改善隧道水泥混凝土路面抗滑性能處治方案的研究與探討

楊偉達(dá)

摘 要：本文結(jié)合多年的工程設(shè)計(jì)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對隧道水泥混凝土路面存在的抗滑不足，構(gòu)造深度不滿足要求，致使隧道存在安全隱患的現(xiàn)狀，提出了復(fù)做防滑構(gòu)造法和加鋪防滑罩面層法等舊水泥混凝土路面抗滑處治工程的方案，以及適用條件和范圍，為今后改善隧道水泥混凝土路面抗滑性能提供經(jīng)驗(yàn)和參考。

關(guān)鍵詞：隧道;水泥混凝土;構(gòu)造深度;瀝青混凝土

中圖分類號(hào)：U418.6 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）08-0133-04

1 引言

隧道是高速公路的重要組成部分，隧道內(nèi)具有空間狹小，再加上隧道洞口照度的變化，增加了隧道內(nèi)車輛行駛的安全隱患，因此，隧道內(nèi)路面的抗滑性應(yīng)具有更高的要求[1]。大量的工程實(shí)踐表明，車輪對路面長時(shí)間的摩擦，以及路面的損壞和污染可明顯降低其抗滑性[2， 3]。研究認(rèn)為，高速公路路面在運(yùn)營2-4年之后，隧道內(nèi)水泥混凝土路面的抗滑性已經(jīng)明顯低于規(guī)范的要求值[4， 5]。故隧道水泥混凝土路面的抗滑性必須引起人們的高度重視，采取相應(yīng)的治理措施來恢復(fù)路面的抗滑性迫在眉睫。本論文以河北省某高速公路隧道為例，對路面性能進(jìn)行調(diào)查分析，在此基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的處治方案，以保障公路的通行安全。

2 隧道原有水泥混凝土路面檢測

2.1隧道路面破損檢測

根據(jù)公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)JTC5210-2018，公路路面損壞狀況指數(shù)PCI≥90為優(yōu)，90>PCI≥80為良，80>PCI≥70為中，70>PCI≥60為次，60>PCI為差。依據(jù)公路技術(shù)狀況評定檢測報(bào)告百米數(shù)據(jù)所得：隧道路面PCI平均值為92，故路面破損指數(shù)評價(jià)為“優(yōu)”。

2.2隧道路面平整度檢測

根據(jù)公路技術(shù)狀況評定檢測報(bào)告平整度百米數(shù)據(jù)和公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范JTJ073.1-2001，隧道整體平整度評價(jià)等級(jí)為“良”，其中68%的路段評價(jià)等級(jí)為“優(yōu)、良”，25%的路段評價(jià)等級(jí)為“中”，7%的路段評價(jià)等級(jí)為“次、差”。

2.3 隧道路面構(gòu)造深度檢測

根據(jù)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1-2001），隧道路面構(gòu)造深度評價(jià)為優(yōu)和良的路段為9%，評價(jià)為中及中以下的路段為91%;路面構(gòu)造深度評價(jià)為優(yōu)和良的路段為3%，評價(jià)為中及中以下的路段為97%。

對隧道構(gòu)造深度進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)果見圖1。道路左側(cè)、中側(cè)和右側(cè)構(gòu)造深度的中位數(shù)分別為0.342mm、0.382mm和0.407mm。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2017）及《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F30-2014）對高速公路抗滑構(gòu)造深度要求：一般路段為0.7～1.1mm，特殊路段為0.8～1.2mm?？梢?，隧道抗滑構(gòu)造深度均不符合高速公路要求，合格率為0。隧道路面現(xiàn)狀見圖2。

3 國內(nèi)處治隧道路面抗滑技術(shù)方法分析

縱觀國內(nèi)公路工程中舊水泥混凝土路面抗滑性的處置方法，可將其分為兩類，即復(fù)做防滑構(gòu)造法和加鋪防滑罩面層法。

3.1 復(fù)做防滑構(gòu)造法

復(fù)做防滑構(gòu)造法是指利用物理化學(xué)或機(jī)械方法在舊水泥混凝土路面進(jìn)行“鑿毛”處理，以達(dá)到粗糙化的效果，該方法和新建混凝土路面外表面紋飾方法的原理相一致。但是，在舊路面上復(fù)做紋理的難度要比新建路面更大。

3.1.1 HOG-A 水泥混凝土路面紋理化技術(shù)

一般地，HOG-A水泥混凝土路面紋理化技術(shù)主要進(jìn)行舊路面抗滑性能的恢復(fù)處治，具體是采用高強(qiáng)度陶瓷刃具和獨(dú)特的等壓無沖擊方式，通過在新舊水泥混凝土路面淺表層沿順車道方向切削出致密的波浪形紋理，用于對舊路面抗滑性能恢復(fù)的專業(yè)處治技術(shù)。HOG-A水泥混凝土路面紋理化技術(shù)處理后路面呈現(xiàn)具備良好鑲嵌性的波浪形淺紋理，大大增加了輪胎與路面的接觸面積，因此抗滑性能相對原路面明顯改善（見圖3）。另外，該技術(shù)還具有以下特點(diǎn)：

