《跨海桥梁的路面结构及材料设计隧道港珠澳大桥的案例研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《跨海桥梁的路面结构及材料设计隧道港珠澳大桥的案例研究.docx（19页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、跨海桥梁的路面结构及材料设计隧道:港珠澳大桥的案例研究摘要：随着桥梁和隧道施工技术的不断发展，大型跨海桥梁和隧道逐渐成为区域交通的首选选择。港珠澳大桥(HZMB)是最具代表性的海上跨越通道之一，其建设技术对其他大型跨海基础设施的建设具有指导意义。目前，海上通道的路面设计方法缺乏针对性，还涉及公共路面的设计规范。因此，有必要以HZMB的桥、隧道路面为典型实例，分析其在设计、施工和运行过程中遇到的关键技术问题。因此，建立在分析这些关键问题的基础上的材料选择和结构设计的新解决方案应该继续跟进。通过综合文献研究，可以发现环境变化、隧道封闭、结构差异沉降和膨胀变形是跨海通道路面面临的关键技术问题。针对环
2、境变异性，创新性地提出了GMA-IODSMA-13的钢桥面铺装材料和结构设计。对于浸入管隧道的封闭，采用热拌阻燃沥青混合料，通过温度、极限氧指数等关键指标来控制路面设计。针对浸没管接头的变形，介绍了BJ200沥青无缝伸缩缝材料，有效地满足了管接头之间的多向变形，保证了路面的光滑性和驾驶舒适性。节段缝采用双层防水卷曲材料，有效保证沥青混凝土路面的连续性，防止路面反射裂缝。因此，本文为同类跨海通道的路面设计提供了一系列的思路和方法。关键词：港珠澳大桥钢桥面铺装浸入式隧道路面GMA阻燃剂、防烟剂无缝伸缩缝1、介绍交通便利性影响着区域经济的发展。随着陆路交通技术的不断改善，海运不便已成为海运邻国经济协
3、调发展的约性瓶颈。近年来，随着海上桥梁施工技术的改进和浸泡在隧道中，更多的国家和地区开始修建跨海通道。港珠澳大桥(HZMB)是全球最具代表性的海上航道之一，以其超大规模、前所未有的施工难度和顶级施工技术而闻名。HZMB穿过珠江口的灵丁阳。它是世界上最长的海上大桥(55公里)，连接香港特别行政区、广东省珠海市和澳门特别行政区。由于香港大屿山国际机场航空高度限制要求、桥区通航密度高、航道等级高，HZMB主要工程采用桥洞组合方案，隧道采用浸没管方案(LiandChen,2011)o项目方案如图所示。跨海桥隧道路面质量保证了驾驶舒适性和稳定性。如此大型基础设施的建设主要面临以下技术问题：环境变化、隧道
4、封闭、结构差异沉降和伸缩变形。Macau图LgB计划早CB日报，2019年.1.1、 钢桥面铺装结构及材料钢桥面铺装是桥梁驱动系统的重要组成部分。其质量直接影响到驾驶的安全、舒适性、桥梁的耐久性和整体经济性。目前，沥青混合料基本采用钢桥面路面，主要单独使用或与热拌沥青、环氧沥青和高斯沥青混凝土结合使用，形成多种路面结构。环氧沥青混合料具有良好的高温稳定性，特别是在高温条件和重载交通条件下。然而，在环氧沥青混合料的抗酸盐干扰能力和大规模施工组织的可行性方面，都存在着明显的不足。浇注型属于悬浮室结构，具有沥青消耗量高、矿粉高、骨料含量细、混合温度高等特点。它具有较强的适用性和响应能力；与环氧树脂相
5、比，在公海复杂的气候条件下的能力。它是在施工过程中由流动形成的，无需碾压。它可以用特殊的摊铺机铺平。中国典型的钢桥面铺装结构见表1(ZhuandLi,2019)。1我CE要型钥的壬诺茨方案的比数.M*-.ae.oo3M?.7办6.ooMa95ca.zswrxF费用供江大，虎。弱二大一.*供*为门长薜台州攵UK肺.WWW大正，傻子次“力IK复事分工a能把ms收.总可恰好.立公除力好我，泉工箕”力好.注，CAAit斯汤*cJLiiJWsu三三Si5WBA为环徽近官GA起源于德国，广泛应用于欧洲、日本和中国。MA起源于英国，在中国香港被广泛使用。GA采用集中搅拌和连续施工，施工效率高。但在配合比设计
