隧道混凝土路面病害成因分析及中修設計

譚賽杰

（海南儒藝交通規(guī)劃勘察設計有限公司,海南 海口 570206）

隧道混凝土路面病害成因分析及中修設計

譚賽杰

（海南儒藝交通規(guī)劃勘察設計有限公司,海南 ?？?570206）

結合某高速公路隧道混凝土路面的實際情況，通過現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)該隧道路面存在抗滑性能不足和路面開裂等病害。全方位分析了這兩種病害產生的原因，并在此基礎上，提出了該隧道路面的中修設計方案。以期對其他同類型工程提供參考和借鑒。

隧道；混凝土路面；抗滑性能；開裂

1 概述

某高速公路隧道按雙向四車道高速公路分離式隧道設計，設計速度80 km/h。隧道建筑界限凈寬9.75 m，凈高5.0 m，行車道（含路緣帶）寬8.5 m，檢修道寬0.75 m。隧道左線全長1 955 m，右線全長2 010 m，屬長隧道。

該隧道右洞自建成通車以來，交通事故頻發(fā)，雖然長度僅占該高速公路總長的2.1%，但其事故總數(shù)卻占該高速公路的27%，經濟損失占40%。僅2011年就發(fā)生了36起交通事故，嚴重影響到該高速公路的服務水平。鑒于此，2012年對該隧道右洞進行了改造，改造后右洞路面采用C40水泥混凝土路面，厚28 cm，其下設置C20混凝土橫坡改造層和15 cm厚C15混凝土整平層，該隧道右洞現(xiàn)有路面結構見表1。

表1 該隧道右洞現(xiàn)有路面結構

2 路況調查

該隧道右洞自改造至今已有4年，由于隧道右洞處于下坡路段，行車速度較快，同時受到汽車尾氣排放及車輛油料泄漏影響，導致路面抗滑性能下降較快，對行車安全造成一定影響，急需采取措施恢復隧道內路面的抗滑性能，提高隧道右洞路面的行車安全和行駛質量。

結合已有檢測資料和實地路況調查情況，該隧道右洞路面病害主要是抗滑性能不足和路面開裂等病害。

（1）路面抗滑性能不足。從現(xiàn)場調查可以發(fā)現(xiàn)，隧道右洞路面的抗滑性能較差，部分路段路面磨損較為嚴重，對行車安全造成較大影響。

（2）水泥混凝土板開裂。隧道右洞路面存在一定程度的開裂現(xiàn)象，尤其是在隧道路面中部，貫穿的橫向裂縫較多，如圖1所示。

圖1 隧道右洞路面開裂

3 病害成因分析

結合該隧道右洞路面所處的氣候、水文地質及交通組成、材料設計、施工等因素，對上述病害產生的原因進行如下分析。

3.1 抗滑性能不足

該隧道路面抗滑性能不足主要是由以下幾種因素綜合作用產生的。

3.1.1 交通量和行車荷載

車輛在路面上行駛時，輪胎的滾動和制動會造成路面和輪胎均受到磨損，路面的表面紋理逐漸抹平后變得光滑，降低了輪胎與路面之間的摩擦。因此，交通量和行車荷載越大，車輛輪胎對路面的磨耗就越嚴重，路面的抗滑性能下降也越快。通常而言，隨著交通量與行車荷載的累積作用，混凝土路面的抗滑性能呈逐漸下降趨勢。

3.1.2 行車速度

該隧道右洞位于下坡路段，隧道內路面未采取任何減速措施，車輛在隧道內行車速度較快，造成輪胎與路面實際接觸面積減小，摩擦力降低，不利于行車安全。

3.1.3 混凝土材料

混凝土路面路表構造包括宏觀構造和微觀構造。微觀構造是由砂漿和細集料所形成的，而細集料的抗磨光能力對混凝土路面的微觀構造有直接影響。此外，混凝土的含砂率、砂的細度模數(shù)和砂漿抗壓強度對混凝土路面的抗滑性能會造成一定影響。越細的砂，混凝土路面越易磨光。一般來說，粗砂的耐磨性能優(yōu)于細砂。已有試驗表明，砂漿的抗壓強度越高，耐磨性越強。

