六寨至河池高速公路長隧道水泥路面加鋪技術研究

蔣植潔

文章以六寨至河池高速公路為例，針對隧道路面存在的問題，對高速公路長隧道水泥路面加鋪技術進行研究，致力于提高路面的抗滑性能、耐久度。

隧道;路面;加鋪

U455-A-26-090-4

0?引言

雖然水泥混凝土路面有強度高、使用前期養護費用低、使用壽命長等優勢，但根據國內外的研究表明，在車速較快的高速公路隧道，采用水泥混凝土路面有行車安全性問題，潮濕、下雨天氣易發生車輛打滑側翻等交通事故。原因如下：

（1）司機在黑白交替的路面上行車時，視覺上的亮度存在差異，道路顯著的亮度差異對駕駛員的眼睛刺激很大。

（2）研究表明，在隧道封閉的空間內，噪音經過剛性路面反射會加劇對人的刺激，隧道內采用柔性的瀝青混凝土路面比用水泥混凝土路面噪音要低約7 dB。突然增大的噪音，會影響駕駛員的行車穩定性。

（3）震動大，胎噪大。水泥混凝土路面每隔約5 m會有橫向縮縫，導致經過水泥混凝土路面時車輛有明顯的振動，路感差，方向盤操控感不一樣，影響行車。

（4）雨天隧道內路面潮濕，造成隧道水泥混凝土路面的摩擦系數下降嚴重。根據廣西高速公路隧道水泥混凝土路面反映出來的通病，路面的抗滑性能與構造深度、擺值、橫向力系數等指標有關[1]。本文結合六寨至河池高速公路隧道工程實例，介紹隧道水泥路面加鋪技術。

1?工程概況

1.1?工程簡介

六寨至河池高速公路全長108 km，起于河池市（黔桂界），接于貴州都新高速公路，屬于典型的喀斯特峰叢地貌，而廣西隧道多經過這類型的地貌，具有代表意義。線路穿越高山峻嶺，海拔高，濕度大，能反映出研究目的。其路段的15個隧道中有7個長隧道和2個短隧道是水泥混凝土路面，路段長隧道除進出口段300 m采用復合式路面（面層為瀝青路面）過渡，中間連接為水泥混凝土路面，縱向等間距刻槽。上面層采用26 cm水泥混凝土，封層采用0.6 cm改性乳化瀝青稀漿封層，基層采用20 cm C20混凝土基層（無仰拱段+15 cm C20混凝土調平層）的水泥混凝土路面。

1.2?現狀路面情況

隧道路面抗滑性能調查結果及評價見表1。

從隧道路面抗滑性能指數（SRI）評定表中可以看出，各隧道路面抗滑性能普遍較差，路面抗滑能力多數處于中、次、差水平，只有少數為良。

根據《公路技術狀況評定標準》（JTG H20-2007），路面狀況指數（PCI）是根據路面破損率（DR）來計算的。瀝青路面損壞類型分為11類21項，每種病害分為輕度、中度、重度等來判定損壞級別，種類和級別不同，權重不同，綜合計算可得到路面狀況指數（PCI）。路面狀況指數（PCI）反映了路面破損的程度，PCI分值為0～100，分值越高路面狀況越好，路面破損越少。各隧道水泥混凝土路面技術狀況評定匯總如表2所示。

2?隧道路面存在的問題

2.1?路面抗滑不足

通過對路面抗滑性能的檢查，得知隧道水泥混凝土路面抗滑性能普遍在中、次、差范圍內，特別是路面干燥與潮濕交替使抗滑性能急劇下降，嚴重影響行車安全。影響路面抗滑性能的主要原因為：

（1）構造深度減小。經過長期的行車荷載，車輪打磨，使混凝土表面刻紋慢慢磨平，構造深度變小導致摩擦系數降低。

（2）隧道內濕度較大，通風少，造成隧道混凝土路面上表面濕滑。

（3）隧道內排水系統局部區域堵塞，導致隧道滲漏水至路面導致濕滑等。

（4）施工過程的各種因素。

（5）尾氣污染。因長隧道采用自然通風，氣流流動慢，而尾氣中燃燒不充分的油污直接吸附在混凝土路面的面層，相當在面層上鍍了一層油膜[2]。

2.2?隧道內裂縫及斷板

作為剛性路面類型的水泥混凝土路面，抗拉、抗剪能力弱即抵抗形變能力較差。有些原路面結構強度不均勻而且離散，在不設置仰拱的區域，水泥板受力不均，同時還承受隧道側墻的擠壓力，在超重車的作用下，易產生裂縫。

2.3?隧道內水泥混凝土路面發生局部滲水、涌水

有些隧道（如瑤寨隧道）由于排水系統被堵塞，導致水無法從排水系統排出，造成路面出現滲漏水、涌水等情況，過往車輛經過水面時易打滑，影響行車安全。同時，車輛荷載通過水壓力直接傳遞至基層，也會造成路面板損壞。

綜上所述，隧道內水泥混凝土路面在運營一段時間后，由于各方面因素的影響，抗滑性能難以滿足規范的標準，裂縫、坑洞、露骨、板角斷裂等病害較為常見，部分隧道路面滲水，路面存在斷板的情況也時有發生。