6、中，湖沥青用量较小，细骨料级配要求较宽松，其稳定质量不如MA。MA具有天然湖沥青含量高、细骨料分级严格、道路性能稳定的特点,但施工效率低，不能满足钢桥面铺装施工规模大、工期紧的工程项目o为了充分利用GA和MA的优点，在HZMB的方案设计中提出了一种采用GA工艺生产MA混合料的高斯-乳胶沥青（GMA）工艺方案。最后的方案包括以下内容。路面下层采用水沥青混合料GMA-10浇筑，厚度为30mm,路面上层采用改性沥青SMAT3,厚度为38mmo香港珠海澳门大桥GMA沥青混合料钢桥面铺装为中国乃至世界积累了宝贵的工程经验，进一步推动了钢桥面铺装技术的创新和发展。1.2、 隧道路面结构及材料由于不同的技术
7、和经济条件和再生由于用户对路面的需求，不同国家在不同发展阶段选择的隧道路面结构存在差异。表2给出了典型隧道的路面结构。在公路建设初期，水泥路面结构及其使用寿命相对较长，具有耐水性高、使用寿命长的特点。然而，随着人口数量的增加，近年来，隧道内的交通流量、重量增加和车辆速度不稳定，制动和启动时间更加频繁，加速了隧道路面的磨损。特别是水泥混凝土路面的抗滑性能迅速下降，路面容易在较短的时间内变得光滑。此外，在隧道路面上过往车辆的尾气中沉积小颗粒，以及车辆行驶过程中泄漏的燃料、油等物质，会在湿态下在隧道路面上形成一层油腻膜层，显著降低水泥混凝土路面的附着力系数。因此，水泥混凝土路面抗滑性能的下降直接导致
8、了隧道内交通事故发生率的增加。鉴于此，考虑到降低路面噪声，提高驾驶舒适性，沥青混凝土己成为国内外隧道路面的路面。水泥混凝土覆盖沥青路面的复合路面结构是近年来路面结构的首选选择，因为它充分利用了水泥混凝土层的承载力强、耐久性好的优点。这种路面结构在重型交通条件下可以提供更好的道路性能，并且在较长的使用寿命内不会造成结构破坏。只需要对沥青混合料表面进行适当的维护，具有路面寿命长的特点。随着道路等级标准的逐步提高，以及隧道设计理论和施工技术的不断完善，隧道的开挖范围也已从跨界山脉向海床、河底等地下空间转移O由于水下隧道避免了桥梁跨径或水深造成的桥梁施工困难，在一定程度上解决了桥梁安全较差、干扰原有自
9、然景观的诸多问题。更重要的是，它具有不影响水空间的使用、对运输影响小、运行能力稳定等优点。因此，一旦使用了水下隧道，它就会迅速发展。不同的国家往往有不同的结构，不同的气候条件和车辆组成。例如，挪威的气候寒冷，冬季大多数隧道都会结冰。因此，其规范要求在隧道工程中应优先考虑水泥混凝土路面。随着复合路面理论和实验研究的不断深入，世界上许多国家主要采用复合路面构造世界上正在运行的典型水下隧道见表3。浸没式隧道路面的沥青混凝土配合比设计的设计指标和设计方法主要参照隧道外普通路面的材料设计，提高了保温、热拌等路面的性能要求。0resund桥隧道沉入段长3560m,共设有20个管缝，横截面尺寸为38.8mX
10、8.6m。路面采用双层高斯沥青混合料混凝土路面方案，管段采用预置的应力缝处理工艺，分段缝连续铺设。韩国釜山-Geoje固定连接隧道全长3283m,管接头18个，截面尺寸26.46mx9.97mo隧道的路面结构为4Cin沥青混合料路面下层加上3Cln聚合物改性沥青(PMA)沥青混合料路面上层。管接头采用金属伸缩缝，段间采用沥青接缝填料。青岛胶州湾隧道长6170米(其中海底段约3950米),为岩石基础钻孔和爆破隧道。路面采用混凝土面板路面结构加沥青混凝土路面层O沥青混凝土路面层采用双层改性沥青SMA结构，上层为4CIn阻燃热混改性沥青SMA-10,下层为6Cnl热混改性沥青SMA-13,隧道内全纵
