公路隧道混凝土路面濕滑處治的分析研究

【摘要】路面抗滑性能是影響行車安全和交通服務的重要因素，在高速公路隧道混凝土路面中，路面濕滑對行車速度、方向控制和制動距離影響較大，而路面抗滑性能不佳則會引發(fā)車輛滑移、水漂現(xiàn)象。本文首先對公路隧道混凝土路面抗滑機理與性能衰退特征進行分析，其次論述了路面濕滑處治的必要性，然后結合實例對隧道路面濕滑原因及處治對策進行總結，以供參考。

【關鍵詞】高速公路隧道；水泥混凝土路面；濕滑處治

1、引言

因公路隧道空間狹窄，車輛閃避困難，同時受光照影響與駕駛員本能制動等影響，對于隧道內路面抗滑性的要求更高。工程實踐表明，水泥混凝土路面長期運營，車輪對路面的反復碾壓，同時在水損、污染等外部影響下，路面抗滑性急速退化。據統(tǒng)計，隧道水泥混凝土路面運營2～4年后抗滑性能就已超出路面安全規(guī)定范圍，立面刻槽被抹平，非刻槽部位光滑，呈“鏡面化”特征，為此需加強路面養(yǎng)護和修整。

2、公路隧道混凝土路面抗滑機理與性能衰退特征

2.1抗滑機理

水泥混凝土路面抗滑性能主要取決于表面紋理，1987年世界道路協(xié)會（PIARC）依據紋理振幅與波長將路面紋理分為四類，分類與形成原因如表1所示。紋理不同，對于路面抗滑性能的作用也有所差異，其中路面的宏觀構造和細觀構造對于路面的抗滑性能的影響較大，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：細觀構造可為路面提供基本的抗滑力，在刺破路面附著的薄層水膜后控制路面與輪胎間的接觸，在車輛緩速行駛時路面的抗滑作用突出；宏觀構造會使輪胎橡膠變形，遲滯能量損失嚴重，摩擦力提高[1]。

表1 水泥混凝土路面紋理分類方式與形成原因

2.2抗滑性能衰退特征

公路隧道水泥混凝土路面抗滑性能衰退曲線呈為非線性指數關系，可采用Asymptotic模型表達抗滑性能衰減過程，如下：

式中： y—抗滑指標值； A、B、C—常數； x—軸載作用次數。

抗滑衰減模型特征如下：（1）抗滑水平初值A+C，當軸載作用次數x為0時，則y=A+C，則為路面建成后的抗滑值，抗滑值大小與路面構造方式相關；（2）衰減終值C，當軸載作用次數x趨于∞，則y=C，則抗滑指標衰減終值，即表示路面經過車輪反復磨耗，路面趨于光滑，而抗滑性能接近平衡狀態(tài)，抗滑指標變化幅度較小，但是基本穩(wěn)定；（3）衰減幅度A，即衰減初值與衰減終值間的抗滑指標變化范圍；衰減速率B，即為從衰減初值恢復穩(wěn)定狀態(tài)的快慢程度。

相關學者對刻槽型路面、拉毛型路面與壓槽型路面抗滑性能衰減規(guī)律與衰減曲線進行擬合分析，采用Asymptotic模型和試驗曲線有較高相關性，擬合結果如表2所示。

3、公路隧道混凝土路面濕滑處治的必要性

隧道是一種封閉式空間構造，隧道內的空氣濕度較大，路面濕滑，表層污染也十分嚴重。水泥混凝土路面因為強度較高，耐火與耐久性突出，在隧道路面中的應用廣泛。因為隧道內空間狹窄，能見度較低，交通事故多發(fā)，會造成嚴重的人員傷亡和經濟損害[2]。公路隧道交通事故發(fā)生率和路面的抗滑性能密切相關，所以，公路隧道保持良好的抗滑性能，盡量縮短汽車剎車的距離，降低交通事故的發(fā)生率，尤其是惡性重大交通事故，才能維護人民生命財產安全。

4、實例分析公路隧道混凝土路面濕滑原因及處治對策

雙井隧道位于醴陵市雙井村境內，隧道軸向走向方位角為175°，屬微丘地貌，地形起伏較大，斜坡自然坡度為25°～55°，隧道范圍內中線地面高程為141.1m～204.1m，最大相對高差63m，隧道區(qū)僅有山路通過，交通條件較差，本隧道位于R=4600的園曲線上，路面不設超高，僅設置2%單面坡，本隧道為雙面四車道高速，設計速度100Km/h。

