高速公路隧道水泥混凝土路面施工技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新

賀 曉 麗

(山西路新通交通工程有限公司，山西 太原 030000)

高速公路隧道水泥混凝土路面施工技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新

賀 曉 麗

(山西路新通交通工程有限公司，山西 太原 030000)

針對(duì)高速公路隧道路面施工，在了解隧道路面建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分別從工藝技術(shù)和材料結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面入手，深入分析和總結(jié)幾年來(lái)我國(guó)隧道路面施工技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新，并在闡述技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新效果的基礎(chǔ)上，提出了不足和改進(jìn)措施，為更好的建設(shè)隧道路面提供技術(shù)依據(jù)和參考。

高速公路，隧道，水泥混凝土路面，施工技術(shù)

高速公路隧道是陸地高速交通系統(tǒng)的重要組成部分，其施工技術(shù)、工藝、材料與結(jié)構(gòu)始終是業(yè)內(nèi)人員關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是近幾年隧道路面施工技術(shù)得到飛快的創(chuàng)新和進(jìn)步，出現(xiàn)了居于國(guó)際領(lǐng)先水平的新技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)，為隧道的發(fā)展與擴(kuò)建，降低工程建設(shè)造價(jià)，延長(zhǎng)隧道使用壽命都起到了重要的作用。

1 工藝技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新

作為公路工程重要控制性工程，隧道路面質(zhì)量好壞對(duì)線(xiàn)路暢通性、減少或避免由翻修造成的堵塞有重要影響。在我國(guó)，對(duì)隧道路面施工而言，其與野外路面基本相同，工藝技術(shù)都經(jīng)歷了兩次較大的進(jìn)步和轉(zhuǎn)變，第一次為從小機(jī)具轉(zhuǎn)變成三輥軸機(jī)組；第二次為向滑模攤鋪方向的轉(zhuǎn)變[1]。

1.1滑模攤鋪

1)零位攤鋪。該攤鋪方式是指攤鋪面和攤鋪機(jī)的履帶底部處在相同的高程，基于此攤鋪模式，僅需對(duì)攤鋪機(jī)兩邊模板進(jìn)行拆除，就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)攤鋪。考慮到履帶主要在邊溝蓋板表面行走，所以蓋板應(yīng)進(jìn)行配筋與加厚，以此穩(wěn)定支撐機(jī)械重量。

2)下位攤鋪。該攤鋪方式是指攤鋪面處于履帶底部下方，因擠壓板實(shí)際問(wèn)題無(wú)法調(diào)整至履帶底部的西方，加之在邊溝的設(shè)計(jì)高程相對(duì)較高的狀況下，應(yīng)優(yōu)先考慮這一方法。在利用此法進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)對(duì)擠壓板懸掛高度進(jìn)行調(diào)整，以滿(mǎn)足施工要求。

1.2技術(shù)指標(biāo)

1)彎拉強(qiáng)度。在我國(guó)，隧道路面實(shí)際彎拉強(qiáng)度和野外路面相當(dāng)，通過(guò)鉆芯實(shí)測(cè)，路面的彎拉強(qiáng)度均值可保持在6.5 MPa～7.3 MPa范圍內(nèi)，最大偏差系數(shù)不超過(guò)10%，絕大多數(shù)情況下都可以穩(wěn)定在5%～8%。這已經(jīng)是很高的數(shù)值，無(wú)論是彎拉強(qiáng)度均值還是它的偏差系數(shù)，都達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。通用指導(dǎo)思想為采用雙摻技術(shù)，對(duì)普通路面所用水泥混凝土實(shí)施改造，提高性能與耐久性的同時(shí)，大幅調(diào)高彎拉強(qiáng)度。其中，雙摻技術(shù)即同時(shí)摻加高效減水劑與粉煤灰。

2)平整度。目前，我國(guó)隧道路面在靜態(tài)情況下的平整度，除了可以滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范提出的要求，還能滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)條件下W值不超過(guò)1.2的要求，實(shí)測(cè)結(jié)果通常保持在0.6～1.1范圍內(nèi)。由此可見(jiàn)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)隧道路面平整度已達(dá)到相對(duì)較高的標(biāo)準(zhǔn)，居于國(guó)際領(lǐng)先水平[2]。

