微表處在雅西高速公路隧道水泥路面抗滑處治中的應用

楊智敏

(四川川高工程技術咨詢有限責任公司，四川 成都 610041)

0 引 言

隨著中國高速公路建設向山區(qū)和丘陵地帶延伸和拓展，公路隧道的數(shù)量和里程每年均快速的增加[1-2]，但由于隧道內特殊的環(huán)境狀況，隧道路面的抗滑性能下降很快，尤其是水泥路面，這給隧道路面的行車安全帶來十分嚴重的挑戰(zhàn)[3-6]。

微表處養(yǎng)護技術具有施工周期短、常溫施工節(jié)約能源資源、改善路面抗滑性能的優(yōu)點，因而在路面養(yǎng)護中得到廣泛的應用。賀華[7]、楊奇竹[8]、韓春來[9]、周娜[10]等研究了SBS改性乳化瀝青及其在微表處中的應用。李廷[11]、羅正斌[12]研究了SBS膠乳的制備及其在微表處的應用。肖晶晶[13-14]研究了SBR改性乳化瀝青及其在微表處的應用。雪彥鵬[15]研究了微表處用水性環(huán)氧改性乳化瀝青的性能。鄭南翔[16]提出了一種添加橡膠粉的低噪音微表處，可降低微表處路面的噪音。詹成根[17]研究了一種明色降噪微表處可以提高隧道路面的亮度和抗滑性能。王磊[18]綜合研究了級配、集料類型、纖維等因素對微表處路用性能的影響。可見國內外學者對微表處的性能優(yōu)化做了大量研究，但對微表處在改善隧道路面抗滑和工程應用方面的研究不足。

雅西高速公路的部分隧道采用了水泥混凝土路面，經過一段時間的通車運營后出現(xiàn)了抗滑性能不足，導致在隧道內多次發(fā)生交通事故，為改善隧道內水泥混凝土路面的抗滑性能，提高行車的安全性，研究采用微表處技術加以處治，抗滑性能得到顯著提升，抗滑效果明顯。

1 隧道路面抗滑性能調查

處治前，分別對羅家山隧道和扯羊隧道水泥混凝土路面進行抗滑性能調查，調查結果見表1、2所示。

表1 羅家山隧道右線水泥混凝土路面抗滑性能指數(shù)SRI評定表

表2 扯羊隧道右線水泥混凝土路面抗滑性能指數(shù)SRI評定表

從表1、2中的檢測結果可以看出，處治前羅家山隧道、扯羊隧道右線水泥混凝土路面抗滑性均以次差為主，抗滑性能不足，主要原因如下：

(1)在隧道水泥混凝土路面施工振搗和收光過程中，表層粗骨料下沉，導致表層部分大都是浮漿，砂漿材料本身耐磨性能較差，耐久性不足。

(2)隧道內的交通渠化情況較為嚴重，在交通荷載的反復作用下，隧道水泥混凝土路面紋理很容易被磨耗掉。

(3)重載貨車行車過程中不斷灑水，使得路面輪跡帶長期處于潮濕狀態(tài)，極大地降低了車輛輪胎和路面之間的摩擦力，加劇了抗滑性能指標的降低。

2 隧道水泥路面抗滑處治工程措施

對原水泥混凝土面板采用全自動無塵打砂機進行噴砂打毛處理后，采用1 cm微表處罩面對原路面進行處治，能有效提高路面的抗滑、平整度等性能，提升路面的使用壽命，易于后期的養(yǎng)護維修。

2.1 原材料要求

2.1.1 改性乳化瀝青

微表處必須選用陽離子型聚合物改性的乳化瀝青，改性劑SBR劑量不小于4%。微表處用改性乳化瀝青技術要求見表3。

表3 微表處用乳化瀝青技術要求

2.1.2 礦料

微表處用礦料采用不同規(guī)格的粗細集料參配而成，其中2.36～9.5 mm的骨料采用玄武巖經過多級破碎而成，2.36 mm以下可以摻加35%左右的由石灰?guī)r軋制的細集料。集料形成應飽滿接近立方體，石質應堅硬、耐磨，質量應滿足表4的要求。

表4 微表處用粗細集料質量要求

2.1.3 黏層油

采用與微表處相同的改性乳化瀝青。

2.1.4 填料

微表處礦料中可以摻加礦粉、水泥和消石等填料。填料應干燥、疏松，無結團，應符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTG F40—2017)中的相關要求。礦粉的主要作用是改善礦料級配。水泥、消石灰等具有化學活性的填料的主要作用是調整稀漿混合料的拌合時間、成漿狀態(tài)和成型速度等。設計推薦采用1%～2%的水泥，摻加量須通過混合料設計試驗確定。

2.1.5 添加劑

添加劑的主要作用是調節(jié)稀漿混合料可拌合時間、破乳速度、開放交通時間等施工性能，并在一定程度上改善混合料的路用性能，但不得對混合料路用性能產生不利影響。未經試驗驗證的添加劑不得在施工中采用。