11、、横缝粘贴50Cln宽道路专用防水螺旋材料。目前，国际上对海底隧道的研究主要集中在隧道的勘探、施工、渗漏、防水和排水等方面。对海底隧道路面材料和结构设计的研究较少，对海底隧道特殊环境路面的研究成果尚未成熟。本文首先介绍了HZMB的具体工程环境，并提出了HZMB在路面设计中遇到的问题和解决方案(第2节)o第三节详细介绍了钢桥面的三种铺装结构和材料。第四节介绍了浸没式隧道的路面材料。最后，介绍了沉水隧洞管段接头的结构和材料。表2公方建：1%工正而：It/叁零、44长，.AH大乳，场道u.e、2建十1分5年,在：999*其生火灾6于282年拜茨5wms具二怎己公务/型.4.三riT5.19W*AX三
12、T)WSA二开St-iSWMX典/克应尔三o%/a139.197B.三n三i3M，16.9.190.日NUtS-10.9、.4.IWT.*MX:a”*UM、L2.2W3.x#x聿工餐H天/篁.l.a.zm.复总工牛，冷牛GSK1B.0水准AX3片具上具叁的水下麋琉，,*篁4女ta、坛行打用”府年M年BMl大符彳理，3.6”2OS9，OMXS132.20.XMXtx父/寝.60”.,2010.x*x,MW山岁-20X0.复第工24.5g，280，复合0r.riexr三.W燹.次A.4.Oc，ZCCo，复*总工次K夕三支应电匿理2.3001992、复会男工HX季寿N/&.：.10.g、l*r2.设
13、计条件分析环境影响路面施工和驾驶安全。作为与环境直接接触的界面，进行了全面的调查在设计过程中，该区域的环境条件是必要的，以满足路面施工质量和效率、道路性能和耐久性的要求。HZMB位于亚热带海洋性季风气候区，年平均气温为22.3度oC,多年来记录的极端最高和最低温度为38.9OC和-1.8oC,分别。年平均降雨量为1800-2300mm,多年降水量主要集中在汛期，约占83%和86%o桥区年降雨量达到140天，其中85%以上的年平均湿度达到188天(Wangetal.,2019a)。此外，由于海上天气的变化，阵雨和阵风将对桥梁路面施工产生很大的影响。因此，钢铺应充分考虑施工质量、可靠性、效率和耐久
14、性HZMB的方案。由于隧道空间狭窄，相对封闭，沥青在高温施工环境中容易产生浓烟，不利于路面施工。因此，有必要采用温混技术。隧道内空间狭窄，会给消防工作带来巨大的隐患。例如，累积的热量会使沥青到达点火点并燃烧，并释放出大量的烟雾和有毒气体。阻燃路面技术的研究对隧道安全具有重要意义。此外，HZMB浸没隧道的年温差略有变化。根据现场监测数据，隧道内的温度变化量为19oC27oC.降雨对隧道内路面的影响不如隧道外路面的影响大。隧道位于深海和海中。每年4月至9月，隧道外的空气湿度均大于90%,有时甚至超过100%(Wangetal.,2019b)0由于隧道外高温，隧道内部低温，水膜容易在隧道路面上凝结，
15、使其表面更加湿润，每年超过5个月。因此，HZMB浸没式隧道路面材料和结构设计的关键技术问题是防滑、防烟和阻燃。浸没式隧道中管节接头和管接头的错位和连续变形要求对沥青路面的变形具有较高的抗裂适应性。HZMB的隧道长约5664米，由34个巨大的浸没管接头和219个节段接头组成。在管缝处断开祚混凝土和找平层混凝土，在节段缝处设置接缝。根据初步计算统计，管接头膨胀量约为3.0cm,差沉降0.51.0cm,节段接头膨胀量为2.03.0mm。因此，管道和节段接头需要设计特殊的材料和结构，以满足变形性能和耐久性，而不影响施工的连续性和驾驶舒适性。本文着重针对大型海上桥梁隧道路面施工过程中需要解决的关键技术问