混凝土路面的表層均覆蓋砂漿，粗集料幾乎沒有外露，因此粗集料對混凝土的抗滑能力影響很小。已有研究表明，粗集料的磨光值從35增加到72時，擺值（BPN）增加不到5個單位，但隨著時間的推移，通車一段時間后，表層的砂漿被磨掉后，粗集料的性能對混凝土路面的抗滑性能有很大影響，因此在混凝土路面材料中，宜采用耐磨的石料作為粗集料。

3.1.4 路面污染物

抗滑性能不足還與混凝土表面存在各種污染物有關，污染物一半都是砂子和油性物質居多，這類物質會造成輪胎與路面之間的接觸面積大大減少，對車輛方向和速度的控制造成很大影響，甚至會造成車輛在行駛過程中偏離原有的行進方向，增加了安全剎車的距離。當污染物為砂子時，車輛剎車時砂子產生滾動，輪胎產生“干滑”；當污染物為塵土和泥土時，輪胎易產生“泥滑”；而當污染物為油垢時，輪胎易產生“潤滑”。

3.2 混凝土板開裂

該隧道水泥混凝土路面板出現(xiàn)貫穿橫向裂縫的主要原因如下。

3.2.1 切縫不及時

混凝土路面切縫施工，最為重要的是要把握好切縫的時機。一般情況下，橫向縮縫的切縫應分兩次進行，并嚴格控制第一次切縫的時間。第一次橫向縮縫頂部鋸切槽口的深度為設計縫深的2/3，寬度一般為3 mm；第二次切縫寬度控制為5 mm，深度為設計深度。切縫的最遲時間不得超過24 h。根據(jù)該隧道混凝土路面的施工記錄，當時現(xiàn)場施工人員切縫的施工順序是先切縱向接縫，再切橫向接縫，但由于施工單位配備的切縫機較少，加上切縫作業(yè)不連續(xù)，縱向切縫和隧道進出口段橫向切縫比較及時，而隧道混凝土路面的中間部分橫向切縫時間比較晚，這是造成混凝土路面出現(xiàn)橫向裂縫的主要原因。

3.2.2 混凝土路面養(yǎng)護不到位

混凝土路面養(yǎng)護對其早期強度的增長以及混凝土路面出現(xiàn)收縮裂縫極為重要?；炷琉B(yǎng)生不到位，會促使溫縮、干縮裂縫的發(fā)育，造成隧道混凝土路面過早出現(xiàn)開裂。隧道澆筑混凝土路面后，混凝土材料開始凝結硬化。當大氣相對濕度較小時，混凝土材料中水分蒸發(fā)速度越快，造成混凝土材料由表到里失水過快，易出現(xiàn)干縮裂縫。隨混凝土齡期的增長，水泥水化熱引起混凝土內部溫度發(fā)生變化，最高溫度一般出現(xiàn)在3～6 d。此外，隨著混凝土齡期的增長，混凝土材料的模量逐步增大，對混凝土材料內部收縮的約束也愈大，這種情況下會產生很大拉應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種拉應力時，就開始出現(xiàn)溫縮裂縫。

4 設計方案

根據(jù)設計方案比選、基礎資料和實地調查分析，該隧道路面中修工程采用行車道和超車道加鋪4 cm厚SMA-13瀝青混合料設計方案，水泥混凝土面板裂縫病害采用清縫、灌縫等處治方法進行處理。具體設計方案如下：

（1）銑刨1 cm水泥混凝土面板。采用銑刨機對水泥混凝土面板進行銑刨，清除已被污染和光滑的表層。銑刨時按最大深度1 cm控制，保證每個點均銑刨到新鮮面。銑刨完成后，人工清除浮屑和吸塵，然后用高壓水槍清洗路面。

（2）板底脫空處治。施工承包單位應對行車道、超車道的混凝土面板逐一編號并檢測板邊彎沉、接縫彎沉差，當彎沉不小于20（單位為0.01 mm，判定為脫空）或彎沉差ΔD≥6（單位為0.01 mm，判定為接縫傳荷能力不足）時，應進行壓漿處治，并滿足板邊彎沉小于20且彎沉差ΔD＜6。

