隧道水泥路面抗滑功能改善的措施選擇

李燕

摘要：我國隧道路面類型和養護措施主要是水泥類和瀝青類。文章針對隧道工作環境，結合文獻和規范，分析認為兩種措施各有利弊，而環氧抗滑表層結合了兩種措施的優點，能適應隧道內特殊的工作條件和工作要求。

關鍵詞：水泥類;瀝青類;環氧類

中圖分類號：U459.2 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.034

文章編號：1673-4874（2019）10-0121-03

0引言

公路隧道路面工作環境、路基條件、駕駛員通視情況和心理狀況等都與洞外有明顯差異，隧道內路面抗滑能力衰減較快，行車事故高發，抗滑功能改善的措施選擇應基于隧道路面工作條件和工作要求。

1現有措施

由于歷史原因，目前我國隧道路面特別是運營時間較長的隧道以水泥路面為主，提高隧道已建水泥路面的抗滑功能，主要從改善路面微觀構造和宏觀構造入手，歸納起來有以下兩類：

1.1水泥路面的表面處置

水泥路面在施工振搗中，骨科下沉，水泥砂漿上浮，由砂漿形成的微觀構造通常較弱，在砂漿層上刻槽形成的宏觀構造即使達到驗收要求，但如同在玻璃板上刻槽，其抗滑效果并不能滿足行車要求。在車輪荷載作用下，2-3年時間就可能出現“鏡面”效果。表面處置措施通常包括鑿毛、刻紋、銑刨、拋丸等方式。

這些措施保持了水泥路面的本色，也能短期內提高路面抗滑功能，但會減薄水泥面板厚度、大多耐久性差。如某高速公路銑刨約1.5年后，水泥混凝土路面橫向力系數SFC又衰減到40以下。拋丸處置對于處理油污損路面效果較好，但適用范圍較窄。

1.2瀝青類罩面

由于瀝青類路面宏觀和微觀構造較好，抗滑性能明顯優于水泥路面，近年來，隧道內水泥路面呈現出改造為瀝青類路面的趨勢。瀝青類罩面最為典型的是Novachip，在全國多個項目實施效果良好。有測試數據表明，Novachip在構造深度的提高幅度、衰減程度、噪音控制、施工快捷方面都優于SMA。

瀝青類罩面加鋪通過優選原材料和配合比，抗滑效果好，其耐潮濕的能力也較強，但熱拌施工時的環保問題、運營中的照度問題和火災控制問題都難以回避。而且，同濟大學魏強等在課題調查中發現“水泥混凝土加鋪瀝青混凝土的隧道路面，由于隧道潮濕，隧道中瀝青層剝落現象較為嚴重，很多已經露出下面的水泥層。

2 現有措施的適應性分析

上述兩類處置措施，實際上代表了隧道內兩種路面類型。水泥路面和瀝青路面，究竟哪一種更適合用于隧道內，應該分析隧道內路面工作條件。

2.1隧道路面工作條件

公路隧道路面處于一個相對較為封閉的環境，同濟大學課題組曾調查了西南多雨地區和西北干旱地區公路隧道，東南大學相關研究調查了浙江和江蘇公路隧道，通過對比洞內外段的溫度、濕度、噪聲、照明和煙氣濃度等環境指標，發現公路隧道的工作條件有以下特點：

溫度：隧道內溫度受季節影響相對較小，夏季隧道內溫度比隧道外溫度偏低，對路面材料高溫穩定性和低溫抗裂性要求不高。

濕度：隧道內濕度相對較大。雖然隧道路面不直接受降雨的影響，但是一旦有水滲入或滴落在路面表面，就難以干燥，這對路面材料的耐久性提出了較高的要求。

噪音：隧道內的噪音高于隧道外的噪聲，而且隧道內噪聲持續時間更長，不易消散。調查發現，在隧道內部噪音從90dB衰減到80dB約為30S，而隧道外部僅需2-3S。根據這一特點，隧道內路面應該有一定空隙率。

照度：在白天，無論是否有照明，隧道內的照度遠遠小于隧道外的照度。因此，隧道內路面應為淺色路面，具有較高的漫反射率。

2.2 隧道路面類型的選擇

2.2.1 隧道工作條件

根據隧道內噪音擴散條件，應首選瀝青路面，隧道內溫度條件也規避了瀝青路面溫度敏感的弱點。瀝青路面用于隧道內的最大障礙在于隧道濕度大，瀝青類材料耐久性不良，其次還面臨長大隧道的火災風險，瀝青可能會溶解燃油參與燃燒，而且進一步釋放有害氣體。

