淺談隧道內路面的選擇

圣小艷

（山西交通職業技術學院，山西 太原 030031）

1 概述

20世紀80年代以來，我國公路建設迅速發展，已成為世界上公路隧道數量和長度最多的國家，但是隧道內路面并沒有得到足夠的重視，僅是考慮安全性和耐久性，初始全部都采用了水泥混凝土路面，配筋水泥混凝土路面由于造價高采用很少，瀝青路面考慮洞內發生火災時瀝青易燃且燃燒放出毒煙霧對人員和隧道都構成安全威脅基本沒有采用。目前，水泥混凝土路面因抗滑性和耐磨性降低較快，導致隧道內交通事故多發已成為隧道運營的一處惡痛，隧道內水泥混凝土路面的安全問題突顯且不好處理。瀝青路面抗滑性和耐磨性好，且養護維修方便，隨著瀝青阻燃技術的發展，瀝青路面現在被隧道內路面采用的越來越多。因此，隧道路面類型的選擇一直是一個較為有爭論的問題，筆者核心就是材料性能和使用性的安全問題爭論。

2 安全性和耐久性因素

2.1 水泥混凝土路面的抗滑性

對于水泥混凝土路面來說，安全性的技術難點是保證路面的抗滑性和耐磨性。為了保證車輛在行駛中能及時剎車和防止側滑，通過在混凝土表面刻槽或壓槽增加路面表面的摩擦系數來提高抗滑性，現在主要采用刻槽方法。刻槽分縱向刻槽和橫向刻槽[1]，隧道內路面應采用縱向刻槽[2]。縱向刻槽能增加轉向摩擦力，利于方向控制，從而有效地降低事故，故從提高行車安全角度，對于長大隧道、陡坡隧道等車輛易發生側滑的路段，應首選縱向刻槽。縱向刻槽路面的橫向力系數要高于橫向刻槽路面約12.5%，相比橫向刻槽路面具有更好的橫向防側滑性能、抗滑持久力，縱向防滑方面也能達到優良抗滑路面的標準，且比橫向刻槽路面噪聲低，利于提高隧道行車的舒適性。因輪胎與路面的接觸面不同，縱向刻槽水泥混凝土路面耐磨能力高于橫向刻槽路面。

2.2 路面的噪聲

隧道內是一個相對封閉的環境，洞內的噪聲比隧道外要高許多，特別是長大隧道中，時間長會使駕駛員覺得煩躁和緊張，所以，隧道內噪聲低相比洞外更重要。隧道內噪聲按來源有汽車運行發出的噪聲（包含發動機等機械部件噪聲、喇叭聲、車體的振動噪聲和制動噪聲）、輪胎與路面相互作用的噪聲、車身與空氣相對高速運動而產生的空氣動力性噪聲。通過隧道內構造能減少噪聲的方法就是改善路面結構降低輪胎與路面摩擦產生的噪聲。現在已經證明，瀝青路面的隧道內噪聲值要小于水泥混凝土路面的隧道內噪聲值。現在具有代表性的低噪聲瀝青路面種類主要有OGFC（開級配排水式瀝青磨耗層）和SMA（瀝青瑪蹄脂碎石混合料）路面[3]，都具有較好的降噪效果，但是它們降低的主要是車外的噪聲，對于車內噪聲的改善不大。綜上所述，可知隧道內采用低噪聲路面的目的與隧道外道路不完全相同，還要考慮車內的感受，隧道路面的噪聲、耐久、抗滑等應該綜合考慮。

2.3 路面的色彩

我國長期以來，道路路面只有兩種顏色，即白色的水泥混凝土路面和黑色的瀝青路面，我國城市道路建設將彩色瀝青路面引進才改變了這種情況。國外發達國家的彩色路面鋪裝技術已經相當成熟，并大量應用。我國采用的彩色路面不多，是因給路面增色是在已經滿足使用要求外的增加內容，為額外投資，費用上相比標志標線要貴一些，施工也麻煩了一些。但是經大量實踐證明，彩色路面在視覺上對心理的沖擊效果非常大，對駕駛員的警示和提醒作用要比標志標線的效果好的多，特別是在特殊段落采用效果明顯。彩色路面可以起到以下的作用：

a）誘導車流使交通管理直觀化 不同路段和車道鋪筑不同色彩的車道代替標線來區分其功能，要比在車道上劃標志線好，能增加道路的通行能力。

b）增強注意力提高出行安全性 在隧道入口及出口段，采用不同色彩路面，使之清新醒目，自然地給駕駛員提醒信號，增強行車的安全性。瑞典在阿爾卑斯山上的某些危險的路段涂上了紅顏色來警示小心駕駛，使交通事故減少了85%～90%。經研究，鋪裝紅色等警示路面，駕駛員則會變得小心謹慎。

c）緩解疲勞提高出行舒適性 彩色路面豐富的色彩能刺激駕駛員大腦，緩解駕車疲勞程度、保持良好情緒、降低事故隱患。

d）提高路面亮度 采用亮色鋪裝提高隧道內路面的亮度，提高行車安全性。黃色明視度高，視覺穿透性強，有較遠地方就能看到的特點，常用來警告危險和提醒注意，隧道采用黃色瀝青路面可以顯著提高照明效果，提高行車的安全性。亮色瀝青鋪裝也可以通過采用反光率較高的亮色骨料與無色瀝青結合料形成，同樣可以有效增加路面亮度，例如瀝青路面的填充材料中加入玻璃珠，能提高路面的光反射效果。

