無(wú)龍骨干掛瓷板技術(shù)在公路隧道裝飾中的應(yīng)用

張兆杰, 楊 楓, 鄭金龍, 譚昌建, 田志宇

(1.四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院, 四川成都 610041; 2. 四川川西高速公路有限責(zé)任公司, 四川成都 610041)

1 依托工程概況

(1)G213線五指山隧道為單洞對(duì)向行車隧道。2003年8月開(kāi)工建設(shè)，2008年7月通車運(yùn)營(yíng)。五指山隧道起訖樁號(hào)為K28+418～K32+329，長(zhǎng)度為3 911 m。

原設(shè)計(jì)全隧道噴涂防火涂料，2015年1月檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道襯砌表面涂裝開(kāi)裂、剝落、掉塊病害嚴(yán)重，危及行車安全。

(2)雅康高速周公山隧道(右線)為單向行車隧道。2014年9月開(kāi)工建設(shè)，2017年12月底通車運(yùn)營(yíng)。總長(zhǎng)度為4 179 m。

2016年11月，雅康高速公路有限責(zé)任公司為支持四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院牽頭的交通科技項(xiàng)目《公路隧道瓷板干掛裝飾技術(shù)指南》，同意將再建的周公山隧道(右線)作為課題項(xiàng)目試驗(yàn)段。

2 內(nèi)壁裝飾設(shè)計(jì)的選擇原則

隧道屬于永久性地下建筑物，由于洞內(nèi)光線照明相對(duì)較暗、濕度相對(duì)較大、空氣污染相對(duì)嚴(yán)重等因素限制，隧道內(nèi)壁裝飾必須從使用效果、建造成本、施工難度、后期維護(hù)等多個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格要求[1-4]。經(jīng)過(guò)多年工程實(shí)踐，我國(guó)隧道工程界對(duì)內(nèi)部裝飾提出了一些具體指標(biāo)要求：

(1)改善行車環(huán)境。隧道裝飾必須最大程度地改善隧道內(nèi)行車環(huán)境，使洞內(nèi)外景觀相互協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)大的視覺(jué)落差，并盡可能降低過(guò)往車輛產(chǎn)生的噪音。

(2)隧道裝飾表面應(yīng)相對(duì)平滑，形成漫反射表面，能將隧道內(nèi)照明燈光均勻的反射到隧道內(nèi)的各個(gè)角落，使之成為改善和協(xié)助隧道內(nèi)光照效果組成部分，保證洞口與洞內(nèi)光線逐漸過(guò)渡。

(3)隧道裝飾表面要平整光滑，不易吸污。隧道內(nèi)是一個(gè)多灰塵、易污染、相對(duì)濕度高的行車環(huán)境，隧道裝飾應(yīng)不易污染以減少日常維護(hù)量及維護(hù)難度。

(4)隧道裝飾必須經(jīng)久耐用，具有不怕水、耐酸堿及氯化物的腐蝕、抗老化等特性。

(5)隧道裝飾必須具有足夠的耐火性，在高溫下不分解產(chǎn)生大量有毒氣體和煙霧。

此外，隨著近年來(lái)我國(guó)道路網(wǎng)絡(luò)的不斷延伸和人工成本的提高，結(jié)合道路運(yùn)營(yíng)管理現(xiàn)狀，又增加了以下需求：

(1)隧道裝飾應(yīng)適用于機(jī)械化清洗、保潔，能承受沖洗荷載，以降低維護(hù)成本和車道內(nèi)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)(圖1)。