16、题，以HZMB为典型项目，总结了这些关键问题的材料方案和结构设计。为未来类似桥梁隧道工程的路面设计提供思路和方法。/-Upperlayer:modifiedSMA-13(38mm)LBondinglayer:modifiedemul*iedasphalt1.owerlayer:GMA-10(30mm)匕Bondingiayer*waterprooflayer:2mm*primerrSandblastedsteelsurface3.钢桥面铺装结构及材料3钢桥面铺装结构.3.1HZMB的主桥工程长约22.9公里，包括3座大型通航桥梁和深水、浅水区其他非通航桥梁。它是世界上跨度最长的钢结构海上大桥。
17、该桥的主梁主要采用连续的复合钢箱梁结构。钢桥面铺长约15.8km,铺长面积约50m2.桥梁上部结构使用的钢总量超过40万吨。桥梁的桥面变形比较复杂。此外，HZMB位于灵丁洋河口，天气复杂多变。一般来说，环境温度高，空气潮湿多雨。这些不利的环境因素使桥面铺装容易发生高温变形、水破坏和开裂。由于铺装面积大，施工环境复杂，采用合适的桥面铺装方案是保证钢桥面的质量和长期使用寿命的关键。目前钢桥面铺装方案主要分为热拌沥青、环氧沥青和GA混凝土，其常规特征如表4。表4有戏的弱切罕核属装万案.陕与、MW21三X.wun三z7xr三量8波充土，*力友土.及将兑武昭怪均工事M开含于三;偈回安与中虐，电下汽、由于
18、桥面环境特殊，桥面复杂变形，普通热拌沥青混凝土无法满足需要。各种改性沥青混凝土，特别是改性的与普通混合料相比，SMA（沥青胶混合混凝土）具有良好的机械和防滑性能。环氧沥青混凝土固化后，具有高模量和稳定的高温和低温性能。然而，考虑到HZMB的长途运输和环氧树脂组件固化时间的限制，环氧沥青混凝土的施工难以实施。GA混凝土具有沥青含量高、填料含量高、细骨料含量高等特点，具有良好的流动性，易于施工。它与钢板还具有良好的粘附性和变形顺应性。最后，桥梁采用改性SMA混凝土与GA混凝土相结合的铺设方案，如图所示。3. 2.高斯沥青混凝土的材料设计与施工沥青混凝土可分为两类：德国和英国。其主要特征见表5。德国
19、GA花费的时间更少，但材料不如MA稳定，而英国MA需要更多的时间。考虑到HZMB较大的施工规模、高质量的高效施工要求，研究人员充分利用GA混凝土的MA混合性能和效率，提出了GMA混凝土。+玉柴没才;合料的雷规特性C湿英士英n-4对骨科利海管蜂良材得正行一次M段殳要求不A络ass4然和泡舍.，也不好.，作为.英4马近皆粒和海管,妾苒芹濯合二三,遑节凭海台成久誉的均.，令平佝长.SS.SB化（NB）.然0JC入设计的第。育（以先或索二次混合.,HZMB所在的环境全年炎热多雨，因此有必要提高HZMB的高稳定性和高质量，为保证GMA沥青粘结剂的高温稳定性，采用高模量特立尼达湖（TLA）天然沥青作为改性
20、剂，并与70#基质沥青混合作为改性沥青粘结剂。研究表明，TLA比值为70%和30%的改性沥青可满足要求，最佳沥青含量为14%17机在在骨料级配设计中，GMA混合物含有大量的乳液液（ME）,因此ME在GMA的性能中起着最关键的作用。为了完成ME的级配设计，研究人员结合了香港、珠海的实际环境条件，并参考了英国标准BS1447-1988。最终推荐的等级如表6所示。要6EP的维等等级(Zhu.,2021).M三fiE总五荏分比W，2.36H,02.5.10.62.36H,421.Q0.2120.6xs.332.3.07500.212sb、325,Q0.075m.14056，3此外，研究结果表明，聚集体
