水泥混凝土桥面铺装结构防水层设计在港珠澳大桥中的应用

雷建国

（广深珠高速公路有限公司，广州510000）

1 引言

港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，东接香港特别行政区，西接广东省珠海市和澳门特别行政区，是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程。因其建造技术难度高，应用环境复杂，尤其是面对高温湿热的环境，盐雾高，水汽很容易进入到桥面铺装层中，对桥面板造成水破坏。同时，防水层作为铺装结构中的受力薄弱点，容易导致层间剪切力不足，因此，对水泥混凝土桥面铺装结构防水层进行研究尤为重要。

2 桥面铺装防水层设计

2.1 桥面铺装防水黏结体系对比

目前，国内外对于桥面铺装的防水黏结层研究较多，主要集中于4种类型：热熔改性沥青+SMA结构不仅成本低而且具有较高的协调变形能力，但抗剪性不足、密水性差；环氧沥青黏结剂+浇筑式结构整体性较好、污染少，但施工工艺不够完善；溶剂型黏结剂+SMA结构能较好地发挥橡胶沥青效果，但高温稳定性差；树脂下封层+溶剂型黏结剂+浇筑式结构具有较好的抗剪强度、黏结强度和高温性能，但施工质量控制要求高，前期成本较高【1】。

2.2 防水层设计

通过进行黏结强度试验，对比SBS沥青碎石封层、橡胶沥青碎石封层、环氧树脂碎石封层、改性乳化沥青封层以及溶剂型黏结剂，环氧树脂碎石封层黏结强度较高，但受温度影响较大。为了保证桥面铺装层整体稳定性，宜在环氧树脂碎石封层上设置溶剂型黏结层，作为浇筑式沥青混合料层的过渡层，以达到刚性结构层到柔性结构层的温度变形渐变性，提高

整体变形协调能力【2】。

根据环氧树脂的材料要求，环境温度应高于大气露点3℃；相对湿度应≤90%，遇下雨、结露等气候时，严禁进行环氧树脂下封层施工作业。环氧树脂涂布时间段选择在温度逐渐下降的时间段内，并且水泥混凝土面板含水率≤15%。为保证碎石嵌入环氧树脂中，同时不会完全沉入环氧树脂内。碎石撒布的时间拟选择在环氧树脂底部开始凝胶增稠后，同时在环氧树脂表干前。根据首件工程经验并结合环氧树脂厂家提供的资料，环氧树脂表干时间与接触面温度的关系如表1所示。

表1环氧树脂表干时间与固化温度关系表

2.3 桥面铺装结构图

港珠澳大桥组合梁桥面铺装采用35mm浇筑式沥青GA10+45mm改性沥青SMA-13的铺装结构形式，如图1所示。为满足海洋环境，有效保护组合梁钢筋不被锈蚀，保证拉拔力比普通的热沥青防水黏结层大，耐久性比普通的热沥青防水黏结层强，以及自愈性、追随性的考量，利用溶剂型黏结剂形态优势，能够有效减少混凝土基面收缩或结构性裂缝对桥面铺装层的应力影响，防水材料选用环氧树脂下封层+溶剂型黏结剂的配合【3】。相对钢箱梁桥面防水黏结层的MMA类防水黏结材料，溶剂型黏结剂能够很快地渗入混凝土基面毛细孔中，产生足够强度的黏结力，适用于本工程组合梁桥面防水黏结，起到防水和黏结的双重作用。

图1桥面铺装结构图

3 施工工艺介绍

根据桥梁应用条件，防水材料和防水层设计综合应用在港珠澳大桥水泥混凝土桥面铺装的防水层施工中，主要流程如图2所示，在满足环境要求的前提下，施工前需进行喷砂抛丸处理及防水黏结层涂布工作，其中，防水性材料选择为溶剂型黏结剂，施工中分2层涂布。

图2桥面铺装防水层施工流程图

3.1 抛丸施工准备

混凝土基面处理需要在封闭交通状态下对作业面的杂

物进行清理，对组合梁桥面板基面大面基本平整，采用精铣

刨的处理方式，对存在部分剪力钉预留后浇部位及预制板湿接缝位明显略高于周边区域桥面板、局部区域无法满足桥面铺装的厚度要求以及局部区域浮浆较多的现象进行细化操作，精铣刨后桥面采用滑移清扫车清扫剩余的废渣、浮尘，保证施工作业面符合要求。

3.2 抛丸工艺

靠近两侧护栏底座30cm的边带采用边角抛丸机施工，边带抛丸打砂拟采用符合国家标准要求的S660钢丸作为磨料，工作速度按照首件工程经验采用2～3m/min，施工顺序按照先靠中分带、边带、后边侧边带实施。

大面积部分采用车载式抛丸机施工施工，作业顺序如图3所示。磨料同样选用S660钢丸，工作速度按照组合梁实桥试验段的经验确定，车载式自动抛丸机工作速度采用15m/min为基准，匀速前行，在湿接缝位置和浮浆较多的区域，工作速度稍放慢至12～14m/min。根据试验段经验，抛丸工作长度为410m，可有效减少掉头时间以提高工效。在一次喷砂行走掉头后，通过标记尽量减少重叠或漏喷现象，抛丸设备2次施工行车道之间搭接3～5㎝。

图3车载式抛丸机作业顺序图

3.3 质量检测

抛丸完成后按照《港珠澳大桥桥梁主体工程质量验收与评定标准》，通过构造深度或对照板比对的试验方法，质量要求如表2所示。

表2桥面抛丸打砂过程控制质量检验

3.4 环氧树脂下封层施工

在环氧树脂施工前，进行面层的清理，施工时应避免主剂和固化剂的暴晒，需做好已完成表面的清洁保护，防止二次污染。按照环氧树脂规定比例成分称量主剂、固化剂，采用螺旋搅拌器将主剂和固化剂混合均匀后，静止1min，采用人工滚涂方式进行施工。施工时必须严格按照规定面积进行均匀涂布，每涂布5m复核环氧树脂用量，以防止多涂或漏涂情况发生。在环氧树脂下封层表干固化前撒布0.6～2.36mm碎石，间隔时间参考表1。

3.5 溶剂型防水黏结层施工工艺

防水层施工前准备拖把、棉布等吸水能力强的物件，以防止防水材料集聚外流出施工区域。待环氧树脂下封层完全固化后滚涂第1遍涂料，滚涂方向为顺桥纵向涂布，用量约为200g/m2，施工时严格按照规定面积进行均匀涂布，每涂布5m复核用量，以防止多涂或漏涂情况发生。第1层溶剂型黏结剂完全实干后，滚涂第2遍涂料，第2遍滚涂方向为顺桥横向涂布，用量约为200g/m2。施工时严格按照规定面积进行均匀涂布，每涂布5m复核用量，以防止多涂或漏涂情况发生。待第2遍溶剂型黏结剂实干后，采用拉拔试验检测防水黏结层的黏结效果，检测频率按照每2 000m2测3点【4】。溶剂型防水黏结层施工及施工后效果如图4所示。

图4溶剂型防水黏结层施工及施工后效果图

4 结语

港珠澳大桥水泥混凝土桥面铺装防水结构在经过实际交付使用后，保持了良好的效果，本文通过分析水泥混凝土基面的桥面铺装层防水结构设计的思路以及施工工艺，表明水泥混凝土桥面板打砂+环氧树脂下封层+溶剂型黏结剂的防水层设计组合具有良好的防水、抗侵蚀和抗剪切效果，期望通过本案例可以更好地为大型桥梁铺装结构的防水层设计提供借鉴。