（1）降低了車內(nèi)、車外的噪聲，減小了行車時(shí)的噪聲污染、增加了行車舒適性;

（2）處理后路面大量的宏觀/微觀紋理增加了光線的漫反射，減少路面炫光效應(yīng)，提升了行車的安全性;

（3）可以在半開放交通狀態(tài)下進(jìn)行，施工快捷高效;

對路面的處治深度均勻，降低了對原路面耐久性的影響。

3.1.2精銑刨法

精銑刨是在普通銑刨機(jī)上更換“精銑刨鼓”，利用精銑刨鼓刀間距更小的特點(diǎn)，對路面實(shí)施更為細(xì)密的銑刨處理，用以提高路面平整度兼抗滑性能指標(biāo)（見圖4）。精銑刨后，工作坑里殘留大量細(xì)小的顆粒垃圾，清掃后便可通車，確保公路的整潔、干凈。缺點(diǎn)是精銑铇紋理深度不一致、不連續(xù)，不能有效排除路面水分，因此存在部分結(jié)合面摩擦力依然不足問題，且精銑铇后抗滑性能保持的壽命較短。

3.1.3刻槽法

刻槽法是指利用刻槽機(jī)在舊混凝土路面上銑刨出大量的槽紋，所用刻槽機(jī)裝有金剛石、碳化鎢或碳化硅材質(zhì)的刀片?？滩鄯ㄔ诼访嫔闲纬傻暮暧^紋理具有以下特點(diǎn)：紋理清晰、耐磨性較好、外型美觀?？滩酆蟮穆访婵捎行懦郑岣呗访娴目够?。然而，刻槽法工藝也存在效率低、費(fèi)用高、鋸片損耗快的特點(diǎn)。

3.1.4酸蝕方法

酸蝕法是將50%的鹽酸噴灑在舊的混凝土路面上，一般用量在0.2～0.5L/m2之間。鹽酸和水泥砂漿接觸之后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，此后用水將路面上溶解后的產(chǎn)物沖洗掉，路面即形成大量的麻點(diǎn)，達(dá)到增加路面粗糙性的目的。該方法具有施工速度快、效率高的特點(diǎn)，且處理后的路面抗滑性能良好，但該方法應(yīng)用成本較高。

3.1.5噴射法

噴射法是指采用專門的機(jī)械設(shè)備，在舊的混凝土路面噴射小鋼球或金剛砂，以提高路面的抗滑性。和前文介紹的方法不同，噴射法處理之后路面可產(chǎn)生大量的細(xì)觀抗滑構(gòu)造，砂漿表面可噴射出深度為0.5mm的小坑，將路面的側(cè)向摩擦系數(shù)提高22%。噴射法可同時(shí)將水泥砂漿表面及裸露的石子同時(shí)打毛，極大地改善了路面的宏觀構(gòu)造和細(xì)觀構(gòu)造，但截至目前，國內(nèi)未見噴射法的應(yīng)用案例。

3.2加鋪防滑罩面層法

加鋪防滑罩面層法首先將舊的混凝土路面進(jìn)行鑿毛處理，然后利用黏接層加鋪防滑罩面層，進(jìn)行混凝土路面抗滑性恢復(fù)處理。近年來，該方法得到了快速的發(fā)展。

3.2.1加鋪瀝青混凝土罩面層

加鋪瀝青混凝土罩面層是指在舊的混凝土路面上鋪設(shè)瀝青層，該技術(shù)具有施工方便、對交通影響小、明顯提高路面行車性能的特點(diǎn)，在應(yīng)用過程中產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以下是加鋪方法：

（1）路面加鋪10cm厚溫拌改性阻燃式瀝青混凝土。罩面層結(jié)構(gòu)為：4cmAC-13溫拌改性阻燃式瀝青混凝土+6cmAC-20溫拌改性瀝青混凝土。為保證新舊路面的結(jié)合，銑刨1cm舊水泥混凝土路面來提高水泥混凝土與瀝青的抗剪能力。該方案為常規(guī)加鋪方案，厚度較厚，復(fù)合規(guī)范中不小于10cm的要求，對反射裂縫具有一定的抑制作用，但同時(shí)該方案造價(jià)相對較高，抬高了路面標(biāo)高，對凈空要求嚴(yán)格，對于原路面使用狀況較好，僅需要進(jìn)行抗滑能力提升的路段，造成了一定的浪費(fèi)。

