì)橋面板造成水破壞。同時(shí)，防水層作為鋪裝結(jié)構(gòu)中的受力薄弱點(diǎn)，容易導(dǎo)致層間剪切力不足，因此，對(duì)水泥混凝土橋面鋪裝結(jié)構(gòu)防水層進(jìn)行研究尤為重要。

2 橋面鋪裝防水層設(shè)計(jì)

2.1 橋面鋪裝防水黏結(jié)體系對(duì)比

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于橋面鋪裝的防水黏結(jié)層研究較多，主要集中于4種類(lèi)型：熱熔改性瀝青+SMA結(jié)構(gòu)不僅成本低而且具有較高的協(xié)調(diào)變形能力，但抗剪性不足、密水性差；環(huán)氧瀝青黏結(jié)劑+澆筑式結(jié)構(gòu)整體性較好、污染少，但施工工藝不夠完善；溶劑型黏結(jié)劑+SMA結(jié)構(gòu)能較好地發(fā)揮橡膠瀝青效果，但高溫穩(wěn)定性差；樹(shù)脂下封層+溶劑型黏結(jié)劑+澆筑式結(jié)構(gòu)具有較好的抗剪強(qiáng)度、黏結(jié)強(qiáng)度和高溫性能，但施工質(zhì)量控制要求高，前期成本較高【1】。

2.2 防水層設(shè)計(jì)

通過(guò)進(jìn)行黏結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)比SBS瀝青碎石封層、橡膠瀝青碎石封層、環(huán)氧樹(shù)脂碎石封層、改性乳化瀝青封層以及溶劑型黏結(jié)劑，環(huán)氧樹(shù)脂碎石封層黏結(jié)強(qiáng)度較高，但受溫度影響較大。為了保證橋面鋪裝層整體穩(wěn)定性，宜在環(huán)氧樹(shù)脂碎石封層上設(shè)置溶劑型黏結(jié)層，作為澆筑式瀝青混合料層的過(guò)渡層，以達(dá)到剛性結(jié)構(gòu)層到柔性結(jié)構(gòu)層的溫度變形漸變性，提高

整體變形協(xié)調(diào)能力【2】。

根據(jù)環(huán)氧樹(shù)脂的材料要求，環(huán)境溫度應(yīng)高于大氣露點(diǎn)3℃；相對(duì)濕度應(yīng)≤90%，遇下雨、結(jié)露等氣候時(shí)，嚴(yán)禁進(jìn)行環(huán)氧樹(shù)脂下封層施工作業(yè)。環(huán)氧樹(shù)脂涂布時(shí)間段選擇在溫度逐漸下降的時(shí)間段內(nèi)，并且水泥混凝土面板含水率≤15%。為保證碎石嵌入環(huán)氧樹(shù)脂中，同時(shí)不會(huì)完全沉入環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)。碎石撒布的時(shí)間擬選擇在環(huán)氧樹(shù)脂底部開(kāi)始凝膠增稠后，同時(shí)在環(huán)氧樹(shù)脂表干前。根據(jù)首件工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合環(huán)氧樹(shù)脂廠家提供的資料，環(huán)氧樹(shù)脂表干時(shí)間與接觸面溫度的關(guān)系如表1所示。

表1環(huán)氧樹(shù)脂表干時(shí)間與固化溫度關(guān)系表

2.3 橋面鋪裝結(jié)構(gòu)圖

港珠澳大橋組合梁橋面鋪裝采用35mm澆筑式瀝青GA10+45mm改性瀝青SMA-13的鋪裝結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。為滿(mǎn)足海洋環(huán)境，有效保護(hù)組合梁鋼筋不被銹蝕，保證拉拔力比普通的熱瀝青防水黏結(jié)層大，耐久性比普通的熱瀝青防水黏結(jié)層強(qiáng)，以及自愈性、追隨性的考量，利用溶劑型黏結(jié)劑形態(tài)優(yōu)勢(shì)，能夠有效減少混凝土基面收縮或結(jié)構(gòu)性裂縫對(duì)橋面鋪裝層的應(yīng)力影響，防水材料選用環(huán)氧樹(shù)脂下封層+溶劑型黏結(jié)劑的配合【3】。相對(duì)鋼箱梁橋面防水黏結(jié)層的MMA類(lèi)防水黏結(jié)材料，溶劑型黏結(jié)劑能夠很快地滲入混凝土基面毛細(xì)孔中，產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的黏結(jié)力，適用于本工程組合梁橋面防水黏結(jié)，起到防水和黏結(jié)的雙重作用。

圖1橋面鋪裝結(jié)構(gòu)圖

3 施工工藝介紹

根據(jù)橋梁應(yīng)用條件，防水材料和防水層設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用在港珠澳大橋水泥混凝土橋面鋪裝的防水層施工中，主要流程如圖2所示，在滿(mǎn)足環(huán)境要求的前提下，施工前需進(jìn)行噴砂拋丸處理及防水黏結(jié)層涂布工作，其中，防水性材料選擇為溶劑型黏結(jié)劑，施工中分2層涂布。