圖1 隧道機(jī)械化清洗

(2)隧道裝飾應(yīng)易于拆裝，以便于維修更換和隧道襯砌病害治理。

(3)隧道裝飾應(yīng)具有更長(zhǎng)的使用壽命和更高的性價(jià)比。

據(jù)調(diào)查在全國(guó)范圍內(nèi)尚無(wú)現(xiàn)成的能滿足上述全部要求的裝飾技術(shù)。

3 內(nèi)壁裝飾方案比選

隨著我國(guó)高等級(jí)公路隧道工程建設(shè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，隧道內(nèi)壁裝飾由原來(lái)單一的混凝土逐漸向功能化、多樣化、人性化的方向發(fā)展，出現(xiàn)了多種裝飾方案。發(fā)展至今大致包括以下幾類：混凝土、防火涂料、瓷板、人造板材、復(fù)合材料鋁板及搪瓷鋼板等。其中混凝土及涂料價(jià)格低廉，但由于其表面粗糙、易污染、不易清洗、光線反射效果差，目前已較少采用；人造板材、復(fù)合鋁板和搪瓷鋼板材料成本過(guò)高，在公路隧道中也極少應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣、性價(jià)比較好的主要是瓷板。

瓷板表面光滑、不易污染、易清洗、光線反射效果好，且具有資源豐富、成本低廉、使用壽命長(zhǎng)、耐磨、防潮、防火、美觀、適宜標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，從材料特性來(lái)說(shuō)最符合隧道裝飾材料的要求，且性價(jià)比優(yōu)異，適合公路隧道大規(guī)模大批次使用。

傳統(tǒng)的公路隧道瓷板裝飾存在一些問(wèn)題：如瓷板規(guī)格小，在汽車高速行駛的環(huán)境中裝飾后沒(méi)有整體感，裝飾效果不佳；還有瓷板采用濕貼工藝，易脫落等。

由于隧道惡劣環(huán)境，為了使瓷板耐污染易清洗，應(yīng)選用吸水率較低的瓷質(zhì)板或炻瓷板(吸水率0.5 %～3 %)。但吸水率低的瓷板不宜采用濕貼方法，因此在建筑上是采用干掛方式。傳統(tǒng)干掛需要安裝龍骨占用空間大，因而建造成本高，同樣不適合在公路隧道裝飾中推廣。

綜上可知，目前的公路隧道內(nèi)壁裝飾材料采用瓷板為佳，但有必要對(duì)施工工藝進(jìn)行改進(jìn)。

4 隧道無(wú)龍骨干掛瓷板裝飾設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)方案

隧道邊墻(檢修道以上3 m弧長(zhǎng)范圍內(nèi))干掛瓷板。瓷板規(guī)格為800 mm×400 mm×12 mm，錨栓規(guī)格為M12×90。干掛瓷板設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

圖2 干掛瓷板設(shè)計(jì)方案

(1)對(duì)襯砌表面平整度較差的，設(shè)計(jì)增加了調(diào)節(jié)角碼(圖3)。

圖3 無(wú)龍骨干掛節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

(2)隨著施工技術(shù)水平的提高，目前高速公路隧道襯砌大多數(shù)都具有較好的平整度。因此設(shè)計(jì)一種不使用調(diào)節(jié)角碼的干掛(圖4)。

圖4 無(wú)龍骨干掛節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

4.2 材料性能要求

(1)瓷板采用亞光釉面炻瓷磚，其性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100《陶瓷磚》的規(guī)定(圖5)。

圖5 棱邊點(diǎn)掛瓷板

(2)瓷板作預(yù)處理，目的是使瓷板形成干掛條件，同時(shí)在瓷板背后增加防爆層，避免瓷板在行車事故中受撞擊碎片飛濺。

(3)錨固件采用擴(kuò)底型錨栓或膨脹螺栓，其性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50728《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。碳素鋼及合金鋼錨栓應(yīng)采取熱浸鍍鋅防腐處理，耐腐蝕性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13912《金屬覆蓋層鋼鐵制件熱浸鍍鋅層技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》的規(guī)定。緊固件及其他五金件應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

(4)掛件采用鋁合金掛件，其厚度不應(yīng)小于4 mm[5]。鋁合金材料的牌號(hào)及其所對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3190《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》的有關(guān)規(guī)定。鋁合金型材應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5237.1～5237.6《鋁合金建筑型材》的規(guī)定，型材尺寸允許偏差應(yīng)達(dá)到高精度(圖6)。

