刚刚，“举世无双”的南沙大桥通车！ 来看超级工程背后的“超级智慧”！

刚刚！南沙大桥正式通车了！被誉为“举世无双”的世界超级工程南沙大桥正式通车，为粤港澳大湾区互联互通打通新的动脉。这是《粤港澳大湾区发展规划纲要》发布后湾区投入使用的首项超级工程，也是继贡献港珠澳大桥建设后华南理工大学参与的又一力作。南沙大桥之所以被誉为“举世无双”，是因为同一项目中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。因此，钢箱梁桥面铺装成为制约南沙大桥开通的瓶颈工程——这是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。超级工程应有“超级智慧”，华南理工大学相关专业的师生与校友参与了这一难题的关键技术攻关，他们如切如磋、如琢如磨，带着满腔的热血和激情，怀揣梦想和光荣，铸造“国之重器”，让这个超级工程也镌刻上了华南理工人的智慧结晶。钢箱梁桥面铺装是南沙大桥建设的重点——这是国内单体热拌环氧铺装面积最大、施工难度最复杂、最具有挑战性的工程项目。桥面铺装必须具有足够的耐久性，也必须保证铺装具有足够的抗滑性能，以确保未来巨大交通流量下的交通安全。抗滑性能优良的桥面铺装华南理工大学道路工程研究所在铺装设计阶段通过深入研究和反复比选，提出采用热拌式环氧沥青铺装体系的建议，并协助设计单位完成了施工图设计。借鉴以往同类工程病害多、运营期维修量大且表面滑溜等经验教训，采用了富沥青含量沥青混凝土（Full Asphalt Content，FAC）设计方法进行混合料级配设计。该设计方法由华南理工大学土木与交通学院张肖宁教授首创，二十年间共有6名博士研究生相继进行深入研究，形成了完善的设计体系，并在国内多项工程中应用。由于是国内外首次大面积使用热拌式环氧沥青+FAC钢桥面铺装，且铺筑数量巨大，合理选择原材料确定FAC配合比难度较大。团队历时一年多时间，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，既保证骨架充分嵌挤，又使孔隙率得到有效控制。该设计既保证铺装下层具有良好的钢板追随性和抗疲劳性能，又克服了铺装下层因孔隙率极低易形成鼓包的难题，同时，其又具备良好的密水性和优良的上层抗滑能力。工程实践证明，这样的设计科学合理，技术先进，打破了国外同行在类似铺装工程中材料设计的局限，取得了优良的应用效果。国内同行对铺装质量交口赞誉，国外的环氧沥青材料供应商也对此表达了由衷的赞誉与钦佩。“钢箱桥梁路面铺装，是整座桥施工最精细的部分，而钢箱梁铺装工程进度会直接影响大桥整体施工进度和通车日期。”张肖宁介绍，为了保证摊铺过程不出现偏差，施工之前要事先设计好工作时间，时间要精确到分秒，具体用料、铺装速度等各种数据都要十分精确。另外，为避免施工过程受到降雨的影响，还需要通过雷达图预估降雨时间。为了保证南沙大桥钢箱梁桥面铺装的质量和工期，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，通过采用高新技术手段把控施工质量，使得桥面铺装的质量控制更为科学。团队对环氧沥青材料的力学基本性能进行了基础科学研究，在发现环氧沥青特有的时温敏感性规律的基础上，提出了“随拌和温度降低、拌和时间增长及环氧树脂的固化，环氧沥青黏度持续增长，环氧沥青混凝土需要在合适的黏度下进行压实，达到合理压实度”的技术原则。此项成果彻底解决了环氧沥青混凝土由于容留时间长、温度高，整体固化程度高导致难以压实，最后形成强度不足、铺装层松散等问题。