21、对混合物的流动性有显著影响，如图3所示。一般来说，需要严格控制聚合的含量。首先，以50%的粗骨料含量作为中间值，然后在两边分别加上或减去2.5%。然后，通过全尺度加速加载试验、疲劳试验、高温性能等方法，测试了GMA的性能。对常规性能的推荐要求见表7。Gradation0G3.不同尊级的GMA的旗功性测做i果(Zhan*. 2021).(S) AtPb(EUVS3EA)qBs YEBUAa三7好A的苒魄性盘妾求，英口国爹点目.，传统第.要求，33t住要胃.，S三(25oC.0.1H)2550对于GtA软化点(oC)廷怪(100C).Siss.司20.fi(60oC.s)任溟耀京(604、)141
22、流动怪(26oC.1)0.450.GMA沥青混凝土的设计和材料准备应按照MA的设计标准进行，并按照MA的技术标准进行监测。图4描述了搅拌装置和运输车辆。由于温度对改性沥青流动性的影响最大，建议骨料加热温度在280之间OC和300oC,而基质沥青的温度在130之间OC和的温度高于基质沥青，温度在170度左右oC.在混合过程中采用了两个阶段的遗传算法方法。SE4.GMA的混台工厂和运轮年我（Huan8.2016）.在生产的第一阶段，粗、细骨料和矿物粉以特定的顺序逐渐添加到冷箱中，并加热到300oC.之后，它们混合10-20秒，然后被筛选到热箱中进行下一阶段。随后，将逐步加入己在搅拌站混合的TLA改
23、性沥青混合箱，并将其进行湿式混合60-90so输出温度应控制在190度之间和200度，搅拌时间控制在L52.0min之间。一旦初级混合完成，GMA到锅中。搅拌温度保持在220度之间OC和230oC,压力稳定在1020MPa之间，直到混合均匀。总的来说，通过按照特定的顺序添加加热骨料、填料和沥青，再加上性能试验，可以找到合适的参数，有效地减少GMA的生产时间。铺装前，由于桥面污渍会影响路面与钢板之间的附着力，应对钢桥面进行清理、喷砂和除锈。为保证边缘处理效果，喷砂粗糙度为50-100um,必须从边缘到中遵循施工顺序。然后及时应用防水底漆，以防生锈。及时检测GMA,确保扩散温度在210之间和230
24、且流动性小于50so图5显示了GMA的卸载和铺装过程。摊铺机以L2-1.5mmin的速度控制，当出现气泡或凸起缺陷时，配合平滑进行穿刺。当GMA的温度下降到120T30oC时，砾石扩散为8-10kgm2,最终完成了GMA的施工。QB5,C)U装卸翎路(Zhsng.2021:来.2017).4.浸没式隧道的路面材料HZMB的结构为桥-隧道组合方案，路面总长度为6.7km,由隧道明洞段（614.28m）、埋地段（423.72m）和浸没管段（5664m）组成。该隧道是一个通风不良的半封闭空间。沥青是一种易燃材料。因此，为避免施工和运行过程中高温、放气不适宜、火灾等现象，HZMB浸没隧道路面采用热拌阻
25、燃沥青路面材料。4. 1热拌沥青温拌沥青（WMA）是指采用不同的技术方法降低沥青的粘度，降低施工温度较低的沥青混合料。与传统的热拌沥青混合料（HMA）相比，WMA混合料不仅能降低施工温度30度以上OC40oC,同时也节省了30%以上的能源，温室气体和烟雾排放分别减少了20%和40%以上。一些研究还指出，降低沥青混合料的生产温度是在路面施工和生产过程中减少二氧化碳排放的最有效的方法（马利克和伯根达尔，2009）oWMA的技术路径主要包括三种方式：沥青发泡技术、有机或化学添加剂（SUkhija和SaboO,2021）。这些技术对沥青混合料的力学性能和耐久性有不同的影响，其中的化学添加剂对沥青的流变