2.1.6 水

微表處用水不得含有有害的可溶性鹽類，或能引起化學反應的物質和其他污染物。本設計采用可飲用水。

2.2 混合料配合比設計

混合料的礦料級配不應超出表5規(guī)定的各篩孔通過率的上下限?；旌狭显O計時，可拌合時間試驗溫度應考慮最高施工溫度，黏聚力試驗的試驗溫度應考慮施工中可能遇到的最低溫度。除此之外，還須結合原路面狀況、氣候及交通因素等的基礎上綜合確定混合料配方。單層微表處通常的材料用量范圍可參照表6，稀漿混合料的室內試驗技術指標應滿足表7的要求。

表5 微表處礦料級配

表6 單層微表處通常的材料用量范圍

表7 微表處混合料技術指標

2.3 施工工藝

2.3.1 施工準備

施工前對乳化瀝青、礦料、水和填料等材料進行質量檢查，符合設計要求后方可使用。

對施工機具進行施工前檢查和標定，各種施工機械和輔助工具均應備齊，并保持良好工作狀態(tài)。

2.3.2 原路面打毛

對水泥混凝土面板采用全自動無塵打砂機進行噴砂打毛處理，清除表面浮漿，使之成為清潔、干燥、平整的粗糙基面，構造深度不應小于0.5 mm。

2.3.3 黏層油施工

噴砂打毛混凝土路面后應噴灑(改性乳化瀝青)黏層油。灑黏層瀝青噴灑量一般為0.15～0.2 g·m-2(以瀝青重量計)，應試灑后確定用量，注意灑布的均勻性，不得過量，不得漏灑。黏層乳化瀝青灑布后，應待破乳、水分蒸發(fā)完后才可進行下道工序的施工。

2.3.3 微表處的施工

將符合要求的各種材料裝入封層車內，將裝好料的封層車開至施工起點，對準控制線，放下攤鋪槽，調整攤鋪槽使其周邊與原路面貼緊。

拌好的混合料流入攤鋪槽并分布于攤鋪槽適量時，開動封層車勻速前進，需要時同時打開封層車下邊的噴水管，噴水濕潤路面。

旋工速度以保持混合料攤鋪量與攪拌量基本一致為準。當封層車內任何1種材料快用完時，應立即關閉所有輸送材料的控制開關，讓攪拌器中的混合料攪拌完，并送入攤鋪槽攤鋪完后，封層車停止前進，提起攤鋪槽，將封層車移出攤鋪點，用水清洗攤鋪槽。施工中不得隨意拋擲廢棄物。

2.3.4 初期養(yǎng)護

混合料鋪筑后，在開放交通前禁止一切車輛和行人通行?；旌狭夏軌驖M足開放交通的要求后應盡快開放交通。

2.3.5 工程驗收

工程完工后1～2個月時，將施工全線以1～3 km作為一個評價路段進行質量檢查和驗收，檢查項目、頻率、要求及方法見表8。

表8 微表處交工驗收檢驗要求

3 處治后效果分析

雅西高速羅家山隧道和扯羊隧道微表處于2016年11月施工，先后于2016年11月、2017年3月和2017年10月進行檢測抗滑性能，具體檢測結果見表9、10。

表9 羅家山隧道檢測結果

表10 扯羊隧道檢測結果

從表9、10中可以看出：采用微表處技術處治后路面抗滑性能得到大幅度的提高，2座隧道橫向力系數(shù)(SFC)值分別達到89.4和81.3；抗滑性能隨著時間的增加而降低，通車4個月后SFC平均降低了21.31%，通車1年后SFC平均降低了35.02%。

4 結 語

(1)高速公路隧道內水泥混凝土路面的抗滑性遠低于隧道外瀝青路面的抗滑值。

(2)采用單層微表處技術對隧道水泥路面進行表層抗滑處治并未出現(xiàn)處治層規(guī)律性的脫落病害問題。

(3)微表處處治后的隧道水泥混凝土路面的SFC得到大幅度提高，羅家山和扯羊2座隧道的SFC值分別達到89.4和81.3，遠大于規(guī)范要求值。

(4)抗滑性能會隨著時間的增加而降低，微表處完工通車4個月后輪跡帶處SFC平均降低了21.31%，通車1年后羅家山隧道SFC為46.4，扯羊隧道SFC為41，通車1年后SFC平均降低了35.02%。1年后雖然輪跡帶處SFC衰減了，由于行車輪跡帶兩側仍有非常高的SFC，兩側的高阻滑作用使得隧道內仍能在一段時間內保證行車安全。

(5)為使單層微表處技術對隧道水泥路面進行表層抗滑處治的耐久性提高，應采用磨光值大、耐磨的巖漿巖碎石集料、調整集料級配和摻加橡膠顆粒、使用SBS等穩(wěn)定性更好的改性乳化瀝青等復合型微表處混合料。