六寨至河池高速公路長(zhǎng)隧道水泥路面加鋪技術(shù)研究

蔣植潔

文章以六寨至河池高速公路為例，針對(duì)隧道路面存在的問(wèn)題，對(duì)高速公路長(zhǎng)隧道水泥路面加鋪技術(shù)進(jìn)行研究，致力于提高路面的抗滑性能、耐久度。

隧道;路面;加鋪

U455-A-26-090-4

0?引言

雖然水泥混凝土路面有強(qiáng)度高、使用前期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，但根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究表明，在車速較快的高速公路隧道，采用水泥混凝土路面有行車安全性問(wèn)題，潮濕、下雨天氣易發(fā)生車輛打滑側(cè)翻等交通事故。原因如下：

（1）司機(jī)在黑白交替的路面上行車時(shí)，視覺(jué)上的亮度存在差異，道路顯著的亮度差異對(duì)駕駛員的眼睛刺激很大。

（2）研究表明，在隧道封閉的空間內(nèi)，噪音經(jīng)過(guò)剛性路面反射會(huì)加劇對(duì)人的刺激，隧道內(nèi)采用柔性的瀝青混凝土路面比用水泥混凝土路面噪音要低約7 dB。突然增大的噪音，會(huì)影響駕駛員的行車穩(wěn)定性。

（3）震動(dòng)大，胎噪大。水泥混凝土路面每隔約5 m會(huì)有橫向縮縫，導(dǎo)致經(jīng)過(guò)水泥混凝土路面時(shí)車輛有明顯的振動(dòng)，路感差，方向盤(pán)操控感不一樣，影響行車。

（4）雨天隧道內(nèi)路面潮濕，造成隧道水泥混凝土路面的摩擦系數(shù)下降嚴(yán)重。根據(jù)廣西高速公路隧道水泥混凝土路面反映出來(lái)的通病，路面的抗滑性能與構(gòu)造深度、擺值、橫向力系數(shù)等指標(biāo)有關(guān)[1]。本文結(jié)合六寨至河池高速公路隧道工程實(shí)例，介紹隧道水泥路面加鋪技術(shù)。

1?工程概況

1.1?工程簡(jiǎn)介

六寨至河池高速公路全長(zhǎng)108 km，起于河池市（黔桂界），接于貴州都新高速公路，屬于典型的喀斯特峰叢地貌，而廣西隧道多經(jīng)過(guò)這類型的地貌，具有代表意義。線路穿越高山峻嶺，海拔高，濕度大，能反映出研究目的。其路段的15個(gè)隧道中有7個(gè)長(zhǎng)隧道和2個(gè)短隧道是水泥混凝土路面，路段長(zhǎng)隧道除進(jìn)出口段300 m采用復(fù)合式路面（面層為瀝青路面）過(guò)渡，中間連接為水泥混凝土路面，縱向等間距刻槽。上面層采用26 cm水泥混凝土，封層采用0.6 cm改性乳化瀝青稀漿封層，基層采用20 cm C20混凝土基層（無(wú)仰拱段+15 cm C20混凝土調(diào)平層）的水泥混凝土路面。

1.2?現(xiàn)狀路面情況

隧道路面抗滑性能調(diào)查結(jié)果及評(píng)價(jià)見(jiàn)表1。

從隧道路面抗滑性能指數(shù)（SRI）評(píng)定表中可以看出，各隧道路面抗滑性能普遍較差，路面抗滑能力多數(shù)處于中、次、差水平，只有少數(shù)為良。

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20-2007），路面狀況指數(shù)（PCI）是根據(jù)路面破損率（DR）來(lái)計(jì)算的。瀝青路面損壞類型分為11類21項(xiàng)，每種病害分為輕度、中度、重度等來(lái)判定損壞級(jí)別，種類和級(jí)別不同，權(quán)重不同，綜合計(jì)算可得到路面狀況指數(shù)（PCI）。路面狀況指數(shù)（PCI）反映了路面破損的程度，PCI分值為0～100，分值越高路面狀況越好，路面破損越少。各隧道水泥混凝土路面技術(shù)狀況評(píng)定匯總?cè)绫?所示。

