公路隧道混凝土路面濕滑處治的分析研究

文/龔勛 湖南省高速公路建設(shè)開發(fā)總公司株洲管理處 湖南株洲 412000

1、引言

因公路隧道空間狹窄，車輛閃避困難，同時受光照影響與駕駛員本能制動等影響，對于隧道內(nèi)路面抗滑性的要求更高。工程實踐表明，水泥混凝土路面長期運營，車輪對路面的反復(fù)碾壓，同時在水損、污染等外部影響下，路面抗滑性急速退化。據(jù)統(tǒng)計，隧道水泥混凝土路面運營2～4年后抗滑性能就已超出路面安全規(guī)定范圍，立面刻槽被抹平，非刻槽部位光滑，呈“鏡面化”特征，為此需加強路面養(yǎng)護和修整。

2、公路隧道混凝土路面抗滑機理與性能衰退特征

2.1 抗滑機理

水泥混凝土路面抗滑性能主要取決于表面紋理，1987年世界道路協(xié)會（PIARC）依據(jù)紋理振幅與波長將路面紋理分為四類，分類與形成原因如表1所示。紋理不同，對于路面抗滑性能的作用也有所差異，其中路面的宏觀構(gòu)造和細(xì)觀構(gòu)造對于路面的抗滑性能的影響較大，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：細(xì)觀構(gòu)造可為路面提供基本的抗滑力，在刺破路面附著的薄層水膜后控制路面與輪胎間的接觸，在車輛緩速行駛時路面的抗滑作用突出；宏觀構(gòu)造會使輪胎橡膠變形，遲滯能量損失嚴(yán)重，摩擦力提高[1]。

2.2 抗滑性能衰退特征

公路隧道水泥混凝土路面抗滑性能衰退曲線呈為非線性指數(shù)關(guān)系，可采用Asymptotic模型表達(dá)抗滑性能衰減過程，如下：

式中： y—抗滑指標(biāo)值； A、B、C—常數(shù)；x—軸載作用次數(shù)。

表1 水泥混凝土路面紋理分類方式與形成原因

抗滑衰減模型特征如下：（1）抗滑水平初值A(chǔ)+C，當(dāng)軸載作用次數(shù)x為0時，則y=A+C，則為路面建成后的抗滑值，抗滑值大小與路面構(gòu)造方式相關(guān)；（2）衰減終值C，當(dāng)軸載作用次數(shù)x趨于∞，則y=C，則抗滑指標(biāo)衰減終值，即表示路面經(jīng)過車輪反復(fù)磨耗，路面趨于光滑，而抗滑性能接近平衡狀態(tài)，抗滑指標(biāo)變化幅度較小，但是基本穩(wěn)定；（3）衰減幅度A，即衰減初值與衰減終值間的抗滑指標(biāo)變化范圍；衰減速率B，即為從衰減初值恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的快慢程度。

相關(guān)學(xué)者對刻槽型路面、拉毛型路面與壓槽型路面抗滑性能衰減規(guī)律與衰減曲線進行擬合分析，采用Asymptotic模型和試驗曲線有較高相關(guān)性，擬合結(jié)果如表2所示。

表2 隧道一般路段衰減模型回歸參數(shù)

3、公路隧道混凝土路面濕滑處治的必要性

隧道是一種封閉式空間構(gòu)造，隧道內(nèi)的空氣濕度較大，路面濕滑，表層污染也十分嚴(yán)重。水泥混凝土路面因為強度較高，耐火與耐久性突出，在隧道路面中的應(yīng)用廣泛。因為隧道內(nèi)空間狹窄，能見度較低，交通事故多發(fā)，會造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟損害[2]。公路隧道交通事故發(fā)生率和路面的抗滑性能密切相關(guān)，所以，公路隧道保持良好的抗滑性能，盡量縮短汽車剎車的距離，降低交通事故的發(fā)生率，尤其是惡性重大交通事故，才能維護人民生命財產(chǎn)安全。

4、實例分析公路隧道混凝土路面濕滑原因及處治對策

雙井隧道位于醴陵市雙井村境內(nèi)，隧道軸向走向方位角為175°，屬微丘地貌，地形起伏較大，斜坡自然坡度為25°～55°，隧道范圍內(nèi)中線地面高程為141.1m～204.1m，最大相對高差63m，隧道區(qū)僅有山路通過，交通條件較差，本隧道位于R=4600的園曲線上，路面不設(shè)超高，僅設(shè)置2%單面坡，本隧道為雙面四車道高速，設(shè)計速度100Km/h。