3)使用壽命。從我國(guó)大規(guī)模應(yīng)用滑模攤鋪開(kāi)始算起，現(xiàn)今已建成百余座隧道路面，根據(jù)調(diào)查與統(tǒng)計(jì)結(jié)果，這些路面基本未出現(xiàn)破損，也沒(méi)有進(jìn)行翻修的記錄。由此可知，即便在當(dāng)前超載運(yùn)輸十分嚴(yán)重的現(xiàn)狀下，按照比規(guī)范厚度大的標(biāo)準(zhǔn)，采用了雙摻技術(shù)制成的新型水泥混凝土，以及利用新滑模技術(shù)攤鋪而成的新路面，具有著很長(zhǎng)的使用壽命，實(shí)現(xiàn)十年內(nèi)無(wú)翻修目標(biāo)。而對(duì)于野外路面而言，由于受到路基及水分等因素的影響，導(dǎo)致其最多十年就需要進(jìn)行大規(guī)模修理或改建了。

2 材料結(jié)構(gòu)進(jìn)步和創(chuàng)新

2.1貧混凝土透水基層的創(chuàng)新應(yīng)用

因我國(guó)隧道路面的不同結(jié)構(gòu)層始終未能形成統(tǒng)一的技術(shù)依據(jù)與規(guī)范，所以大多數(shù)建設(shè)者只能根據(jù)自己的理解，采用完全不同的層次和結(jié)構(gòu)。針對(duì)巖質(zhì)隧道的路面結(jié)構(gòu)，通常使用厚度為15 cm的碎石墊層找平超挖平面或者是局部碎石層，基層一般為強(qiáng)度較低的水泥混凝土；針對(duì)土質(zhì)隧道的路面結(jié)構(gòu)，通常選用和野外相同的結(jié)構(gòu)與厚度。

事實(shí)上，野外路面和隧道路面是存在一定差別的，尤其是路面排水方面，我國(guó)很多隧道建設(shè)人員注意到了路面排水所具有的重要意義以及對(duì)壽命和承載力造成的直接影響，但設(shè)計(jì)位于路面底端的排水與滲透設(shè)施基本上和野外路面完全相同，仍然選用盲溝等設(shè)施。在設(shè)置這種盲溝時(shí)，通常是等距設(shè)置，一般不會(huì)設(shè)置在洞體的裂隙和破碎帶，不僅無(wú)法起到基本的排水與滲透作用，還會(huì)對(duì)路面穩(wěn)定性造成影響，甚至使其出現(xiàn)早期破損[3]。

針對(duì)巖體中地下水實(shí)際滲透流線(xiàn)高程比底面高的隧道，我國(guó)第一次應(yīng)用貧混凝土透水基層，僅對(duì)縱向邊緣上的明溝與暗流進(jìn)行保留，取消橫向盲溝，通過(guò)對(duì)水流水力的精準(zhǔn)測(cè)算，只在水流量相對(duì)較大的裂隙與破碎帶按照要求設(shè)置橫向盲溝。此次設(shè)計(jì)是針對(duì)這種特殊隧道的創(chuàng)新，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)除了能保障路面穩(wěn)定性，還能對(duì)路面整體排水能力進(jìn)行有效改善。據(jù)此不難看出，貧混凝土透水基層憑借其優(yōu)良的性能，必定在隧道路面施工中得到廣泛應(yīng)用。

2.2鋼纖維補(bǔ)強(qiáng)路面

在我國(guó)，尤其是廣東省的隧道路面中，有將近50余座隧道采用的是鋼纖維路面。通過(guò)深入的分析與對(duì)比，國(guó)內(nèi)隧道路面并未普及鋼混路面，其主要原因?yàn)閹r石隧道有著較為穩(wěn)固的底面，幾乎不會(huì)發(fā)生垂直沉降與變形，在工程設(shè)計(jì)中不需要對(duì)路面進(jìn)行配筋。最為關(guān)鍵的是，如果在全長(zhǎng)隧道都進(jìn)行路面配筋，則無(wú)論是布料還是運(yùn)輸都將面臨極大的困難，避免施工車(chē)輛對(duì)鋼筋網(wǎng)造成碾壓是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。然而，若采用鋼纖維路面配合滑模攤鋪與布料，則與傳統(tǒng)路面施工有很大的不同，新型滑模攤鋪不僅方便快捷，而且在鋼纖維的作用下可有效提高加強(qiáng)路面的作用[4]。