2?隧道路面存在的問(wèn)題

2.1?路面抗滑不足

通過(guò)對(duì)路面抗滑性能的檢查，得知隧道水泥混凝土路面抗滑性能普遍在中、次、差范圍內(nèi)，特別是路面干燥與潮濕交替使抗滑性能急劇下降，嚴(yán)重影響行車安全。影響路面抗滑性能的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）構(gòu)造深度減小。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的行車荷載，車輪打磨，使混凝土表面刻紋慢慢磨平，構(gòu)造深度變小導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低。

（2）隧道內(nèi)濕度較大，通風(fēng)少，造成隧道混凝土路面上表面濕滑。

（3）隧道內(nèi)排水系統(tǒng)局部區(qū)域堵塞，導(dǎo)致隧道滲漏水至路面導(dǎo)致濕滑等。

（4）施工過(guò)程的各種因素。

（5）尾氣污染。因長(zhǎng)隧道采用自然通風(fēng)，氣流流動(dòng)慢，而尾氣中燃燒不充分的油污直接吸附在混凝土路面的面層，相當(dāng)在面層上鍍了一層油膜[2]。

2.2?隧道內(nèi)裂縫及斷板

作為剛性路面類型的水泥混凝土路面，抗拉、抗剪能力弱即抵抗形變能力較差。有些原路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不均勻而且離散，在不設(shè)置仰拱的區(qū)域，水泥板受力不均，同時(shí)還承受隧道側(cè)墻的擠壓力，在超重車的作用下，易產(chǎn)生裂縫。

2.3?隧道內(nèi)水泥混凝土路面發(fā)生局部滲水、涌水

有些隧道（如瑤寨隧道）由于排水系統(tǒng)被堵塞，導(dǎo)致水無(wú)法從排水系統(tǒng)排出，造成路面出現(xiàn)滲漏水、涌水等情況，過(guò)往車輛經(jīng)過(guò)水面時(shí)易打滑，影響行車安全。同時(shí)，車輛荷載通過(guò)水壓力直接傳遞至基層，也會(huì)造成路面板損壞。

綜上所述，隧道內(nèi)水泥混凝土路面在運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，由于各方面因素的影響，抗滑性能難以滿足規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，裂縫、坑洞、露骨、板角斷裂等病害較為常見(jiàn)，部分隧道路面滲水，路面存在斷板的情況也時(shí)有發(fā)生。

3?加鋪方案

3.1?抗滑表面層材料

對(duì)各種常見(jiàn)材料的施工材料性能要求、施工控制、工期及其后期養(yǎng)護(hù)維修等方面進(jìn)行分析比較，見(jiàn)表3。

通過(guò)表3分析，并結(jié)合六河高速公路實(shí)際情況與廣西地區(qū)常見(jiàn)做法，對(duì)各瀝青混合料的性能、施工因素、工期、經(jīng)濟(jì)性、應(yīng)用情況等進(jìn)行綜合比較分析，選取加鋪厚度為5～7 mm的環(huán)氧樹(shù)脂抗滑層作為主要抗滑表面層材料。環(huán)氧抗滑磨耗層鋪裝技術(shù)是單粒徑碎石骨料在環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)作用下，經(jīng)固化形成5～7 mm的一層表面結(jié)構(gòu)層，能大大提高路面的抗滑性能，是一種新型路面材料。其具有耐腐蝕、阻燃的特點(diǎn)，不受機(jī)油、汽油、柴油等侵蝕，高摩擦、高防滑。又因其采用玄武巖或輝綠巖碎石或陶瓷顆粒作為骨料，構(gòu)造深度大，抗滑值可達(dá)75以上，從而達(dá)到有效增強(qiáng)車輛減速效果并極大地縮短車輛的制動(dòng)距離的目的，大大降低車輛因打滑而側(cè)翻的概率。又因其可采用紅色、黃色等醒目色，具有警示作用，以達(dá)到讓司機(jī)提高注意力，提前減速，改善路面色彩單調(diào)的情況，緩解駕駛疲勞，加強(qiáng)交通警示，增加安全駕駛指數(shù)，有效預(yù)防和降低交通事故的目的。因其可在常溫下施工，施工要求不高，占道施工及開(kāi)放交通時(shí)間短等，是較好的加鋪材料。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)超薄抗滑層的特性進(jìn)行了部分研究，并將其應(yīng)用在隧道水泥路面工程中。實(shí)踐證明，在隧道水泥路面上加鋪超薄抗滑薄層能較大幅度提高隧道路面的抗滑和抗老化性能[3]。