4.1濕滑原因

該隧道因運營時間較長，濕滑現(xiàn)象嚴重，對其原因進行分析，主要如下：（1）隧道運營時間較長，路面刻紋被逐漸抹平，摩擦系數下降，車輛剎車水會造成路面濕滑；（2）夏季隧道內陰涼，和外部溫差過大，隧道內壁出現(xiàn)大量水霧，水霧凝結成水滴，后下落至路面；（3）路面滲水，滲水現(xiàn)象出現(xiàn)于該路面的施工縫及拱腳位置，共有14處，原因為襯砌內的環(huán)向排水盲管和縱向排水管道排水不暢，水流不能匯入底部排水邊溝中，集中于拱腳部位，水壓增大后滲出。

4.2濕滑處治對策

4.2.1隧道通風

根據該隧道返潮濕滑情況來看，需在隧道中增加射流風機數量，在豎井中架設射流風機，改變自然風風向。同時，需定期開啟橫洞卷閘門，實現(xiàn)了兩主洞內風流自然循環(huán)，確立了“以自然風為主、機械風為輔”通風模式，提高了隧道內通風換氣標準，最大程度地外排洞內濕氣，有效避免了水霧的產生。

4.2.2微銑刨處治

施工單位對銑刨機刀頭進行比選后選擇674把刀頭間隔一組進行拆除，并預留337把刀頭進行施工。銑刨深度按照1～1.5cm深度進行控制，起步與結束操作速度控制在2m/min左右，保證與兩端路面的平穩(wěn)順接。正常銑刨路段，操作速度需控制在4m/min～5m/min左右，同時安排專人觀察深度變化，避免出現(xiàn)“白皮”現(xiàn)象。銑刨機刀頭8000m2～10000m2更換一次。需注意的是，微銑刨處治過程中需產生大量灰塵，需做好除塵工作。對于銑刨機的使用，需嚴格控制水量，協(xié)調好銑刨機、清掃車、灑水車與人工操作，并配置好隧道內的風機、照明與指示燈。另外，公路管理處定期對沉沙井進行清理，保證隧道內排水系統(tǒng)通暢[3]。

4.2.3 NovaChip超薄罩面施工

該工程選用專用攤鋪機械Novapaver進行施工，粘層油NovaBond灑布溫度控制在60℃～80℃，對灑布量進行準確計算，保證路面NovaChip超薄罩面瀝青混合料攤鋪均勻。超薄罩面施工前，需提前0.5h～1h預熱熨平板，溫度需高于100℃。攤鋪時合理設置熨平板振搗和夯錘壓實設備的振動頻率、振幅。攤鋪機運行速度需控制在10m/min～12m/min范圍內，攤鋪需持續(xù)進行，避免材料離析，保證路面平整。若混合料出現(xiàn)波浪、離析、裂縫等問題，則需停止施工調整施工方案。為保證攤鋪質量，施工單位通過試鋪試壓確定了NovaChip超薄罩面松鋪厚度，攤鋪機螺旋布料器兩側保持有不少于送料器2/3高度的混合料。每天攤鋪結束后，按照操作規(guī)程組織人員清洗乳化瀝青噴灑裝置，防止NovaBond破乳堵塞噴嘴?？v向施工接縫需與行車方向保持平行關系，不得出現(xiàn)波浪式曲線。攤鋪完成后，用竹耙將縱向施工接縫推成與地面成90度的立面。

4.3施工效益

該隧道自通車以來發(fā)生多起交通事故，嚴重影響隧道管理部門的正產工作，也對人民群眾的出行造成威脅。該工程編制的路面濕滑處治方案（隧道通風+微銑刨處治+NovaChip超薄罩面施工）改善了雙井隧道內水泥混凝土路面的平整度、抗滑性能與交通服務水平，提高了行車的安全性與舒適度，社會效益顯著。

結語：

綜上所述，隨著高速公路隧道運營時間的增長，隧道內水泥混凝土路面的抗滑性能日益衰退，為保證行車安全與舒適，需及時處理路面濕滑問題。自然通風有效改善了隧道內的空氣環(huán)境，避免內壁形成水霧；微銑刨與超薄罩面處治強化了路面的抗滑性能。但是處治過程中，需注意材料的選擇和施工，確保材料性能，從而為路面修復奠定基礎。實踐表明，本文所述工程采用的隧道通風+微銑刨處治+NovaChip超薄罩面施工方案可行有效，具有推廣應用價值。

參考文獻：

[1]呂鎮(zhèn)鋒，李波，張正偉，等.刻槽混凝土路面表面紋理及其噪聲的相關性統(tǒng)計分析[J].公路交通科技，2015，32（11）：14-19.

[2]張榮貴，ZhangRonggui.福建公路隧道交通事故的成因及對策[J].福建工程學院學報，2010，8（1）：16-20.

[3]顧海榮，焦生杰.全液壓銑刨機銑刨系統(tǒng)速度剛度問題研究[J].中國工程機械學報，2010，8（1）：14-16.

作者簡介：

龔勛（1982.4），男，工程師，研究生，主要從事高速公路橋隧養(yǎng)護管理工作。