高速公路隧道段水泥路面抗滑性不足的原因及對(duì)策分析

張婀娜

（河北雄安京翼質(zhì)量檢測服務(wù)有限公司，河北 保定 071700）

0 引言

高速公路是現(xiàn)代交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施重要組成部分，其通行情況對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要影響，而路面質(zhì)量直接關(guān)系到高速公路通行的穩(wěn)定性和質(zhì)量好壞[1]。據(jù)相關(guān)調(diào)查[2]，在高速公路隧道安全事故中，由隧道段水泥路面質(zhì)量問題導(dǎo)致的事故占比較大，因此必須確保高速公路隧道段水泥路面的質(zhì)量滿足行車安全要求。為了降低安全事故發(fā)生率，要定期對(duì)高速公路隧道段路面進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)和病害處治，分析引起抗滑性不足等病害誘因，有效確保車輛的安全通行。

1 病害調(diào)查情況及成因分析

1.1 病害調(diào)查情況

某高速公路隧道段路面為28cm厚水泥混凝土路面，在經(jīng)過多年通車運(yùn)營之后部分路段出現(xiàn)了抗滑性不足的問題，嚴(yán)重影響了行車安全性和舒適性。為確保隧道運(yùn)營安全，需對(duì)該隧道中水泥路面抗滑性能不足的路段進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查、檢測，并分析路面抗滑性不足的原因，提出相應(yīng)的處治策略。調(diào)查結(jié)果顯示，水泥路面病害存在油污、潮濕、光面、刻槽深度較淺等問題。上行車道油污情況如圖1所示，上行車道大面積光面情況如圖2所示，下行車道刻槽深度較淺情況如圖3所示。

圖1 上行車道油污

圖2 上行車道大面積光面

圖3 下行車道刻槽深度較淺

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，抗滑性不足路段主要在上行車道，路面多處出現(xiàn)油污，部分路段甚至存在明顯的光面。下行車道刻槽深度較淺，約為0.5～2mm，小于規(guī)范刻槽深度2～4mm的要求。該高速公路隧道段大部分路段水泥路面刻槽間距為20mm，槽寬為3～5mm，滿足要求，但部分路段刻槽間距為30mm，不滿足要求。

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）要求，當(dāng)橫向力系數(shù)SFC＜40時(shí)，路面抗滑性能指數(shù)SRI＜80，路面抗滑性能評(píng)定等級(jí)為“中”及以下，表明路面抗滑性能不足。對(duì)該高速公路隧道段水泥路面進(jìn)行抗滑性能檢測，其中橫向力系數(shù)SFC檢測結(jié)果如表1所示。

表1 高速公路隧道段水泥路面不同檢測點(diǎn)的SFC值

據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道段水泥路面橫向力系數(shù)SFC一般在通車2年后就會(huì)降至40以下。從表1看出，隧道水泥路面的抗滑性能上行車道比下行車道下降明顯，其中上行車道SFC的最小值為18.7，下行車道SFC的最小值為30.2，上行車道抗滑性能不足的路段比下行車道要長。

1.2 病害形成原因分析

1.2.1 內(nèi)因

內(nèi)因主要包括行車道路段存在刻槽深度不夠、刻槽間距、槽寬不滿足要求、刻槽漏刻等。

刻槽深度對(duì)高速公路隧道段水泥路面抗滑性的影響主要體現(xiàn)在路面排水、耐久性等方面。在槽寬、槽間距一定的情況下，槽深越大，相應(yīng)的磨耗越小，使用年限就越長，越能避免出現(xiàn)滑水、水霧現(xiàn)象等，路面抗滑性也越好[3]?，F(xiàn)場調(diào)查表明，該隧道中部分水泥路面的下行車道刻槽深度較淺，主要由隧道段水泥路面在刻槽時(shí)施工質(zhì)量控制不嚴(yán)所致。

刻槽間距越小，單位長度范圍內(nèi)的刻槽數(shù)量越多，輪胎與路面的實(shí)際接觸面積就越小。相同輪胎壓力和車輛荷載下，輪胎于路面單位接觸壓力越大，輪胎于路面間的附著力大，路面摩擦性能越好[4]。正常情況下，該隧道的刻槽間距一般為20mm，滿足間距為15～25mm的要求，但有部分路段為30mm，間距明顯過寬，影響了路面的抗滑性能。