（2）路面加鋪5cm SMA-16阻燃式改性瀝青混凝土+1cm應(yīng)力吸收層。對于舊路面使用狀況較好，路面平整度及破損均無較大問題的路段，可適當(dāng)降低加鋪瀝青混凝土層的厚度，既達(dá)到了提高路面抗滑性能的目的，又極大地降低了工程造價(jià)。然而，由于舊的水泥混凝土路面存在大量的接縫和裂縫，加鋪層之后，在車輛荷載和溫度變化的作用下，路面很容易產(chǎn)生反射裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致加鋪層和舊水泥路面之間粘結(jié)喪失，伴隨著裂縫的擴(kuò)展，最終使瀝青混凝土層出現(xiàn)極其嚴(yán)重的破壞。因此，基于以上考慮，對原路面進(jìn)行病害治理后，加鋪5cmSMA-16阻燃式改性瀝青混凝土+lcm應(yīng)力吸收層。加鋪罩面前，對原水泥混凝土路面進(jìn)行銑刨1cm處理。

3.2.2微表處或薄層恢復(fù)

針對于隧道內(nèi)特殊的環(huán)境條件，基于隧道內(nèi)水泥混凝土路面在運(yùn)營過程中出現(xiàn)的問題，近年來，微表處技術(shù)開始應(yīng)用于混凝土路面的功能恢復(fù)。該技術(shù)是指采用專門的設(shè)備將集料、填料、聚合物改性乳化瀝青、外摻劑、水等按照一定的配比攪拌成混合料，將混合料均勻攤鋪與原水泥混凝土路面上，形成具有抗滑性和耐磨性的處理后的路面。微表處主要為薄層結(jié)構(gòu)，具有厚度小、材料用量少的特點(diǎn)。微表處一方面提高了水泥混凝土路面的水穩(wěn)定性，保護(hù)了路面、延長了其壽命;另一方面，微表處罩面層的抗滑性能良好，提高了形成的安全性。然而，微表處行車舒適性較差，施工不易控制，與原路面結(jié)構(gòu)不易結(jié)合。以下是微表處或薄層恢復(fù)的方法介紹：

（1）2.5 cm同步薄層罩面。同步薄層罩面施工工藝是粘結(jié)材料的噴灑和熱瀝青混合料的攤鋪由一臺(tái)攤鋪機(jī)同步完成，施工過程見圖5。同步薄層罩面具有優(yōu)良的排水、抗滑、降噪及平整等使用性能，采用專業(yè)設(shè)備、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。

（2）2cm Thus極薄磨耗層。Thus極薄磨耗層系列主要應(yīng)用于高等級(jí)道路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和非結(jié)構(gòu)性損壞的養(yǎng)護(hù)，Thus-20極薄磨耗層典型厚度2 cm，采用同步攤鋪工藝，即Thus-Binder瀝青混合料的攤鋪和Thus-Bond改性乳化瀝青粘結(jié)層同步進(jìn)行攤鋪，利用鋼輪壓路機(jī)碾壓成型（見圖6）。該技術(shù)具有快速施工和開放交通、極大改善表面功能和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

（3）“銑琢+嵌固抗滑表處”技術(shù)。隧道嵌固抗滑表處技術(shù)是一種復(fù)合型隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)，采用“銑琢+嵌固抗滑表處”配套工藝，即路面銑琢車復(fù)做防滑構(gòu)造，再采用抗滑表處封層車將反應(yīng)型熱固性材料和一定級(jí)配的抗滑集料同步撒布在路面表面，經(jīng)自然風(fēng)干而形成一種集抗滑、封水、加固、防腐、抗老化等多種功能于一體的新型隧道抗滑表處層。“銑琢+嵌固抗滑表處”技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，但未形成大規(guī)模的推廣，在京昆高速雅西段隧道群有抗滑處治案例，但該方案造價(jià)較高，不適于推廣應(yīng)用。

4結(jié)論

通過上文的論述，并結(jié)合隧道現(xiàn)場的檢測情況，結(jié)論如下：

（1）針對路面PCI大于85，RQI大于85，SRI小于70的隧道，建議進(jìn)行抗滑性能專項(xiàng)處治，采用復(fù)做防滑構(gòu)造法處治，且推薦采用砼路面紋理特殊處治車來處理，解決抗滑，造價(jià)低，且使用壽命較長。

（2）針對路面PCI大于70小于80的隧道，SRI小于70的隧道，建議進(jìn)行功能性大修，對路面病害進(jìn)行治理，同時(shí)恢復(fù)路面抗滑性能和平整度，采用加鋪防滑罩面層法進(jìn)行處治，考慮在隧道內(nèi)施工難度和通行壓力，建議采用加鋪瀝青層處治，使用壽命長，易于養(yǎng)護(hù)。

（3）其他情況根據(jù)隧道路面檢測情況分析，綜合考慮PCL、RQ、SRI指數(shù)情況，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際選擇前述的各種處治方案，可嘗試采用2cm Thus極薄磨耗層等新技術(shù)。

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