3.2?隧道水泥混凝土路面整體加鋪

整體加鋪主要是在原水泥混凝土路面上增加功能層，改善原路面的抗滑性能和行車舒適性。加鋪分為常規(guī)的“白+黑”、薄層加鋪等多種形式。下面對(duì)不同方案進(jìn)行比選，詳見(jiàn)表4。

通過(guò)對(duì)各路面結(jié)構(gòu)方案的性能、施工因素、工期、經(jīng)濟(jì)性、應(yīng)用情況及后期養(yǎng)護(hù)維修因素進(jìn)行綜合比較分析，同時(shí)考慮不同隧道的特點(diǎn)，采用合理、可行的方案。綜合表4分析，本次擬采用雙層瀝青混凝土結(jié)構(gòu)4 cmSBS改性瀝青SMA-13+5 cm中粒式改性瀝青混凝土的方案，其主要有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）本方案為常規(guī)“白+黑”方案，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，工藝成熟;（2）本方案造價(jià)相對(duì)適中[4]。

3.3?粘層材料

粘結(jié)強(qiáng)度與路面使用壽命息息相關(guān)，需要考慮材料及工藝、加鋪厚度、最大剪應(yīng)力分布等內(nèi)容。當(dāng)瀝青面層較厚時(shí)，可采用普通瀝青作為粘層材料;當(dāng)瀝青面層較薄時(shí)，宜采用改性瀝青，并首選橡膠瀝青。根據(jù)以上原則，本文選取以下幾種方案作對(duì)比（詳見(jiàn)表5）。

根據(jù)表5，就各種材料的施工材料性能要求、施工控制、工期及其后期養(yǎng)護(hù)維修等方面進(jìn)行分析比較，擬采用高性能特種黏層TLT作為最終黏層材料，其具有如下特點(diǎn)：

（1）破乳速度快：10 min內(nèi)即可破乳，施工快速;

（2）不粘輪：破乳硬化后，路面溫度高達(dá)60 ℃，不會(huì)附著在輪胎上;

（3）強(qiáng)度高：粘結(jié)強(qiáng)度比改性乳化瀝青提升50%以上。

4?結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合廣西地理?xiàng)l件、氣候特點(diǎn)，以六寨至河池高速公路為案例，對(duì)高速公路長(zhǎng)隧道水泥路面加鋪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，致力于提高路面的抗滑性能、耐久度，對(duì)現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出了較為合理的加鋪結(jié)構(gòu)方案。研究結(jié)論如下：

（1）根據(jù)廣西日照充足，季風(fēng)影響明顯，常年濕度較大、氣溫較高等氣候特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)材料、技術(shù)、結(jié)構(gòu)的研究提出了對(duì)廣西區(qū)內(nèi)隧道水泥混凝土路面進(jìn)行加鋪，能有效地提高抗滑性能、耐久度、安全性能、舒適度和道路使用壽命。

（2）從目前的隧道運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看，長(zhǎng)隧道中的水泥混凝土路面劣勢(shì)較為突出，特別是在噪音、抗滑性能方面。對(duì)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化來(lái)說(shuō)，從路面加鋪前后的抗滑性能、事故率等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，加鋪抗滑層及加鋪混凝土瀝青等方案的效果較為理想。

（3）根據(jù)廣西地區(qū)的常見(jiàn)材料研究，提出了用以加鋪結(jié)構(gòu)較為理想的材料品種和級(jí)配。

（4）根據(jù)路面病害狀況調(diào)查、評(píng)價(jià)以及路面病害原因分析結(jié)果，同時(shí)考慮路面整治全壽命周期以及投資情況，針對(duì)性地提出技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的設(shè)計(jì)處治方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]李?涵.微表處應(yīng)用于隧道路面的新型組合結(jié)構(gòu)研究[J].交通運(yùn)輸研究，2008（7）：74-77.

[2]韓亞芳，尹昌宇，孫楊勇，等.高性能環(huán)氧樹(shù)脂抗滑層在隧道路面的應(yīng)用研究[J].公路與汽運(yùn)，2018（6）：153-156.

[3]來(lái)?永.薄層環(huán)氧抗滑層路面在廣西六河高速公路關(guān)西隧道的應(yīng)用[J].西部交通科技，2017（9）：22-25.

[4]陳源美.隧道混凝土舊路面病害處治技術(shù)探討[J].福建交通科技，2017（1）：109-112，136.