根據(jù)現(xiàn)行路面規(guī)范要求，若路面采用鋼纖維，則可在原厚度標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上減少1/3厚度。然而，在實(shí)際施工過(guò)程中，這種做法不僅沒(méi)有必要，而且還難以實(shí)現(xiàn)。隨著對(duì)隧道的不斷開(kāi)挖，根據(jù)路面的設(shè)計(jì)厚度，應(yīng)留出至少26 cm的厚度。基于此，在進(jìn)行鋼纖維路面施工時(shí)，可采用創(chuàng)新性理念，即鋼纖維補(bǔ)強(qiáng)路面。這一路面最大的特點(diǎn)在于無(wú)需對(duì)設(shè)計(jì)板厚進(jìn)行更改，并采用小于規(guī)范要求的摻量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)鋼纖維混凝土而言，為滿(mǎn)足彎拉強(qiáng)度及使用壽命要求，其纖維摻量應(yīng)保持在40 kg/m3～70 kg/m3范圍內(nèi)，在造價(jià)和施工方便性方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.3高強(qiáng)有機(jī)纖維以及和鋼纖維的復(fù)配

在隧道工程中，無(wú)論采用的是鋼纖維路面，還是鋼纖維補(bǔ)強(qiáng)路面，它們都具有統(tǒng)一的優(yōu)點(diǎn)：路面結(jié)構(gòu)自身得到有效補(bǔ)強(qiáng)，尤其是耐久性、抗沖擊能力與疲勞壽命。同樣的，也存在一定缺陷：其一，造價(jià)較高，相比普通路面造價(jià)高將近一倍；其二，有發(fā)生鋼纖維裸露的風(fēng)險(xiǎn)，一旦裸露將造成車(chē)輛爆胎等事故，存在一定安全隱患。

為解決以上問(wèn)題，我國(guó)新開(kāi)發(fā)出可以取代鋼纖維材料的耐堿玻璃纖維，特別是在我國(guó)一處長(zhǎng)達(dá)10 km的隧道中，第一次應(yīng)用了具有高模量與高強(qiáng)度的聚丙烯腈路面，同時(shí)在此基礎(chǔ)上融入了滑模施工方法[5]。

如果隧道采用的是新型纖維路面，則其彎拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不能小于6.0 MPa，即標(biāo)準(zhǔn)的鋼纖維路面，而采用滑模攤鋪時(shí)，其強(qiáng)度應(yīng)在7.0 MPa以上。通過(guò)試驗(yàn)可知，有很大一部分有機(jī)纖維無(wú)法滿(mǎn)足這樣的要求，需要和鋼纖維或者是其他纖維進(jìn)行配合使用，確保不同纖維可以實(shí)現(xiàn)各司其職。高效減水劑和鋼纖維主要用于提高路面抗沖擊能力、彎拉強(qiáng)度和疲勞壽命，而有機(jī)纖維則在保證路面有較強(qiáng)抗開(kāi)裂能力方面發(fā)揮重要作用。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)高速公路隧道工程歷經(jīng)多年發(fā)展，其施工技術(shù)水平得到了質(zhì)的飛躍，尤其是在隧道路面方面，無(wú)論是工藝技術(shù)還是材料結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了創(chuàng)新優(yōu)化，比如滑模攤鋪技術(shù)、貧混凝土透水基層、鋼纖維補(bǔ)強(qiáng)路面和高強(qiáng)有機(jī)纖維及其復(fù)配技術(shù)等。

[1] 葉 敏.論公路施工中混凝土路面施工技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016(13):236.

[2] 鄭坤平.微表處技術(shù)在隧道水泥混凝土路面抗滑恢復(fù)中的應(yīng)用[J].交通世界(建養(yǎng)·機(jī)械)，2012(8):67-69.

[3] 呂文江，袁卓亞，劉開(kāi)平，等.水鎂石纖維混凝土在高速公路隧道路面中的應(yīng)用試驗(yàn)研究[J].公路，2012(12):179-182.

[4] 傅 智，羅 翥，趙尚傳，等.粵贛高速公路水泥混凝土路面施工新技術(shù)[J].廣東公路交通，2014(2):1-5，11.

[5] 田豐盛.高速公路水泥混凝土路面滑模施工新進(jìn)展[J].交通世界(工程技術(shù))，2015(7):78-79.

Theprogressandinnovationofcementconcretepavementconstructiontechnologyofhighwaytunnel

HeXiaoli

(ShanxiLuxintongTrafficEngineeringLimitedCompany,Taiyuan030000,China)

According to the pavement construction of highway tunnel, based on understanding the construction status of tunnel pavement, this paper respectively from the progress technology and material structure two aspects, deeply analyzed and summarized the progress and innovation of the tunnel pavement construction technology in China in recent years, and based on the elaboration of technology progress and innovation effect, put forward the deficiencies and improvement measures, provided technology basis and reference for better construction of tunnel pavement.

highway, tunnel, cement concrete pavement, construction technology

1009-6825(2017)28-0136-03

2017-07-27

賀曉麗(1979- )，女，工程師

U416.216

A