3?加鋪方案

3.1?抗滑表面層材料

對各種常見材料的施工材料性能要求、施工控制、工期及其后期養護維修等方面進行分析比較，見表3。

通過表3分析，并結合六河高速公路實際情況與廣西地區常見做法，對各瀝青混合料的性能、施工因素、工期、經濟性、應用情況等進行綜合比較分析，選取加鋪厚度為5～7 mm的環氧樹脂抗滑層作為主要抗滑表面層材料。環氧抗滑磨耗層鋪裝技術是單粒徑碎石骨料在環氧樹脂粘結作用下，經固化形成5～7 mm的一層表面結構層，能大大提高路面的抗滑性能，是一種新型路面材料。其具有耐腐蝕、阻燃的特點，不受機油、汽油、柴油等侵蝕，高摩擦、高防滑。又因其采用玄武巖或輝綠巖碎石或陶瓷顆粒作為骨料，構造深度大，抗滑值可達75以上，從而達到有效增強車輛減速效果并極大地縮短車輛的制動距離的目的，大大降低車輛因打滑而側翻的概率。又因其可采用紅色、黃色等醒目色，具有警示作用，以達到讓司機提高注意力，提前減速，改善路面色彩單調的情況，緩解駕駛疲勞，加強交通警示，增加安全駕駛指數，有效預防和降低交通事故的目的。因其可在常溫下施工，施工要求不高，占道施工及開放交通時間短等，是較好的加鋪材料。國內學者對超薄抗滑層的特性進行了部分研究，并將其應用在隧道水泥路面工程中。實踐證明，在隧道水泥路面上加鋪超薄抗滑薄層能較大幅度提高隧道路面的抗滑和抗老化性能[3]。

3.2?隧道水泥混凝土路面整體加鋪

整體加鋪主要是在原水泥混凝土路面上增加功能層，改善原路面的抗滑性能和行車舒適性。加鋪分為常規的“白+黑”、薄層加鋪等多種形式。下面對不同方案進行比選，詳見表4。

通過對各路面結構方案的性能、施工因素、工期、經濟性、應用情況及后期養護維修因素進行綜合比較分析，同時考慮不同隧道的特點，采用合理、可行的方案。綜合表4分析，本次擬采用雙層瀝青混凝土結構4 cmSBS改性瀝青SMA-13+5 cm中粒式改性瀝青混凝土的方案，其主要有如下優點：（1）本方案為常規“白+黑”方案，質量穩定可靠，工藝成熟;（2）本方案造價相對適中[4]。

3.3?粘層材料

粘結強度與路面使用壽命息息相關，需要考慮材料及工藝、加鋪厚度、最大剪應力分布等內容。當瀝青面層較厚時，可采用普通瀝青作為粘層材料;當瀝青面層較薄時，宜采用改性瀝青，并首選橡膠瀝青。根據以上原則，本文選取以下幾種方案作對比（詳見表5）。

根據表5，就各種材料的施工材料性能要求、施工控制、工期及其后期養護維修等方面進行分析比較，擬采用高性能特種黏層TLT作為最終黏層材料，其具有如下特點：

（1）破乳速度快：10 min內即可破乳，施工快速;

（2）不粘輪：破乳硬化后，路面溫度高達60 ℃，不會附著在輪胎上;

（3）強度高：粘結強度比改性乳化瀝青提升50%以上。

4?結語

本文結合廣西地理條件、氣候特點，以六寨至河池高速公路為案例，對高速公路長隧道水泥路面加鋪結構進行了研究，致力于提高路面的抗滑性能、耐久度，對現有路面結構的現狀進行分析，并提出了較為合理的加鋪結構方案。研究結論如下：

（1）根據廣西日照充足，季風影響明顯，常年濕度較大、氣溫較高等氣候特點，通過對材料、技術、結構的研究提出了對廣西區內隧道水泥混凝土路面進行加鋪，能有效地提高抗滑性能、耐久度、安全性能、舒適度和道路使用壽命。

（2）從目前的隧道運營情況來看，長隧道中的水泥混凝土路面劣勢較為突出，特別是在噪音、抗滑性能方面。對于結構優化來說，從路面加鋪前后的抗滑性能、事故率等指標進行對比，加鋪抗滑層及加鋪混凝土瀝青等方案的效果較為理想。

（3）根據廣西地區的常見材料研究，提出了用以加鋪結構較為理想的材料品種和級配。

（4）根據路面病害狀況調查、評價以及路面病害原因分析結果，同時考慮路面整治全壽命周期以及投資情況，針對性地提出技術合理、經濟可行的設計處治方案。

參考文獻：

[1]李?涵.微表處應用于隧道路面的新型組合結構研究[J].交通運輸研究，2008（7）：74-77.

[2]韓亞芳，尹昌宇，孫楊勇，等.高性能環氧樹脂抗滑層在隧道路面的應用研究[J].公路與汽運，2018（6）：153-156.

[3]來?永.薄層環氧抗滑層路面在廣西六河高速公路關西隧道的應用[J].西部交通科技，2017（9）：22-25.

[4]陳源美.隧道混凝土舊路面病害處治技術探討[J].福建交通科技，2017（1）：109-112，136.