MRS在桂柳高速公路隧道路面防滑改造中的應用

滿新耀， 王強林， 吳迪

(1.廣西交通投資集團有限公司， 廣西 南寧 530001； 2.廣西柳桂高速公路運營有限責任公司；3.廣東建科交通工程質量檢測中心有限公司)

由于通風效果差、標高受限，隧道內水泥路面的抗滑性能一旦出現衰減，養護維修將十分困難，選擇既能滿足安全需求又適用于隧道特殊使用環境的鋪裝材料成為道路管養部門的一大技術難題。近年來，因薄層環氧罩面(MRS)具有抗滑性能好、鋪裝厚度薄、可常溫施工等特點，在隧道路面和橋面鋪裝中應用較多，能夠顯著提高隧道路面的防滑性能、交通事故率明顯下降，是一種可有效改善隧道路面抗滑性能的鋪裝材料。

桂(林)柳(州)高速公路大端隧道、潮水隧道于2016年11月采用24 cm厚鋼纖維混凝土板進行了全面改造，但因交通流量大，且均位于長大縱坡路段，水泥混凝土路面磨損嚴重，通行安全性變差。2017年10月調查發現，兩座隧道原水泥混凝土路面雖有明顯防滑刻槽，但整體較為光滑，摩擦力相對較小，存在較大安全隱患。為保障廣大司乘人員的安全，急需對隧道路面進行防滑改造。經調研論證，決定采用薄層環氧罩面(MRS)對隧道路面進行處治，以解決隧道路面防滑性能不足的問題。

該文以桂柳高速公路大端、潮水隧道路面抗滑性能提升所使用的薄層環氧罩面(MRS)為研究對象，對MRS的材料性能、工程應用和使用效果進行全面評價，可為同類工程提供相應的參考和借鑒。

1 MRS材料性能研究

1.1 原材料性能評價

MRS的材料特點決定了它需要使用小粒徑的耐磨骨料和高黏結能力的膠結料。受大端、潮水隧道內凈空限制，鋪裝厚度選擇5 mm。膠結料選擇MRS-21型環氧樹脂膠黏劑，是一種無溶劑環保型環氧類膠黏劑，由廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司自主研發，具體技術指標見表1。耐磨骨料粒徑為1.18～4.75 mm，是一種特制骨料，且要求干凈、干燥、表面粗糙、無雜色，具體技術指標見表2。

表1 MRS-21型膠黏劑主要技術指標

表2 耐磨骨料技術指標

1.2 骨料粒徑對抗滑性能的影響

骨料粒徑的大小直接影響路面的宏觀構造，路面“凸起”顆粒與輪胎接觸，導致輪胎橡膠變形而緊密接觸甚至局部包裹，宏觀構造深度越大，則輪胎嵌入越深，所能提供的水平抗滑力越大。但對于超薄抗滑層，骨料粒徑受薄層厚度限制，通常有1～3 mm(2～3 mm占60%以上)，2～4 mm(3～4 mm占60%以上)，3～5 mm(4～5 mm占60%以上)3種粒徑規格，為滿足不同等級的抗滑要求，需研究不同粒徑規格的集料所對應的抗滑性能。

圖1為不同骨料粒徑MRS工后擺值和構造深度隨通車時間的衰變曲線。由圖1可知：MRS的抗滑性能前期衰減較快，之后逐漸趨于穩定。其中，骨料粒徑為1.18～2.36 mm的MRS工后擺值BPN為86，構造深度為2.23 mm，通車7周后擺值BPN為63.7，構造深度為1.59 mm；骨料粒徑為2.36～3.36 mm的MRS工后擺值BPN為88.3，構造深度為2.42 mm，通車7周后擺值BPN為66.5，構造深度為1.81 mm；骨料粒徑為3.36～4.75 mm的MRS工后擺值BPN為90.7，構造深度為2.68 mm，通車7周后擺值BPN為70，構造深度為1.88 mm。

圖1 不同粒徑MRS的抗滑性能隨時間的衰變曲線

1.3 膠黏劑混合料力學性能

表3為混合料與水泥混凝土基面的黏結強度。從表3中可以看出：混合料與混凝土的黏結強度最小值為3.3 MPa，平均值為3.5 MPa，且破壞形式均為混凝土破壞。可見，混合料對水泥混凝土基面具有優良的黏結性能，其黏結強度甚至大于水泥混凝土本體抗拉強度。