26、性能的影响最小。因此，在设计WMA混合物时，选择合适的温混合添加剂以达到最佳的混合性能是最关键的。在HZMB隧道路面设计开始时，采用SaSObit温混合剂制备了改性沥青。实验结果表明，温拌剂能使沥青混合料的混合温度降低约20度oC.HMA和WMA的道路性能总结见表8。SasobitWMA的动态稳定性明显高于HMA。原因是SaSobit在粘合剂中形成了一个晶格结构路面的常温，提高了沥青混合料的高温稳定性，提高了沥青混合料的防锈能力。WMA的水稳定性与HMA相当，但SaSobit对沥青混合物低温性能的降低程度较低。服务HZMB浸没隧道的环境是湿热的。因此，混合物高温性能的提高和低温的轻微降低与使用
27、环境相一致。4. 2阻燃型沥青混合料防止沥青混合料燃烧的直接方法是向材料中添加阻燃剂。阻燃剂的机理是防止或中断沥青/聚合物的燃烧过程。目前，沥青路面使用的阻燃剂主要包括五类：卤素火焰（Sheng等，2020）、磷火焰（沙特尔，2010）、金属氢氧化物（Xiac）等，2019）、膨胀火焰（凌等20H）和纳米材料阻燃剂（Zhang等，2015）0卤素阻燃剂由氟化、碘化、氯化和溟化阻燃剂组成，其中最常用的是溟化阻燃剂，但由于卤素系统对环境的污染，研究者逐渐放弃了这种阻燃剂（XiaOetal.,2019）。许多研究认为，以纳米硅酸盐为代表的纳米材料阻燃剂在目前的沥青路面阻燃剂中的应用前景最大（Qiue
28、tal.,2019）o因此，这种阻燃剂在沥青路面中的应用及其对路面性能和耐久性的影响值得进一步研究。在评价沥青的燃烧/阻燃效果时，闪点和点火点是最基本的评价指标。尽管如此，这些指标只能代表沥青所处的温度开始燃烧，但不能反映其燃烧过程。随后，研究人员先后提出了极限氧指数（Li等人2018）、水平燃烧试验（HaIim等人，2020）、垂直燃烧试验（Halim等人。锥形量热计（Zhuetal.,2018）和其他用于表征和评价沥青的燃烧或阻燃效果的实验。这些指标可以在一定程度上表征沥青的阻燃特性，但在实际工程中，沥青混合料是燃烧的基本材料。材料中的骨料和空隙率等因素也会影响阻燃效果，但目前还缺乏评价沥
29、青混合物阻燃效果的标准指标。在设计HZMB浸没隧道路面材料的过程中，火焰研究了各种阻燃剂对沥青的阻燃作用。表9显示了使用五种阻燃剂的改性沥青的有限氧指数。结果表明，阻燃剂的使用能显著提高沥青的耐燃性。图6表示不同阻燃剂添加量为15%时沥青的燃烧情况，说明沥青燃烧产生的烟雾也受到阻燃剂的影响，不同类型的阻燃剂的效果有显著差异。E6.不同Ia燃用时改性通青的燃燃效果(Li,2013).(a)SBSi5Win.(d)6ain.()3Bin.(f)10mn.Burningtime(s)图10.瞋燃沥青混合科和明的翳史克三支Li-2013?=全面燃烧实验表明，阻燃沥青材料的燃烧效果和HMA在燃烧的初始阶
30、段没有太大的不同，但随着燃烧时间的持续，阻燃沥青混合料的燃烧将逐渐减弱,火焰周围的温度低于HMA。此外，阻燃沥青材料的燃烧时间比HMA短约150S04.3热混合料阻燃沥青混合料的性能比较0G11.把井遇燃也青浪合斜的高温性能和水也定性(Li.2013)./X/,GalvanizedsteelsheetSpecialmodifiedasphaltmixture/AsphaltpavementHigh temperature expansion foam strip/BallastconcreteSpecialmodifiedLocatingasphaltviscosPin三13.管案头生邕总理万