槽寬可提高水泥路面的排水能力，使車輛輪胎與路面之間的水盡快排出，保持輪胎與路面的良好接觸狀態(tài)，從而有效提高雨雪天氣路面的抗滑性能。但若只增大槽寬，刻槽凈間距將減小，輪胎與路面實(shí)際接觸面積減少，會(huì)降低行車舒適度。槽間距為20mm時(shí)，水泥路面的橫向力系數(shù)（SFC）隨槽寬增加而增大，但該趨勢當(dāng)槽寬超過4mm后呈下降趨勢。因此，需要合理控制槽寬，該隧道的槽寬一般為3～5mm，滿足要求。

按照設(shè)計(jì)要求，水泥混凝土路表面必須采用拉毛、拉槽、壓槽或刻槽等方法來提高水泥路面的抗滑性能[5]。對(duì)于縱坡小于3%的路段，采用縱向槽，其側(cè)向力系數(shù)較大，安全性較高，噪聲較小。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隧道段水泥路面除下行出口處有一段縱橫向槽的試驗(yàn)路段之外，其他路段均為縱向刻槽。上行車道的部分路段出現(xiàn)漏刻情況，行成了光面，影響到行車安全性。

1.2.2 外因

外因主要是車輛的頻繁制動(dòng)、車輛排放的油污和形成的水膜造成抗滑性下降。

隧道作為該高速公路的關(guān)鍵路段，行車密度大，車輛間行車干擾較大，誘發(fā)車輛較頻繁地制動(dòng)。隧道出入口會(huì)對(duì)司機(jī)分別產(chǎn)生“白洞效應(yīng)”和“黑洞效應(yīng)”，導(dǎo)致司機(jī)本能地制動(dòng)減速[6]。水泥路面在車輪的不斷摩擦作用下，表面構(gòu)造深度不斷下降，在運(yùn)營2～3年后，水泥路面抗滑性持續(xù)下降。

由于隧道封閉性的特點(diǎn)，汽車排放物、滴漏的機(jī)油和燃油、帶進(jìn)隧道內(nèi)的塵土等在隧道路面上形成油膩性薄膜層。隨著運(yùn)營時(shí)間的延長，附著在路表的油膩性薄膜層面積越來越大，嚴(yán)重影響行車安全性。隧道路表面存在潮濕現(xiàn)象，主要因?yàn)樗淼缆访娼Y(jié)構(gòu)水膜、車輛剎車轂降溫灑的水及車輛帶進(jìn)隧道內(nèi)的雨水等。路面潮濕時(shí)水分與路面污染物相混合形成的水膜，使輪胎與路面間產(chǎn)生潤滑作用，導(dǎo)致附著系數(shù)下降，特別是水泥混凝土路面由于親油性差，在隧道段路面油污污染與潮濕的綜合影響下，附著系數(shù)將下降更為明顯，抗滑性降低。

通過現(xiàn)場調(diào)查和相關(guān)資料查詢，發(fā)現(xiàn)該高速公路隧道段出現(xiàn)抗滑性不足和路面抗滑性下降的主要原因是行車道刻槽參數(shù)不符合要求、行車道漏刻、車輛頻繁制動(dòng)、路面出現(xiàn)油污和水膜等。

2 提高高速公路隧道段水泥路面抗滑性措施

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）的要求，高速公路隧道段水泥路面抗滑性等級(jí)為“中”及“中以下”，應(yīng)采取刻槽、罩面等措施以提高抗滑性能。提高水泥路面抗滑性能的技術(shù)主要有：拋丸、精銑刨、微表處、加鋪瀝青混凝土等。

2.1 拋丸

拋丸指應(yīng)用拋丸機(jī)通過機(jī)械的方法，利用離心力把金屬丸料以很高的速度和一定的角度拋射到需要處理的物體工作面上，讓丸料高速?zèng)_擊工作表面，使工作表面上的雜質(zhì)、附著物及其他需要清理的物質(zhì)處于剝離狀態(tài)。利用拋丸可以形成許多均勻致密的小坑，使表面積增加，路面粗糙度和摩擦系數(shù)也隨之增大，從而提高路面附著力，使路面抗滑性也得到顯著提升，確保行車安全。但拋丸是一種短期內(nèi)的應(yīng)急措施，不適宜長期使用。