根據隧道內濕度、照度特點，水泥路面更適合用于隧道內。但水泥路面由于施工中水泥砂漿上浮、微觀構造難以保證、施工工藝重抹平、施工規范只關注宏觀構造等原因，抗滑性能明顯低于瀝青路面，成為水泥路面應用于隧道的最大短板。

2.2.2 專家學者的研究意見

對于隧道內路面類型的選擇，專家學者的研究中也給出了不同的意見。一類建議著重水泥路面的改良，提高原材料水泥和集料的抗磨能力，改善路面施工工藝如露石混凝土或復合型混凝土（如摻入聚合物）。還有一類意見主張改良瀝青路面，東南大學許濤、黃曉明等人基于灰靶理論從耐久性、平整度、抗滑性能等六個方面對瀝青和水泥兩種路面進行綜合評價，并經對近百座隧道路面實地調查、分析，認為在隧道中采用瀝青路面具有更好的適用性，隨著施工技術、阻燃技術的進步，瀝青路面將逐漸取代水泥路面而在隧道內得到廣泛應用。

2.2.3 現行規范的要求

《公路隧道設計規范》（JTJ 026-1990）中規定“洞內行車道路面，宜采用水泥混凝土路面。洞內干燥無水、施工方便時，也可采用瀝青混凝土路面。”現行的《公路隧道設計規范》（JTG D70-2004）改為“隧道路面應具有足夠的強度和平整、耐久、抗滑、耐磨等性能”“各級公路隧道可采用水泥混凝土路面”“有條件時，可采用瀝青混合料上面層和水泥混凝土下面層組成的復合式路面”，并分別對這兩種路面做了具體要求。《公路隧道施工技術規范》（JTG F60-2009）中要求“隧道路面除應按設計要求組織施工外，還應符合現行《公路水泥混凝土路面施工技術規范》（JTG F30-2015）、《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2017）及《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80-2017）的有關規定。C02D941E-BC16-4E16-AC6A-907881F0CE8C

可見，相關規范中，兩種路面類型趨于同等地位。目前還沒有一種成熟的可以作為規范推薦的路面類型。

3環氧類處置措施

環氧樹脂類抗滑薄層采用某幾組環氧類材料和填料按一定比例和順序混合成為均質的、半流體砂漿膠結料，均勻涂在經銑刨或拋丸處理過的水泥路面，過量撒布耐磨骨科，然后進行多余骨科回收，養生固化后形成抗滑表層。近年來在廣西、廣東、四川等地開始應用于隧道內水泥路面的抗滑性能改善。

3.1工程案例

3.1.1 工程概況

某高速公路全長108km，王線為雙向四車道，2012年7月建成通車。其中所有隧道進出口段300m采用復合式路面，中部采用水泥混凝土路面。隧道水泥混凝土路面結構形式為：26cnq水泥混凝土+0.6cm改性乳化瀝青稀漿封層+20cmC20混凝土基層（無仰拱段+15cmC20混凝土裯平層）。隧道水泥混凝土路面采用縱向等間距刻槽，構造深度符合規范要求。

這些隧道運營3年后，隧道混凝土路面抗滑性能明顯降低，多座隧道交通事故頻發。抗滑性能測定如表1所示。經多個方案對比，采取環氧抗滑表層的預防性養護措施。

3.1.2 原材料

環氧抗滑表層的主要原材料為膠結料和耐磨石材。膠結料通常由幾組環氧樹脂類材料與填料（粒徑<0.075mm的砂）攪拌而成，其粘接強度、剝離強度等對抗滑表層的耐久性起著決定性作用。主要技術要求如表2所示。

環氧抗滑表層中耐磨石料對處置后路面的抗滑性能起著重要作用，要求微觀構造粗糙，壓碎值、洛杉磯磨耗率和針片狀顆粒含量應符合相應道路等級的要求。技術要求如表3所示。

3.1.3 施工工藝

環氧抗滑表層的施工工藝如圖1所示。

3.1.4 抗滑提升效果

三座隧道鋪筑環氧抗滑表層后抗滑性能得到明顯改善，SRI評定值如表4所示。

3.1.5 環氧類抗滑表層的缺陷

環氧類抗滑薄層對提高隧道內路面抗滑性能效果明顯，但在實踐中也發現一些缺陷。其中最常見的缺陷為微裂紋，原因在于結構層與鋪裝層的收縮不一致，所形成的微裂紋擴展后容易造成水侵蝕。隧道中溫度變化相對較小，是環氧抗滑表層較為理想的使用環境。

4 結語

環氧類抗滑薄層微觀構造和宏觀構造都較好，抗滑效果改善明顯。其結構層厚度薄，原材料避免了瀝青類材料的耐久性和防火缺陷，同時保留了水泥路面的照度，能較好地適應隧道路面的工作條件和工作要求。C02D941E-BC16-4E16-AC6A-907881F0CE8C