表3 混合料與水泥混凝土基面黏結強度

2 MRS在桂柳高速隧道路面中的應用

2.1 工程應用方案

桂柳高速大端、潮水隧道路面抗滑性能提升的綜合方案為：首先采用改性環氧樹脂快速修復技術(MRK)對路面混凝土破損進行修補，通過預埋橫管引流解決滲水問題；之后采用MRS對隧道路面進行罩面，以解決路面抗滑性能不足問題。MRS鋪裝結構層如圖2所示。

圖2 MRS結構斷面示意圖

薄層環氧主要技術指標見表4。

2.2 工程實施情況

2017年11—12月對桂柳高速大端、潮水兩座隧道路面進行了薄層環氧罩面施工，所使用的耐磨骨料具有一定的級配，粒徑為2～4 mm(3～4 mm占60%以上)。主要施工工藝為：

(1) 基面處理：采用MRK對破損路面進行修補，滲水位置則先在底層填筑透水MRK后再用普通MRK填平。

表4 MRS面層技術要求

(2) 基面清潔：對原隧道水泥路面進行拋丸處治，清除表面松散混凝土及污染物，并采用高壓風吹掃，確保路面干凈干燥。

(3) MRS攤鋪：采用多功能攤鋪車進行機械化攤鋪，如圖3所示。攤鋪車首先根據設計劑量稱取合適重量的環氧樹脂膠黏劑，之后采用噴灑裝置灑布MSR，然后撒鋪具有一定級配的耐磨骨料，完成同步攤鋪工序。

(4) 石料回收及養護：待膠液固化后，對多余松散石料進行回收，常溫養護3～8 h，恢復路面標線后開放交通。

圖3 多功能攤鋪車施工照片

從MRS的材料性能試驗和工程應用情況來看，其構造深度較大、抗滑性能明顯優于水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面，而且單層厚度約0.5 cm、對隧道凈空影響小，同時具有良好的防水性能、可有效防止地表水滲入基層；此外，由于施工簡便，全過程常溫施工，固化時間短，對高速車輛通行影響小，是一種十分適合隧道路面的鋪裝材料。

3 MRS應用效果

完成MRS施工后，對實際應用效果進行了不定期跟蹤監測。截至2018年9月底，除路面縮縫處有局部破損外，未出現脫落、磨損、掉粒等病害，對MRS的構造深度、擺值、拉拔強度進行了檢測，結果見表5～7。

表5 MRS面層構造深度

由MRS面層構造深度跟蹤檢測情況可知，剛竣工時，MRS面層構造深度可達到1.3 mm以上。路面構造深度隨使用時間的增加逐漸下降并趨于穩定，但明顯高于規范所要求的0.8 mm。

表6 MRS面層擺值

注：括號內為潮濕狀態下測試結果。

由表6可看出：擺值也呈現出與構造深度類似的變化趨勢。剛竣工時，干燥與潮濕狀態下的擺值分別為90與75左右。在使用1個月后，干燥與潮濕狀態下的擺值分別為80與70左右，隨后趨于穩定。

表7 MRS面層拉拔強度

注：括號內表示破壞形式。

由表7可知：剛竣工時，兩座隧道的拉拔強度均為1.77 MPa以上，且破壞形式為混凝土破壞。在開放交通9個月后，面層的拉拔強度仍為1.66 MPa以上，破壞形式仍為混凝土破壞。

2017年1月至2018年9月桂柳高速公路隧道交通事故次數見表8。

表8 大端、潮水隧道2017年1月至2018年9月交通事故統計

由表8可知：2017年1月至12月總共發生交通事故8起，其中，1月至11月發生單方交通事故7起，12月進行MRS罩面后發生1起兩車追尾事故。截至2018年9月底，兩座隧道內未發生一起交通事故。可見，采用MRS對隧道路面進行改造后，車輛通行的安全性得到了有力的保障。

4 結語

該文針對桂柳高速公路大端隧道、潮水隧道路面的實際情況，為改善其防滑性能，提出在隧道原水泥路面上進行薄層環氧罩面的改造方案，并跟蹤觀測工程應用效果。對隧道路面進行薄層環氧罩面改造完成9個月后，路面防滑性能明顯高于規范要求，薄層環氧罩面的構造深度約為1.2 mm，干燥和潮濕狀態下擺值分別為80、70左右；薄層環氧面層與原水泥路面黏結性能良好，面層的拉拔強度為1.66 MPa以上，且破壞形式均為混凝土破壞；交通事故數量明顯下降，改造后至2018年9月底僅發生一起交通事故。薄層環氧罩面在桂柳高速公路隧道的成功應用，可為其他公路隧道路面防滑改造提供參考。