圖6 錨固件、掛件與瓷板組裝

4.3 施工工藝

干掛瓷板施工工序：按設(shè)計(jì)放線→掛點(diǎn)找平→安裝金屬掛件→干掛瓷板→平面微調(diào)→質(zhì)量檢測(cè)→清潔板面。

錨固件安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)錨固件位置y方向允許偏差為2 mm，z方向允許偏差1 mm；

(2)錨固件與襯砌結(jié)構(gòu)連接應(yīng)牢固可靠，其承載力應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

掛件安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)掛件連接應(yīng)牢固可靠，不得松動(dòng)。

(2)掛件位置調(diào)節(jié)適中，并能保證瓷板干掛位置準(zhǔn)確。

瓷板接縫應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)瓷板接縫橫縫寬度10～12 mm，縱縫寬度為2 mm。

(2)瓷板應(yīng)設(shè)置伸縮縫。伸縮縫間距以襯砌施工伸縮縫為參照。伸縮縫寬度3～5 cm。

4.4 實(shí)際效果

2016年10月～2017年1月，四川省交通科技項(xiàng)目《公路隧道瓷板干掛裝飾技術(shù)指南》項(xiàng)目組以G213線五指山隧道和雅康高速公路周公山隧道(右線)試驗(yàn)段為依托工程，完成了無(wú)龍骨干掛瓷板施工及驗(yàn)收，并將瓷板無(wú)龍骨干掛工藝和濕貼工藝進(jìn)行了比較。隧道無(wú)龍骨干掛瓷板實(shí)際效果如圖7所示，五指山隧道濕貼瓷板實(shí)際效果如圖8所示。周公山隧道濕貼瓷板實(shí)際效果如圖9所示。

圖7 干掛瓷板實(shí)際工程圖

圖8 五指山隧道濕貼瓷板實(shí)際工程圖

圖9 周公山隧道濕貼瓷板實(shí)際工程圖

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)工程得知，無(wú)龍骨干掛瓷板具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)根本解決了瓷板脫落問(wèn)題，安裝牢固，能承受施工荷載和沖洗荷載。

(2)維修更換方便，有效降低維護(hù)成本，使隧道長(zhǎng)期保持美觀的效果。

(3)充分利用瓷板圖案色彩豐富的特點(diǎn)，提升隧道整體裝飾效果。

(4)瓷板所形成的漫反射，提升隧道光照度，具有明顯的節(jié)能效果。

(5)利用干掛瓷板背部空間，采用縫隙鏤空，形成一定的降噪效果。通過(guò)縫隙，還可觀測(cè)襯砌的病害情況。

(6)干掛工藝還避免了隧道常見(jiàn)的滲水對(duì)裝飾的污染。

(7)瓷板無(wú)龍骨干掛技術(shù)具有超長(zhǎng)使用壽命，這是其他裝飾技術(shù)不可比擬的，從全生命周期角度看，具有很高的性價(jià)比。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以G213線五指山隧道和周公山隧道試驗(yàn)工程為依托，在公路隧道內(nèi)壁裝飾中首次應(yīng)用了無(wú)龍骨干掛瓷板技術(shù)。該技術(shù)依據(jù)國(guó)家住建部JGJ 321—2014《點(diǎn)掛外墻板裝飾工程技術(shù)規(guī)程》,利用隧道襯砌作支撐，實(shí)現(xiàn)無(wú)龍骨干掛，節(jié)省了成本，提高了安裝維護(hù)效率和設(shè)施完好率，具有很好的適用性、經(jīng)濟(jì)性和積極的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1] 劉明高,馬杰,洪錦.公路隧道內(nèi)壁的裝飾材料的應(yīng)用與選擇[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2009,5(4):757-761.

[2] 黃冠群,曾文斌. 高速公路隧道內(nèi)壁裝飾材料選擇與隧道節(jié)能的探討[J].廣東公路交通,2012(3):57-59.

[3] JTG D70-2004.公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[4] JTG/T D70-2004.公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則[S].北京:人民交通出版社,2010.

[5] JGJ 321-2014.點(diǎn)掛外墻板裝飾工程技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2014.