廣西高速公路隧道路面的設計與施工

肖 鋒

1 廣西高速公路隧道路面結構形式

廣西高速公路穿越崇山峻嶺，隧道這一工程結構形式屢見不鮮，隧道內路面與洞外路塹段相比存在下面幾個方面的特殊性:

1)隧道在地層中穿越，其埋置條件、地應力條件與同外路塹段相比，在受力特性方面存在較大的差別。

2)隧道處于山體中，地下水對隧道路面的影響比洞外更大。

3)隧道為管狀構造物，空間狹小，存在汽車尾氣、粉塵在路面上的積聚現象，這些尾氣、粉塵在路面表面的粘附比洞外路段要大。對水泥混凝土路面而言，油漬的污染、粉塵的積聚，使路面抗滑性能大大降低，且得不到天然降雨的沖洗，長期影響路面的抗滑性能，成為事故高發路段。

4)洞內發生火災事故時，容易引發次生事故，事故破壞力與損失比洞外要大，對路面的影響也比洞外嚴重。特別是采用瀝青混凝土路面的隧道，因瀝青是易燃材料，發生火災事故時，會產生大量煙塵與有害氣體，在特長隧道中，救援難度大，容易產生更為嚴重的后果，事故破壞力與損失會大大增加。

5)隧道內光線差，視覺環境差，空間窄，路面施工條件差，養護維修難度相對較大，對交通影響大，而且不安全。

6)在環境突變的洞口處，水泥混凝土路面易發生交通事故。

鑒于上述情況，高速公路隧道路面的結構可靠度與使用品質對全線的道路暢通與交通安全影響很大。因此，在廣西高速公路隧道路面的結構設計中，引入了永久性路面或長壽命的設計理念，在耐久性與結構可靠度方面進行了重點考慮，同時也著重考慮了營運安全因素。

綜合考慮隧道外一般路段的路面結構情況(4 cm改性瀝青SMA-13表面層+6 cm改性瀝青AC-20中面層+7 cm或8 cm厚AC-25下面層+34 cm厚5%水泥穩定碎石基層+18 cm厚水泥穩定碎石底基層)，廣西高速公路的隧道路面采用了兩種結構形式，一種是復合式瀝青路面結構形式，另一種是連續配筋混凝土路面結構形式。

長度在1 500 m以內的隧道，其路面結構采用復合式瀝青路面結構，即4 cm改性瀝青SMA-13+6 cm AC-20改性瀝青混凝土+17 cm(施工過程中有些改為20 cm厚)或24 cm厚C40連續配筋混凝土+15 cm或20 cm厚的C15混凝土基層。

長度超過1 500 m的隧道(僅巖門界左、右洞兩座隧道，左洞起訖樁號為ZK182+300～ZK186+085，長3 785 m;右洞起訖樁號為YK182+365～YK186+070，長3 705 m)，隧道進、出口處各300 m的長度范圍內，采用復合式瀝青路面結構，其結構為4 cm改性瀝青SMA-13+6 cm AC-20改性瀝青混凝土+17 cm厚C40連續配筋混凝土+15 cm厚的C15混凝土基層;中間部分采用連續配筋混凝土路面，其結構為27 cm C40連續配筋混凝土+15 cm C15混凝土基層。

2 廣西高速公路隧道路面特點

廣西高速公路隧道路面的特點，主要是采用了以下一些新結構、新材料與新工藝:

1)為提高隧道路面的抗火災能力，在隧道瀝青路面中摻了阻燃劑。

2)連續配筋混凝土路面的端部采用了橋梁伸縮縫上使用的毛勒伸縮縫裝置(見圖1)。

3)在復合式路面中，為增加瀝青面層與連續配筋結構層之間的層間聯結，對連續配筋混凝土結構層的表面進行裸化處理(見圖2)。

圖1 隧道口毛勒伸縮縫

圖2 裸化后表面

4)連續配筋混凝土路面采用了有切橫縫和不切橫縫兩種情況。

5)連續配筋混凝土的縱向鋼筋，有配在距板底1/3處和距板頂7 cm～11 cm兩種情況。

6)連續配筋混凝土的橫向配筋，除了按常規方法布置成垂直于縱向鋼筋外，為了控制連續配筋混凝土板的沖斷破壞模式，在有些路段上將橫向鋼筋布置成與縱向鋼筋成60°夾角的形式。

3 廣西高速公路隧道路面連續配筋混凝土的設計和施工

廣西高速公路隧道路面瀝青層的設計與施工，與一般路段相同，在此不再重復。下面就隧道路面中的連續配筋混凝土結構層的設計與施工作一簡要介紹。

1)連續配筋混凝土表面層的設計。

隧道中27 cm厚的C40連續配筋混凝土表面層，混凝土設計彎拉強度為5.0 MPa，路面寬度為7.5 m，行車道和超車道之間設一條縱向施工縫，板寬3.75 m，縱向施工縫拉桿由板內橫向鋼筋延伸穿過接縫代替。設有橫縫的路段，橫向縮縫間距要求在8 m～12 m，切縫深度6 cm。縱向鋼筋采用直徑為16 mm的Ⅱ級螺紋鋼筋，橫向間距為10 cm，配筋率為0.745%。橫向鋼筋采用直徑為12 mm的Ⅱ級螺紋鋼筋，縱向間距30 cm。縱向鋼筋布設在距板頂11 cm處，橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下。