圖2橋面鋪裝防水層施工流程圖

3.1 拋丸施工準(zhǔn)備

混凝土基面處理需要在封閉交通狀態(tài)下對(duì)作業(yè)面的雜

物進(jìn)行清理，對(duì)組合梁橋面板基面大面基本平整，采用精銑

刨的處理方式，對(duì)存在部分剪力釘預(yù)留后澆部位及預(yù)制板濕接縫位明顯略高于周邊區(qū)域橋面板、局部區(qū)域無(wú)法滿(mǎn)足橋面鋪裝的厚度要求以及局部區(qū)域浮漿較多的現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)化操作，精銑刨后橋面采用滑移清掃車(chē)清掃剩余的廢渣、浮塵，保證施工作業(yè)面符合要求。

3.2 拋丸工藝

靠近兩側(cè)護(hù)欄底座30cm的邊帶采用邊角拋丸機(jī)施工，邊帶拋丸打砂擬采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的S660鋼丸作為磨料，工作速度按照首件工程經(jīng)驗(yàn)采用2～3m/min，施工順序按照先靠中分帶、邊帶、后邊側(cè)邊帶實(shí)施。

大面積部分采用車(chē)載式拋丸機(jī)施工施工，作業(yè)順序如圖3所示。磨料同樣選用S660鋼丸，工作速度按照組合梁實(shí)橋試驗(yàn)段的經(jīng)驗(yàn)確定，車(chē)載式自動(dòng)拋丸機(jī)工作速度采用15m/min為基準(zhǔn)，勻速前行，在濕接縫位置和浮漿較多的區(qū)域，工作速度稍放慢至12～14m/min。根據(jù)試驗(yàn)段經(jīng)驗(yàn)，拋丸工作長(zhǎng)度為410m，可有效減少掉頭時(shí)間以提高工效。在一次噴砂行走掉頭后，通過(guò)標(biāo)記盡量減少重疊或漏噴現(xiàn)象，拋丸設(shè)備2次施工行車(chē)道之間搭接3～5㎝。

圖3車(chē)載式拋丸機(jī)作業(yè)順序圖

3.3 質(zhì)量檢測(cè)

拋丸完成后按照《港珠澳大橋橋梁主體工程質(zhì)量驗(yàn)收與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，通過(guò)構(gòu)造深度或?qū)φ瞻灞葘?duì)的試驗(yàn)方法，質(zhì)量要求如表2所示。

表2橋面拋丸打砂過(guò)程控制質(zhì)量檢驗(yàn)

3.4 環(huán)氧樹(shù)脂下封層施工

在環(huán)氧樹(shù)脂施工前，進(jìn)行面層的清理，施工時(shí)應(yīng)避免主劑和固化劑的暴曬，需做好已完成表面的清潔保護(hù)，防止二次污染。按照環(huán)氧樹(shù)脂規(guī)定比例成分稱(chēng)量主劑、固化劑，采用螺旋攪拌器將主劑和固化劑混合均勻后，靜止1min，采用人工滾涂方式進(jìn)行施工。施工時(shí)必須嚴(yán)格按照規(guī)定面積進(jìn)行均勻涂布，每涂布5m復(fù)核環(huán)氧樹(shù)脂用量，以防止多涂或漏涂情況發(fā)生。在環(huán)氧樹(shù)脂下封層表干固化前撒布0.6～2.36mm碎石，間隔時(shí)間參考表1。

3.5 溶劑型防水黏結(jié)層施工工藝

防水層施工前準(zhǔn)備拖把、棉布等吸水能力強(qiáng)的物件，以防止防水材料集聚外流出施工區(qū)域。待環(huán)氧樹(shù)脂下封層完全固化后滾涂第1遍涂料，滾涂方向?yàn)轫槝蚩v向涂布，用量約為200g/m2，施工時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)定面積進(jìn)行均勻涂布，每涂布5m復(fù)核用量，以防止多涂或漏涂情況發(fā)生。第1層溶劑型黏結(jié)劑完全實(shí)干后，滾涂第2遍涂料，第2遍滾涂方向?yàn)轫槝驒M向涂布，用量約為200g/m2。施工時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)定面積進(jìn)行均勻涂布，每涂布5m復(fù)核用量，以防止多涂或漏涂情況發(fā)生。待第2遍溶劑型黏結(jié)劑實(shí)干后，采用拉拔試驗(yàn)檢測(cè)防水黏結(jié)層的黏結(jié)效果，檢測(cè)頻率按照每2 000m2測(cè)3點(diǎn)【4】。溶劑型防水黏結(jié)層施工及施工后效果如圖4所示。

圖4溶劑型防水黏結(jié)層施工及施工后效果圖

4 結(jié)語(yǔ)

港珠澳大橋水泥混凝土橋面鋪裝防水結(jié)構(gòu)在經(jīng)過(guò)實(shí)際交付使用后，保持了良好的效果，本文通過(guò)分析水泥混凝土基面的橋面鋪裝層防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路以及施工工藝，表明水泥混凝土橋面板打砂+環(huán)氧樹(shù)脂下封層+溶劑型黏結(jié)劑的防水層設(shè)計(jì)組合具有良好的防水、抗侵蝕和抗剪切效果，期望通過(guò)本案例可以更好地為大型橋梁鋪裝結(jié)構(gòu)的防水層設(shè)計(jì)提供借鑒。