（3）水泥混凝土面板裂縫處治。

a.對于寬度小于0.5 mm的路面裂縫可以不做處理，通過后繼施工的改性瀝青同步碎石黏層中的瀝青滲入裂紋中予以修補。

b.對于大于0.5 mm的路面裂縫采用環(huán)氧樹脂膠進行修補，貫穿的橫向裂縫采用環(huán)氧修補砂漿進行灌縫處治。

（4）粘貼抗裂貼。為防止產生反射裂縫，已灌縫的裂縫和水泥混凝土面板的橫向和縱向接縫均需用抗裂貼粘貼?？沽奄N為寬度32 cm、厚度2 mm的SA自貼性抗裂貼。

（5）同步碎石黏層。在銑刨后的水泥混凝土面板上灑布改性瀝青同步碎石黏層。同步碎石黏層采用1.5 kg/m2SBS改性瀝青+4.75～9.5 mm單粒徑瀝青預拌碎石、4.75～9.5 mm石灰石或玄武巖集料，用量約為滿鋪面積的80%（約10 kg/m2），采用同步碎石封層車施工。

（6）加鋪4 cm厚SMA-13。加鋪寬度為7.5m（只加鋪行車道和超車道），路段起點、訖點應做調坡過渡段，過渡段原則上以3 m直尺平整度（最大間隙）不超過3 mm為準，以防跳車。調坡過渡段應對原路面銑刨成斜面，確保加鋪層厚度滿足要求。

5 結語

（1）通過現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)，隧道右洞處于下坡路段，行車速度較快，同時受到汽車尾氣排放及車輛油料泄漏影響，導致路面抗滑性能下降較快，對行車安全造成一定影響，急需采取措施恢復隧道內路面的抗滑性能，提高隧道右洞路面的行車安全和行駛質量。

（2）隧道路面開裂是多種原因綜合的結果，應對路面開裂進行徹底處治。

（3）建議該隧道路面中修工程采用行車道和超車道加鋪4 cm厚SMA-13瀝青混合料設計方案，水泥混凝土面板裂縫病害采用清縫、灌縫等處治方法進行處理。

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全國首條智能網聯(lián)汽車潮汐試驗道路啟用

近日，“國家智能汽車與智慧交通（京冀）示范區(qū)”（簡稱“示范區(qū)”）正式啟動智能網聯(lián)汽車潮汐試驗道路服務，這是全國首條智能網聯(lián)汽車潮汐試驗道路。

此次啟用的試驗道路由工業(yè)和信息化部、北京市經濟和信息化委員會、河北省工業(yè)和信息化廳等共同推動。試驗路全長12 km，含公交專用道、潮汐車道、主輔路等復雜交通環(huán)境，在7個路口部署了約20套車路協(xié)同設備，并與交通信號燈、路側交通標志牌、可變情報板等互聯(lián)。具有車聯(lián)網功能的汽車在該路段行駛，可實現(xiàn)盲區(qū)提醒、緊急車輛接近提示等功能。

示范區(qū)由北京千方科技股份有限公司（簡稱“千方科技”）牽頭主導建設。千方科技董事長夏曙東表示，試驗道路是示范區(qū)“唱路-區(qū)三級試驗環(huán)境”中一期工程的重要組成部分，一期工程的另一項核心工作封閉測試場正在緊張建設。二期工程將繼續(xù)加強車聯(lián)網試點推廣，三期工程計劃在2018年至2019年建成占地25 km2的開放測試區(qū)。同時，千方科技將在京張高速公路、新機場高速公路等部署安裝車聯(lián)網設備，為智能網聯(lián)汽車企業(yè)在冬奧會亮相提供基礎服務。

由千方科技聯(lián)合北京亦莊國際投資發(fā)展有限公司等機構設立的未來車聯(lián)網產業(yè)基金，也將重點關注無人駕駛、車聯(lián)網、智慧路網等新興產業(yè)。

U416.216

B

1009-7716（2017）10-0051-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.015

2017-04-28

譚賽杰（1984-），女，河北承德人，工程師，從事道路橋梁工程的設計工作。