在粤港澳大湾区的超级工程上铺沥青，需要克服哪些技术难题？

2018年10月11日，港珠澳大桥珠海连接线的拱北隧道入口路段。 东方IC 资料图
在上游能源业务转型的同时，荷兰皇家壳牌集团将进一步探索下游沥青产品的市场空间。面对粤港澳大湾区建设等政策机遇，壳牌沥青相信中国未来在道路养护、桥隧建设方面存在巨大需求。
“作为全球最大的国际沥青供应商之一， 我们很荣幸参与了港珠澳大桥和南沙大桥（虎门二桥项目）两座‘世界级桥梁’的建设。”壳牌特种业务中国区总经理郝炜近日在广州接受澎湃新闻采访时表示。“《粤港澳大湾区发展规划纲要》提出各种要素高效便捷地流动，类似高挑战性的工程将越来越多，包括大桥、跨江隧道和山体隧道等。”
比如，作为《粤港澳大湾区发展规划纲要》公布后首个投用的“超级工程”，大湾区连接广州和东莞全新的重要过江通道“南沙大桥”（虎门二桥项目）在4月初通车。大桥全长12.89公里，是世界上跨径最大、最宽的钢箱梁悬索桥，通车后预计车流量高达10万次以上，将面临瞬时高密度车流的巨大挑战，这对路面质量的要求很高。
具体来看，南沙大桥的主桥为钢桥面设计，铺装面积达13万平方米，单体热拌环氧铺装面积属中国之最，铺装难度大。而引桥和匝道则为螺旋形，坡度大、剪切力大，对桥面沥青的铺装提出了严苛的要求。此外，广东地区高温、高盐、高湿的气候特点更是对沥青铺装层的高温性能、疲劳性能、防水损害性能形成极大挑战。
为此，经多重试验，壳牌沥青为主桥桥面提供了适配铺装体系且性能指标稳定的沥青解决方案。针对 “三大结构层、六道工序”铺装的引桥，项目组则采用双层分别为5.5cm及4.5cm的细粒式沥青玛蹄脂碎石SMA-13。同时，为混凝土引桥和连接高架桥供应了定制的改性沥青和乳化沥青，远超行业标准。
此外，壳牌也参与了去年开通的历史性工程“港珠澳大桥”的建设，是主桥段桥面铺装的唯一石油沥青供应商、海底隧道段唯一沥青供应商以及香港段路面沥青和桥面防水涂层产品供应商。
超级工程提出的高要求，是中国道路建设发展的一个缩影。作为最早将沥青道路解决方案带到中国的外企，壳牌见证了中国公路系统的飞速发展。随着道路建设向内陆推进，壳牌沥青也将深入地形复杂的西南地区，以及西北、内蒙古中部等地区。
同时，在公路网络较为成熟的华南、华东地区，道路“白改黑”改造和“预放性养护”的市场潜力巨大。针对每一处的气候条件、重载负荷和环保要求，沥青供应商将需要提供越发定制化和个性化的解决方案，利用技术提高道路全生命周期的成本和效率。
沥青道路
沥青是炼油的尾声。一桶开采出来的原有进入炼厂后，经过层层蒸馏提炼，形成不同沸点和特质的石油产品。最上一层是清洁程度最高的飞机燃油，往下一大部分是化工产品，再往下是我们熟悉的汽油和柴油。提炼到最后，就剩下沥青，一种黑褐色的复杂有机混合物，呈高粘度液态。
发现它可以铺路之后，沥青摆脱了作为石油炼化废品的身份。我们可以把沥青想象成胶水，混合石料使用后，道路的弹性足，寿命长，且摩擦系数良好。高等级公路的土基之上通常包含三层沥青石料混合物。
壳牌公司是沥青行业最早一批推动者之一，并在1920年代将沥青的道路解决方案带到了中国市场。
壳牌中国特种业务技术部经理徐立廷和市场部经理薛芸介绍道，中国现代沥青道路的发展大致可分为三个阶段。壳牌沥青在1988年参与建设了中国第一条高速公路“沪嘉高速”，花了整整3年的时间修了16公里。当时采用的方法是从新加坡炼厂将沥青桶装运输到建设现场来。
1999年，中国的高速公路总长度达到了1万公里。也是在这段时间，中国开始发展改性沥青，即通过掺加橡胶、树脂、高分子聚合物等改性剂以改善沥青的性能，并从现场改性过渡到集中改性。这是因为，现场改性的沥青产量有限，质检难以保障。
截至2018年，中国的高速公路总长度已经突破14万公里，关注点逐渐转向道路升级和养护。随着中国的高等级公路网络逐渐由华东、华南、长江沿岸往内陆推移，除了加码粤港澳大湾区这样的核心市场，壳牌沥青也会进军西南、西北和内蒙古中部等地区。目前，西南地区是中国道路市场发展最快的区域之一，复杂的地形给项目工程带来较大挑战。
“白改黑”
在华东和华南地区，高速公路网络建设相对成熟，但这并不代表沥青供应商就无事可做。除了新建高等级公路外，中国还存在将水泥路升级改造成沥青路的需求，业内形象地称为“白改黑”。除了14万公里高速公路之外，中国还有400多万公里的一二三四级公路和没有等级的道路。在高速限载的情况下，这些年代久远的道路面临着严峻的重载压力，急需新技术的助力。
薛芸解释道，水泥路使用时间长久后，往往出现很大的裂缝，水渗透入地下的土基，破坏整条道路。如果全盘铲除水泥重铺，时间和资金花费很高。更为经济的做法，是在原有的水泥路上加铺一层沥青。
不过，如何防止裂缝反射到加罩的沥青面层，是必须解决的技术问题。武汉至黄石高速公路自2001年采用壳牌应力吸收层系统后，加铺路面未进行任何大修。
另一方面，壳牌看到中国未来在道路的“预防性养护”上将有大量发展空间，即不等到道路完全破坏后才开始修护。徐立廷表示，一条质量合格的道路，在使用寿命的前四分之三，性能会下降40%，如果在这一阶段对路面进行及时的预防性养护，可避免性能加速下降。若错过该阶段，则需要花费4至5倍的代价，才能恢复到同样的路面状况指数。
“硬骨头”
在公路网络进化的同时，中国在桥隧工程方面的需求越来越大。“好修的公路都快修完了，剩下的‘硬骨头’就是桥隧。”徐立挺说道。
隧道的开采成本和维护成本都很高，一旦部分封闭修护，将造成严重的交通压力。而大货车通过隧道时会减速洒水，降低温度，久而久之，路面就变得光滑。亚洲第二大隧道“甘肃麦积山隧道”因路面摩擦系数下降，交通事故发生率曾一度达到每月9起。壳牌沥青针对性地采用了2.5公分超薄磨耗层路面养护解决方案，有效增强了该路段的抗滑能力，将事故发生率降低至每月0到1起。同时，大孔径的设计将隧道内的噪声降低了3个分贝。
徐立挺相信，类似的案例会越来越多。未来沥青市场要解决的是不同气候条件和交通载荷下的个性化需求，甚至包括环保要求。在去年贯通的武深高速广东段新博高速九连山隧道项目中，壳牌就使用了研发数十年的成果净味沥青，即在保证使用性能和效果的情况下，减少沥青气味来降低对铺路工人和附近居民的不良影响。这在通风条件差、闷热度高的隧道环境中尤其重要。
值得一提的是，该净味沥青并非简单地覆盖气味，而是通过化学反应来中和并消除异味产生的源头，减少空气污染物排放。