同时，也避免了悬浮密实级配的环氧沥青混凝土由于压实离析产生局部区域细集料上浮、泛油的现象，细料上浮造成抗滑性不足的问题。整幅摊铺工程现场钢箱梁铺装工程进度直接影响虎门二桥的整体施工进度和开放交通时间。按照传统工艺采用半幅摊铺、单车道摊铺等施工摊铺工艺，不仅进度缓慢，同时也会产生不可愈合的纵向施工接缝，成为铺装层的薄弱环节，在高温、荷载及雨水等反复作用下逐步产生开裂。经研究论证，工程最终采用并机梯队全幅摊铺工艺，由两台摊铺机将总摊铺宽度调整至钢桥行车道设计宽度，不仅消除了纵向施工接缝，同时提高了施工效率（采用该方案于2019年1月30日完成了全部的钢箱梁桥面铺装），为保证4月2日通车提供了重要支撑。在施工全过程中，团队采用了国际上最为先进的三维探地雷达法控制钢桥施工厚度与均匀性，通过对铺装层进行全断面厚度检测，以大数据的方式获得钢桥铺装层的实际厚度分布，为厚度控制与改善提供数据支撑。铺装下层环氧沥青混凝土铺筑后，残留水分在高温条件下逐渐汽化，难以从致密的结构层挥发出去，液气相态转变的高压将铺装层顶起形成鼓包。油脂的存在则降低粘结层粘结效果导致脱层病害的产生。铺装层鼓包及脱层是导致钢桥面铺装早期病害产生的重要因素，过去只能采用准确率极低的人工判识方法判断。团队采用自主开发的红外成像技术进行铺装下层鼓包脱层排查，确定其位置与面积大小。确保所有鼓包及脱层得以确认和修复，有效降低发生同类工程经常产生的早期病害的风险。采用自主研发的路面抗滑纹理测试仪评价钢桥抗滑性能。这一方法可以更为科学地评价桥面抗滑的实际能力，找到导致抗滑性能下降的材料组成原因和施工质量问题，确保抗滑性能具有足够的均匀性。配合施工单位完成了环氧树脂粘结剂自动涂刷设备来代替传统人工涂敷工艺，保障了铺装上层与下层、铺装下层与钢桥面板（防腐涂层）之间的层间粘结性能与防水性能，预防因环氧树脂粘层涂刷不均匀导致的铺装层局部位置发生剪切破坏与滑移等病害。一门众杰 打造大桥建设的“华工品牌”南沙大桥的钢箱梁桥面铺装工程中，来自华南理工大学的师生与毕业校友等多名技术人员一同参与完成工程建设，其中的“同门师生”团队令人眼前一亮。华南理工大学教授张肖宁是知名的路面工程专家，在钢箱梁桥面铺装工程中多有建树。在完成港珠澳大桥钢箱梁桥面浇注式沥青混凝土铺装工程研究之后，他就组织团队投身于南沙大桥钢箱梁桥面热拌环氧沥青铺装的研究工作中。在南沙大桥工程建设过程中，还有不少关键环节的“把关人”是华南理工人，出自张肖宁的门下。华南理工大学土木与交通学院道路系副教授徐伟是张肖宁的博士生，是南沙大桥钢箱梁桥面铺装施工图设计的主要完成者，对于铺装选型、结构设计、材料组成设计等做出贡献。建设单位建设质量监管责任人、省公路建设公司工程部副部长马林，施工单位技术负责人、长大三公司张顺先博士，也同为张肖宁培养的优秀博士研究生。马林从钢桥面试验段研究工作开始就被公司委派到建设项目“蹲点”，是桥面铺装工程技术、质量、进度、安全的总体把控人。张顺先负责钢箱梁桥面铺装研究与施工的组织与实施，为保证工程建设质量加快进度做出了重要贡献。近年来，在服务广东省、广州市区域经济社会发展方面，华南理工大学倾心担当、倾情融入、倾力支持。南沙大桥、港珠澳大桥、广州国际校区……这是“华南理工贡献”的典型案例；核心技术、杰出人才、优秀毕业生……这是“华南理工力量”的集中体现。如今，粤港澳大湾区发展规划纲要落地实施，华南理工大学将站在新起点上，发挥学校在学科建设、科技创新、成果转化和人才培养上的雄厚实力，为广东省推动改革开放再出发做出新的更大贡献。（来源：华南理工大学）科研管理新闻科研管理系统