3 路面類型

3.1 瀝青路面

目前國內外，隧道內采用的瀝青路面有復合式路面、改性瀝青復合式路面、薄層復合式路面。我國隧道內采用瀝青路面都是從國外引進和發展的，現在應用的有復合式路面、改性瀝青復合式路面，薄層復合式路面還沒有采用。由于高分子材料阻燃技術現已發展成一門比較成熟的科學，將該技術應用到瀝青阻燃中來，使瀝青阻燃技術很快成熟，推動了瀝青路面在隧道中的應用。國內外眾多試驗說明，阻燃劑在瀝青改性過程中不會降低改性瀝青的性能，且生產工藝簡單，實現了阻燃改性瀝青的工業化生產。瀝青優良的阻燃性和使用性能夠大大減少交通事故帶來的損失。

薄層復合式路面是日本公路建設行業的一種最新路面結構，為了減少投資，其較原結構的復合式路面，可節約費用約33%。薄層復合式路面就是將傳統的復合式路面的上面層和中面層2層變為1個結構層的結構形式，瀝青面層厚度減半，見圖1。在保證路面的耐久性、行車舒適性不變時，薄層復合式路面可以降低造價，將可能成為今后廣泛采用的路面型式。

圖1 路面圖（單位：cm）

3.2 水泥混凝土路面

我國隧道內路面采用的主要是普通水泥混凝土路面、鋼筋混凝土路面、連續配筋混凝土路面，鋼纖維混凝土路面目前在公路路面方面采用的較少。現在，特別是在重工業和礦場能源為經濟基礎的地方，重載車輛比例的增加和載重重量的變大，使路面較早出現龜裂、破損以及斷板等問題，需要新的路面技術來減少保養和維修費用，提高公路的通行能力。鋼纖維混凝土路面能較好地解決這個問題，將鋼纖維摻入混凝土中改變了混凝土的脆性破壞形態，能顯著地提高混凝土抵抗裂縫和抑制裂縫擴展的能力，有效地減少路面的錯臺和斷板等破壞現象，但由于使用了高標號水泥，對其養護也提出了更高要求。鋼纖維混凝土的耐磨性是比較好的，其施工相對簡單快速，相比其他水泥混凝土路面，筆者認為鋼纖維混凝土路面作為隧道路面材料具有發展前景。

4 路面的合理選擇和建議

隧道內空氣流動性比洞外差，汽車尾氣的煙霧在隧道內會有一定的聚集，導致隧道內溫度、濕度、空氣中煙霧、災害危險源等與洞外相比都不同。由于隧道內空間是一定的，對路面的施工和質量也有影響。因此，隧道內環境與外面有許多的差別。所以，合理的隧道路面是必須滿足正常的洞外路面要求外，還要滿足特殊環境下的耐磨性和安全性要求。

針對隧道路面特殊的工作條件，從反光性、燃燒性、平整度、抗滑性能、耐磨性能及修復難易程度等多個方面對瀝青和水泥兩種路面進行綜合評價，詳見表1，可以看出瀝青路面基本各方面都優于水泥混凝土路面，亮色路面和瀝青阻燃技術將其反光性不好和易燃的缺點已經基本上被克服，只是因費用較高被采用的少。

表1 水泥混凝土路面與瀝青路面相比較

2000年以前我國隧道路面主要是水泥混凝土路面，隧道外部則多為瀝青路面。21世紀來中短隧道與洞外一致，采用瀝青路面；長隧道采用洞口段不短于300 m采用瀝青路面與洞外一致[4]，中間采用水泥混凝土路面。現在，因瀝青路面的優點和阻燃技術在瀝青混凝土中的成熟，好多長隧道都采用了阻燃改性瀝青路面。因此，筆者認為長度小于3 000 km的單向行駛的隧道都可以采用瀝青路面，長度小于1 000 km的單洞雙向行駛的隧道都可以采用瀝青路面。

對于提高現有隧道內水泥混凝土路面抗滑性能，采用的措施一定要方便、易行且快速。對于中短隧道建議是在原水泥混凝土路面上加罩一層瀝青混凝土或樹脂類材料罩面，厚度在2～4 cm，筆者認為薄層復合式路面在今后水泥混凝土路面改造中將會發揮非常重要的作用；對于長的隧道，應以二次刻槽的方法來恢復路面抗滑力為主，對于損壞較為嚴重的面板要更換。

5 未來隧道內路面展望

在建設和諧社會的今天，隨著經濟文化和人民生活水平的不斷提高，公路使用的安全、舒適、美觀方面的要求必將成為未來的發展方向，公路隧道技術也將不斷創新發展來滿足各方要求。以前隧道內路面鋪裝仍主要局限于水泥混凝土，但是現在水泥混凝土路面已經很難滿足隧道路面發展的要求。由于瀝青路面技術的快速發展和成功應用，已經逐漸成為隧道路面發展的主要方向。因此，隨著瀝青路面施工技術、阻燃技術的進步，彩色路面、降噪聲路面、薄層復合式路面等新式瀝青路面迅速發展和成熟，隧道中采用瀝青路面具有更好的安全性和舒適度，瀝青路面將逐漸取代水泥路面成為隧道內的主要路面結構。