4.1 濕滑原因

該隧道因運營時間較長，濕滑現(xiàn)象嚴(yán)重，對其原因進行分析，主要如下：（1）隧道運營時間較長，路面刻紋被逐漸抹平，摩擦系數(shù)下降，車輛剎車水會造成路面濕滑；（2）夏季隧道內(nèi)陰涼，和外部溫差過大，隧道內(nèi)壁出現(xiàn)大量水霧，水霧凝結(jié)成水滴，后下落至路面；（3）路面滲水，滲水現(xiàn)象出現(xiàn)于該路面的施工縫及拱腳位置，共有14處，原因為襯砌內(nèi)的環(huán)向排水盲管和縱向排水管道排水不暢，水流不能匯入底部排水邊溝中，集中于拱腳部位，水壓增大后滲出。

4.2 濕滑處治對策

4.2.1 隧道通風(fēng)

根據(jù)該隧道返潮濕滑情況來看，需在隧道中增加射流風(fēng)機數(shù)量，在豎井中架設(shè)射流風(fēng)機，改變自然風(fēng)風(fēng)向。同時，需定期開啟橫洞卷閘門，實現(xiàn)了兩主洞內(nèi)風(fēng)流自然循環(huán)，確立了“以自然風(fēng)為主、機械風(fēng)為輔”通風(fēng)模式，提高了隧道內(nèi)通風(fēng)換氣標(biāo)準(zhǔn)，最大程度地外排洞內(nèi)濕氣，有效避免了水霧的產(chǎn)生。

4.2.2 微銑刨處治

施工單位對銑刨機刀頭進行比選后選擇674把刀頭間隔一組進行拆除，并預(yù)留337把刀頭進行施工。銑刨深度按照1～1.5cm深度進行控制，起步與結(jié)束操作速度控制在2m/min左右，保證與兩端路面的平穩(wěn)順接。正常銑刨路段，操作速度需控制在4m/min～5m/min左右，同時安排專人觀察深度變化，避免出現(xiàn)“白皮”現(xiàn)象。銑刨機刀頭8000m2～10000m2更換一次。需注意的是，微銑刨處治過程中需產(chǎn)生大量灰塵，需做好除塵工作。對于銑刨機的使用，需嚴(yán)格控制水量，協(xié)調(diào)好銑刨機、清掃車、灑水車與人工操作，并配置好隧道內(nèi)的風(fēng)機、照明與指示燈。另外，公路管理處定期對沉沙井進行清理，保證隧道內(nèi)排水系統(tǒng)通暢[3]。

4.2.3 NovaChip超薄罩面施工

該工程選用專用攤鋪機械Novapaver進行施工，粘層油NovaBond灑布溫度控制在60℃～80℃，對灑布量進行準(zhǔn)確計算，保證路面NovaChip超薄罩面瀝青混合料攤鋪均勻。超薄罩面施工前，需提前0.5h～1h預(yù)熱熨平板，溫度需高于100℃。攤鋪時合理設(shè)置熨平板振搗和夯錘壓實設(shè)備的振動頻率、振幅。攤鋪機運行速度需控制在10m/min～12m/min范圍內(nèi)，攤鋪需持續(xù)進行，避免材料離析，保證路面平整。若混合料出現(xiàn)波浪、離析、裂縫等問題，則需停止施工調(diào)整施工方案。為保證攤鋪質(zhì)量，施工單位通過試鋪試壓確定了NovaChip超薄罩面松鋪厚度，攤鋪機螺旋布料器兩側(cè)保持有不少于送料器2/3高度的混合料。每天攤鋪結(jié)束后，按照操作規(guī)程組織人員清洗乳化瀝青噴灑裝置，防止NovaBond破乳堵塞噴嘴。縱向施工接縫需與行車方向保持平行關(guān)系，不得出現(xiàn)波浪式曲線。攤鋪完成后，用竹耙將縱向施工接縫推成與地面成90度的立面。

4.3 施工效益

該隧道自通車以來發(fā)生多起交通事故，嚴(yán)重影響隧道管理部門的正產(chǎn)工作，也對人民群眾的出行造成威脅。該工程編制的路面濕滑處治方案（隧道通風(fēng)+微銑刨處治+NovaChip超薄罩面施工）改善了雙井隧道內(nèi)水泥混凝土路面的平整度、抗滑性能與交通服務(wù)水平，提高了行車的安全性與舒適度，社會效益顯著。

結(jié)語:

綜上所述，隨著高速公路隧道運營時間的增長，隧道內(nèi)水泥混凝土路面的抗滑性能日益衰退，為保證行車安全與舒適，需及時處理路面濕滑問題。自然通風(fēng)有效改善了隧道內(nèi)的空氣環(huán)境，避免內(nèi)壁形成水霧；微銑刨與超薄罩面處治強化了路面的抗滑性能。但是處治過程中，需注意材料的選擇和施工，確保材料性能，從而為路面修復(fù)奠定基礎(chǔ)。實踐表明，本文所述工程采用的隧道通風(fēng)+微銑刨處治+NovaChip超薄罩面施工方案可行有效，具有推廣應(yīng)用價值。