2.2 精銑刨

精銑刨是指通過專業(yè)的機(jī)械設(shè)備，在水泥路面上銑刨出一個(gè)新的、具有細(xì)密紋理的路面，從而增加路面摩擦力，提高水泥路面的抗滑性。由于精銑刨是在標(biāo)準(zhǔn)銑刨工藝的基礎(chǔ)上更換密集刀頭的“精銑刨鼓”，利用精銑刨鼓刀間距更小的特點(diǎn)，對(duì)路面實(shí)施更細(xì)密的銑刨處理。精銑刨的銑刨深度為0～100mm，不會(huì)影響原有路面的深層結(jié)構(gòu)，因此精銑刨后的路面不需要加鋪新面層即可開放交通。

精銑刨雖然能夠有效改善高速公路隧道段水泥路面的抗滑性能，但在使用一段時(shí)間后，在行車荷載的作用下水泥路面又會(huì)逐漸被磨光，易在銑刨面形成積水，長此以往，路面厚度減薄可能降低高速公路路面行車荷載的承載力，造成水泥路面新病害的產(chǎn)生。

2.3 微表處

微表處技術(shù)是將由聚合物改性乳化瀝青、粗細(xì)集料、填料、水和添加劑等按照設(shè)計(jì)配比組成的稀漿混合料攤鋪在路表面[7]。微表處技術(shù)可以在路面上形成一層耐磨的路面磨耗層，恢復(fù)路面表面紋理，增加粗糙度，提高路面抗滑性能，延長路面使用壽命。

微表處多用于路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，屬于罩面類預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，能快速解決路面的抗滑性不足的問題[8]。由于隧道段水泥路面剛度較大，且部分路段比較潮濕，微表處在于隧道水泥路面中不易破乳，也容易發(fā)生層間黏結(jié)強(qiáng)度不足的問題，在隧道段水泥路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中需要考慮充分。

2.4 加鋪瀝青混凝土

加鋪瀝青混凝土指對(duì)原水泥路面采用加鋪熱拌瀝青混凝土SMA-13或AC-13，可以起到保護(hù)路面結(jié)構(gòu)，延緩路面損壞，修正路面缺陷，提高路面平整度，解決水泥路面表面磨耗、磨光等抗滑損失，改善外觀，提高行車舒適度的作用。加鋪瀝青混凝土對(duì)于隧道段水泥路面銑刨之后的抗滑不足會(huì)有很大改善。由于在精銑刨或拋丸之后，路面厚度有一定變薄，應(yīng)在滿足隧道凈高要求的條件下加鋪瀝青混凝土面層。

綜上，解決該高速公路隧道段水泥路面抗滑性不足的問題時(shí)，需要結(jié)合路面結(jié)構(gòu)、所處環(huán)境、病害成因，通過方案比選確定適宜的處治方案。該高速公路隧道段水泥路面處治決定前期采用精銑刨技術(shù)，運(yùn)營一段時(shí)間之后，選擇加鋪瀝青混凝土的處治對(duì)策。

3 結(jié)語

高速公路隧道段水泥路面出現(xiàn)抗滑性不足的原因是多方面的，需根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，采取有效的措施進(jìn)行處治。通過現(xiàn)場調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)該高速公路隧道段水泥路面抗滑性不足的原因主要由行車道刻槽漏刻、行車道刻槽參數(shù)不滿足要求、車輛頻繁制動(dòng)、路面出現(xiàn)油污和水膜等引起。對(duì)該高速公路隧道段水泥路面進(jìn)行橫向力系數(shù)檢測，發(fā)現(xiàn)抗滑性不滿足要求的路段主要在上行車道。通過對(duì)該高速公路隧道段水泥路面抗滑性不足的初步處治方案進(jìn)行對(duì)比分析，最后決定采用前期應(yīng)用精銑刨技術(shù)，在隧道凈空滿足要求的前提下，后期加鋪瀝青混凝土面層的方案。