31、宾T=IS公台与交逢余志院整部，2015）c温混合剂可以提高混合物的高温性能，但与阻燃剂联合使用后改善效果消失，这可能是由于复合改性后材料发生变化。热混合剂和阻燃剂的复合使用会降低混合物的水稳定性，但降低幅度很小。两种阻燃剂对混合物的低温性能有不同的影响，AMP会降低低温性能，而FRMAX的作用则相反。含阻燃剂和温混合剂的混合物的低温性能明显降低，说明阻燃剂和热混合剂联合使用的效果与一次性使用不同。综上所述，温拌添加剂和阻燃剂对沥青混合料的性能有一定的影响，两者结合的效果与一次性使用完全不同。因此，在实际应用中，不仅要关注单一材料的性能，还要研究复合材料的作用和机理。综上所述，浸入式隧道路面材
32、料的设计主要是指普通隧道路面的材料设计包括阻燃、热混合等性能要求，以及防滑、降噪等性能要求。此外，海底隧道路面对层间防水粘结性能要求较高，在复合路面中具有重要作用。合理的材料选择和选择优良的性能设备可以有效地保证沥青混合料与水泥混凝土的良好结合,共同承受车辆荷载的影响，从而保证路面的耐久性。5、管道和节段接头的结构和材料4.1 路面结构的变形分析HZMB的浸没式隧道全长5.664km,有34个管接头和219个节段接头。在昨混凝土和找平层混凝土的节段缝处设置伸缩节缝（Lin等，2017）.在浸没隧道使用期间,由于温度变化，管接头和节段接头发生膨胀、缩变形。同时，驱动荷载对管道和节段接头产生了很大
33、的冲击作用。在这些因素的影响下，管道和节段接头会发生较大的轴向变形。受软土基础和浸入管顶部累积的背淤载荷的影响，管道位置和节段接头处会发生垂直相对位移。相对垂直和轴向位移可能导致反射裂纹，导致表层早期失效。监测施工过程中管道和节段接头的沉降情况。结果表明：管道和节段接头位置的沉降具有不均匀性的特点（LinetaL2017）,说明管道和节段接头的位置会产生垂直差异沉降。根据HZMB的结构设计文件，在设计阶段，静态组合下管道顶、底及节段接头的开孔距离分析见表10。但根据浸入洞施工的监测计算分析，专家认为管缝膨胀变形近30mm,差沉降5T0mn,节段缝膨胀变形2-3m（垂直差变形838012O(OO
34、oC),8(4SoC),二，4,在ASTMD6297中，对骨料没有具体要求，而对无缝伸缩缝用骨料的性能指标在英国标准和印度标准中提出了具体要求（表12）。表表举楞的基本性能指标要求（MOetal.12013）.畲敷、英=后发W!itJS,W、JTGF40-2004,片状JMR.126.25,55,60,40.,Q（“）.，5.,5,28.1曾闷冲击值W,V9.,11.,10-25.,264中国相关规范中未提及沥青无缝伸缩缝混合料的性能。由于无缝膨胀缝的变形适应性主要依赖于水泥，因此水泥的选择尤为重要。经调查发现，相对成熟的沥青无缝伸缩缝胶结材料包括CrafCO（美国）基质TM501/502系列
35、产品PriSnIO（英国）BJ200系列产品等。中国常用的无缝伸缩缝胶结材料为TST材料（弹塑性材料）。三种材料的特性比较见表13。13.无艘像鳍绘水注KB(Bo,20210es、笠落TXSO1/M2.I任3E5M力3以戒累K9.可维与的年汇*R或*和工，at.复*材，菱鹿星下.X馋依耳汉管用挈.食左工星下具再第2芸UraBJ200-tft.70-35123-40，5BJ200a.96-115.，W-8,5.,BJ200-蓝适用于冷温带地区，BJ200-绿适用于暖温带和亚热带地区，而BJ200-红的软化点最高，适用于亚热带和热带地区。结合HZMB浸没隧道的地理位置，主要研究了BJ200绿和BJ