考慮到基層不平整，混凝土板下容易出現脫空現象;同時，連續配筋混凝土板頂面要求切縫，需要鋼筋控制裂縫寬度和間距的作用大大降低。

因此，施工過程中有些路段將縱向鋼筋布置在距板底1/3厚處(距板底9 cm處)，并將橫向縮縫間距改為5 m，切縫深度8 cm。

2)復合式路面中連續配筋混凝土結構層的設計。

復合式路面中的連續配筋混凝土結構層，是厚度為17 cm(施工過程中有些改為20 cm厚)或24 cm的C40連續配筋混凝土，設計彎拉強度為5.0 MPa。路面寬度為7.5 m，行車道和超車道之間設一條縱向施工縫，板寬3.75 m，縱向施工縫拉桿由板內橫向鋼筋延伸穿過接縫代替。橫向縮縫間距要求在8 m～12 m。

無仰拱路段，縱向鋼筋采用直徑為16 mm的Ⅱ級螺紋鋼筋，橫向間距為10 cm，配筋率為0.788%;橫向鋼筋采用直徑為12 mm的Ⅱ級螺紋鋼筋，縱向間距30 cm，配筋率為0.222%。縱向鋼筋布設在距板頂7 cm(板厚17 cm)或10 cm(板厚24 cm)處，橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下。

帶仰拱路段，縱向鋼筋采用直徑為12 mm的Ⅱ級螺紋鋼筋，橫向間距為20 cm;橫向鋼筋采用直徑為8 mm的圓鋼，縱向間距25 cm。縱向鋼筋布設在距板頂7 cm(板厚17 cm)或10 cm(板厚24 cm)處，橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下。

3)端部處理。

約束連續配筋混凝土路面端部位移的主要措施，現行《公路水泥混凝土路面設計規范》中有鋼筋混凝土矩形地梁錨固、混凝土灌注樁錨固、寬翼緣工字梁接縫與連續設置脹縫四種。

鋼筋混凝土矩形地梁與混凝土灌注樁造價較高、施工較復雜。脹縫往往是混凝土路面的薄弱環節，容易破損。而寬翼緣工字梁接縫，也容易損壞，主要原因之一是國內沒有專門生產用于連續配筋混凝土端部錨固的工字鋼梁，國內市場上的標準H型鋼翼板過寬、腹板較薄和鋼材強度偏低。廣西高速公路的連續配筋混凝土復合式瀝青混凝土路面采用橋梁毛勒伸縮縫裝置作為端部處理。

4)連續配筋混凝土板施工工藝。

采用滑模攤鋪機鋪筑隧道內的水泥混凝土路面，廣西在國家主干線上的各條高速公路積累了豐富的經驗，多座隧道都使用滑模攤鋪，效果良好。廣西高速公路主線采用瀝青路面，隧道內的水泥混凝土路面比較少，且很分散，加之都是連續配筋混凝土路面，采用滑模攤鋪機攤鋪，施工難度很大。

因此，部分高速公路隧道內連續配筋水泥混凝土板采用三輥軸機組施工。

a.模板安裝。

模板采用剛度足夠的鋼制模板。鋼模的高度比路面設計厚度略低3 mm～5 mm，長度為3 m。模板上預留拉桿插入孔，并焊接5 cm左右的定位套管，插入孔和套管孔的直徑約大于拉桿外緣3 mm。模板的加工精度符合JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技術規范表7.2.1。依據JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技術規范第7.2.2條的技術要求安裝模板。安裝模板時，每米模板設置一個支撐固定裝置，模板垂直度用墊木楔調整，用鋼釬固定。

b.鋼筋布設。

在基層或路側，按設計圖紙預先準確標記出起訖點、有傳力桿縮縫、鋼筋網、路面板等的具體位置。確定路面板位置時，可采用掛線或直接用油漆在基層頂面劃線。確定鋼筋網的位置時，根據設計的鋼筋間距在基層頂面直接用粉筆或油漆標示。

縱向鋼筋每隔30 m，采用綁扎方式連接，30 m內采用焊接方式連接。雙面焊不小于5d(鋼筋直徑)，單面焊不小于10d，綁扎搭接長度不小于35d。縱向鋼筋在同一橫斷面上不得有兩個焊接或綁扎接頭，相鄰鋼筋的焊接或綁扎接頭分別錯開50 m和90 cm。

橫向鋼筋置于縱向鋼筋之下，綁扎在一起。鋼筋網的定位必須準確，特別是在板的厚度方向。為了確保在混凝土拌合物壓力、鋼筋自重及振搗作用下鋼筋網不下陷，施工過程中鋼筋熱脹冷縮、振搗等水平推力作用下支架不被推倒，試驗段采用“Ω”形狀的鋼筋支架，采用梅花形布置，約5個/m2。

鋼筋網的安裝質量遵照JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技術規范第8.1.4條執行。

鋼筋網及支架的布設見圖3。

圖3 鋼筋布置圖

c.混凝土鋪筑。

采用混凝土罐車運輸、排式振搗機振搗、直徑168 mm輥軸的三輥軸儀整平。以30 m長度為一個施工段進行布料、振搗、整平等作業。施工技術要求按JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技術規范第7.3節和第8.1.5條執行。采用節水保濕養護膜覆蓋養生，并應及時切縫。對27 cm厚的連續配筋混凝土表面層，養生14 d后，采用桁架式刻槽機做抗滑構造。

［1］ JTG D70-2004，公路隧道設計規范［S］.

［2］ 黃成光.公路隧道施工［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］ JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技術規范［S］.

［4］ JTG D40-2003，公路水泥混凝土路面設計規范［S］.

［5］ 吳善周，鐘夢武.耒宜高速公路路面深化設計［J］.中國公路，2002(1):50-55.

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