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

摘 要：本文結合多年的工程設計及實踐經驗，針對隧道水泥混凝土路面存在的抗滑不足，構造深度不滿足要求，致使隧道存在安全隱患的現(xiàn)狀，提出了復做防滑構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驗和參考。

關鍵詞：隧道;水泥混凝土;構造深度;瀝青混凝土

中圖分類號：U418.6 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0133-04

1 引言

隧道是高速公路的重要組成部分，隧道內具有空間狹小，再加上隧道洞口照度的變化，增加了隧道內車輛行駛的安全隱患，因此，隧道內路面的抗滑性應具有更高的要求[1]。大量的工程實踐表明，車輪對路面長時間的摩擦，以及路面的損壞和污染可明顯降低其抗滑性[2， 3]。研究認為，高速公路路面在運營2-4年之后，隧道內水泥混凝土路面的抗滑性已經明顯低于規(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，采取相應的治理措施來恢復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，對路面性能進行調查分析，在此基礎上，提出相應的處治方案，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

根據公路技術狀況評定標準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。依據公路技術狀況評定檢測報告百米數(shù)據所得：隧道路面PCI平均值為92，故路面破損指數(shù)評價為“優(yōu)”。

2.2隧道路面平整度檢測

根據公路技術狀況評定檢測報告平整度百米數(shù)據和公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術規(guī)范JTJ073.1-2001，隧道整體平整度評價等級為“良”，其中68%的路段評價等級為“優(yōu)、良”，25%的路段評價等級為“中”，7%的路段評價等級為“次、差”。

2.3 隧道路面構造深度檢測

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

對隧道構造深度進行了監(jiān)測，結果見圖1。道路左側、中側和右側構造深度的中位數(shù)分別為0.342mm、0.382mm和0.407mm。根據《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2017）及《公路水泥混凝土路面施工技術細則》（JTG/T F30-2014）對高速公路抗滑構造深度要求：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 國內處治隧道路面抗滑技術方法分析

縱觀國內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，即復做防滑構造法和加鋪防滑罩面層法。

3.1 復做防滑構造法

復做防滑構造法是指利用物理化學或機械方法在舊水泥混凝土路面進行“鑿毛”處理，以達到粗糙化的效果，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

一般地，HOG-A水泥混凝土路面紋理化技術主要進行舊路面抗滑性能的恢復處治，具體是采用高強度陶瓷刃具和獨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的專業(yè)處治技術。HOG-A水泥混凝土路面紋理化技術處理后路面呈現(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，該技術還具有以下特點：

（1）降低了車內、車外的噪聲，減小了行車時的噪聲污染、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，提升了行車的安全性;

（3）可以在半開放交通狀態(tài)下進行，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上更換“精銑刨鼓”，利用精銑刨鼓刀間距更小的特點，對路面實施更為細密的銑刨處理，用以提高路面平整度兼抗滑性能指標（見圖4）。精銑刨后，工作坑里殘留大量細小的顆粒垃圾，清掃后便可通車，確保公路的整潔、干凈。缺點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在舊混凝土路面上銑刨出大量的槽紋，所用刻槽機裝有金剛石、碳化鎢或碳化硅材質的刀片?？滩鄯ㄔ诼访嫔闲纬傻暮暧^紋理具有以下特點：紋理清晰、耐磨性較好、外型美觀?？滩酆蟮穆访婵捎行懦?，提高路面的抗滑性。然而，刻槽法工藝也存在效率低、費用高、鋸片損耗快的特點。

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)生化學反應，此后用水將路面上溶解后的產物沖洗掉，路面即形成大量的麻點，達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，且處理后的路面抗滑性能良好，但該方法應用成本較高。

3.1.5噴射法

噴射法是指采用專門的機械設備，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生大量的細觀抗滑構造，砂漿表面可噴射出深度為0.5mm的小坑，將路面的側向摩擦系數(shù)提高22%。噴射法可同時將水泥砂漿表面及裸露的石子同時打毛，極大地改善了路面的宏觀構造和細觀構造，但截至目前，國內未見噴射法的應用案例。

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行鑿毛處理，然后利用黏接層加鋪防滑罩面層，進行混凝土路面抗滑性恢復處理。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瀝青層，該技術具有施工方便、對交通影響小、明顯提高路面行車性能的特點，在應用過程中產生了良好的經濟效益和社會效益。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。罩面層結構為：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，但同時該方案造價相對較高，抬高了路面標高，對凈空要求嚴格，對于原路面使用狀況較好，僅需要進行抗滑能力提升的路段，造成了一定的浪費。

（2）路面加鋪5cm SMA-16阻燃式改性瀝青混凝土+1cm應力吸收層。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，可適當降低加鋪瀝青混凝土層的厚度，既達到了提高路面抗滑性能的目的，又極大地降低了工程造價。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，路面很容易產生反射裂縫，進而導致加鋪層和舊水泥路面之間粘結喪失，伴隨著裂縫的擴展，最終使瀝青混凝土層出現(xiàn)極其嚴重的破壞。因此，基于以上考慮，對原路面進行病害治理后，加鋪5cmSMA-16阻燃式改性瀝青混凝土+lcm應力吸收層。加鋪罩面前，對原水泥混凝土路面進行銑刨1cm處理。

3.2.2微表處或薄層恢復

針對于隧道內特殊的環(huán)境條件，基于隧道內水泥混凝土路面在運營過程中出現(xiàn)的問題，近年來，微表處技術開始應用于混凝土路面的功能恢復。該技術是指采用專門的設備將集料、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構，具有厚度小、材料用量少的特點。微表處一方面提高了水泥混凝土路面的水穩(wěn)定性，保護了路面、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，與原路面結構不易結合。以下是微表處或薄層恢復的方法介紹：

（1）2.5 cm同步薄層罩面。同步薄層罩面施工工藝是粘結材料的噴灑和熱瀝青混合料的攤鋪由一臺攤鋪機同步完成，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)設備、節(jié)約成本等優(yōu)點。

（2）2cm Thus極薄磨耗層。Thus極薄磨耗層系列主要應用于高等級道路的預防性養(yǎng)護和非結構性損壞的養(yǎng)護，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改性乳化瀝青粘結層同步進行攤鋪，利用鋼輪壓路機碾壓成型（見圖6）。該技術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。

（3）“銑琢+嵌固抗滑表處”技術。隧道嵌固抗滑表處技術是一種復合型隧道養(yǎng)護技術，采用“銑琢+嵌固抗滑表處”配套工藝，即路面銑琢車復做防滑構造，再采用抗滑表處封層車將反應型熱固性材料和一定級配的抗滑集料同步撒布在路面表面，經自然風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?！般娮?嵌固抗滑表處”技術具有一定的優(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，但該方案造價較高，不適于推廣應用。

4結論

通過上文的論述，并結合隧道現(xiàn)場的檢測情況，結論如下：

（1）針對路面PCI大于85，RQI大于85，SRI小于70的隧道，建議進行抗滑性能專項處治，采用復做防滑構造法處治，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，建議進行功能性大修，對路面病害進行治理，同時恢復路面抗滑性能和平整度，采用加鋪防滑罩面層法進行處治，考慮在隧道內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。

（3）其他情況根據隧道路面檢測情況分析，綜合考慮PCL、RQ、SRI指數(shù)情況，結合現(xiàn)場實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。

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