36、200红，并与我国常用的TST粘结剂和长安大学开发的高延性沥青（HDB）粘结剂的性能进行了比较，如图1516所示。即15.分段节卢路应处理万安（：中国公路交惠今王国辑R2013年一(a)(b)S16.水泥性定量56,，灵:舌住双试件.（b）J津或防包，2021年：。注：E为HDB木龙，石为BJ200珠色京汽，由表15可知，TST水泥的拉伸性能低于其他水泥。三15.3*天&作Mui伯雄剂的性经之秋31X28*2(H.2021).(f.30l).E2，aL200lJtM李.，82).Se；*2021).3三25ftY46C.XMg(.1m)223.32S.0S0.0SS.T.或化SO、14-01N
37、.111S.m(BP9KL2.2.021.2：5oC.IM.oC.19.245.0，竹胃/4g：壮.18.4IT.T.S511tt3aP：9.C、20.X.(*).，/OoC.13.:，P20.1“0.i3onr三cMa).().此Se共，KF*),6.”*.13.47-24.S.这种材料可以考虑在无缝材料中使用变形小的伸缩节，但在大变形时首选其他材料。为了配合变形适应性和强度的要求，大多数研究和工程中选择单粒径骨料制备混合料(MoetaL,2013；Zhang和Wei,2018)。采用大粒径的单尺寸骨料形成骨架，在单尺寸骨料之间的大空隙中填充高含量的胶结材料，以考虑强度和变形适应性。不同类型
38、无缝膨胀缝水泥制备的混合物的性能比较见表16。依京目.8J200*e(02021).SJ200-Ce(Jtt)OfB.2018)tC(ft.221)P1469.2S、14!*.00.：383.37.P60-Re国寰员,4943P苜尔仪W、S0230：，：2CRa91.07.1.38、4.33、twnas:RA9.207.WP(8).4764.1B.S6O.S10.5x3X:2、0.310.24Q佚/(3l.t、X3.HF*强7，*)0.13.M打sc若e*:m式，n*三(1.33.U通过对多种材料的研究和筛选，发现HDB混合物的高温稳定性略弱于BJ200-绿色和BJ200-红色，其变形性能优于
39、BJ200-绿色。从表15和表16可以看出，bj200红水泥具有高粘度，其混合物具有良好的高温性能，因此，它能有效地抗锈蚀。它适合于珠海的亚热带季风气候。同时，BJ200-红可以实现大规模的商业化生产。因此，最终选择BJ200-red作为HZMB浸没隧道无缝膨胀缝的胶结材料，所用骨料为单粒径为15-20mm(ZhangandWei)。6. 结论(1)在设计跨海通道的路面材料和结构物时，需要考虑环境变化、隧道封闭、结构物的差异沉降和膨胀变形。香港珠澳大桥高温多雨环境，使钢桥面铺装容易变形，采用高模量TLAo进一步研究表明，TLA比例为70%和30%的改性沥青具有足够的高温稳定性。此外，还建议使用GMA混凝土考虑到施工规模的巨大，确保了高质量、高效的要求(3)根据海底浸泡隧道独特的地理环境和密封特性，可采用混混、阻燃技术，通过温度和极限氧指数进行质量控制。针对路面的湿性问题，可采用SMA路面层，具有良好的防滑性，可提高驾驶安全性。为适应管缝间的变形，达到良好的表面平整度和良好的行驶舒适性，建议采用无缝伸缩缝结构，建议在节段缝处采用防水卷材，防止反射裂缝，保证施工的连续性和路面的完整性。相互竞争的利益的声明作者与其他实体或研究人员没有任何利益冲突。确认信息国家自然科学基金资助项目(,)o来自长安大学的研究生包括吕荣、张硕、李景晓等学生在手稿编写过程中的贡献得到了高度好评。参考文献
