隧道水泥路面抗滑功能改善的措施選擇

李燕

摘要：我國(guó)隧道路面類(lèi)型和養(yǎng)護(hù)措施主要是水泥類(lèi)和瀝青類(lèi)。文章針對(duì)隧道工作環(huán)境，結(jié)合文獻(xiàn)和規(guī)范，分析認(rèn)為兩種措施各有利弊，而環(huán)氧抗滑表層結(jié)合了兩種措施的優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)隧道內(nèi)特殊的工作條件和工作要求。

關(guān)鍵詞：水泥類(lèi);瀝青類(lèi);環(huán)氧類(lèi)

中圖分類(lèi)號(hào)：U459.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.034

文章編號(hào)：1673-4874（2019）10-0121-03

0引言

公路隧道路面工作環(huán)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(nèi)路面抗滑能力衰減較快，行車(chē)事故高發(fā)，抗滑功能改善的措施選擇應(yīng)基于隧道路面工作條件和工作要求。

1現(xiàn)有措施

由于歷史原因，目前我國(guó)隧道路面特別是運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)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(gòu)造和宏觀構(gòu)造入手，歸納起來(lái)有以下兩類(lèi)：

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(gòu)造通常較弱，在砂漿層上刻槽形成的宏觀構(gòu)造即使達(dá)到驗(yàn)收要求，但如同在玻璃板上刻槽，其抗滑效果并不能滿(mǎn)足行車(chē)要求。在車(chē)輪荷載作用下，2-3年時(shí)間就可能出現(xiàn)“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(nèi)提高路面抗滑功能，但會(huì)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(shù)SFC又衰減到40以下。拋丸處置對(duì)于處理油污損路面效果較好，但適用范圍較窄。

1.2瀝青類(lèi)罩面

由于瀝青類(lèi)路面宏觀和微觀構(gòu)造較好，抗滑性能明顯優(yōu)于水泥路面，近年來(lái)，隧道內(nèi)水泥路面呈現(xiàn)出改造為瀝青類(lèi)路面的趨勢(shì)。瀝青類(lèi)罩面最為典型的是Novachip，在全國(guó)多個(gè)項(xiàng)目實(shí)施效果良好。有測(cè)試數(shù)據(jù)表明，Novachip在構(gòu)造深度的提高幅度、衰減程度、噪音控制、施工快捷方面都優(yōu)于SMA。

瀝青類(lèi)罩面加鋪通過(guò)優(yōu)選原材料和配合比，抗滑效果好，其耐潮濕的能力也較強(qiáng)，但熱拌施工時(shí)的環(huán)保問(wèn)題、運(yùn)營(yíng)中的照度問(wèn)題和火災(zāi)控制問(wèn)題都難以回避。而且，同濟(jì)大學(xué)魏強(qiáng)等在課題調(diào)查中發(fā)現(xiàn)“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(xiàn)象較為嚴(yán)重，很多已經(jīng)露出下面的水泥層。

2 現(xiàn)有措施的適應(yīng)性分析

上述兩類(lèi)處置措施，實(shí)際上代表了隧道內(nèi)兩種路面類(lèi)型。水泥路面和瀝青路面，究竟哪一種更適合用于隧道內(nèi)，應(yīng)該分析隧道內(nèi)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(gè)相對(duì)較為封閉的環(huán)境，同濟(jì)大學(xué)課題組曾調(diào)查了西南多雨地區(qū)和西北干旱地區(qū)公路隧道，東南大學(xué)相關(guān)研究調(diào)查了浙江和江蘇公路隧道，通過(guò)對(duì)比洞內(nèi)外段的溫度、濕度、噪聲、照明和煙氣濃度等環(huán)境指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)公路隧道的工作條件有以下特點(diǎn)：

溫度：隧道內(nèi)溫度受季節(jié)影響相對(duì)較小，夏季隧道內(nèi)溫度比隧道外溫度偏低，對(duì)路面材料高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性要求不高。

濕度：隧道內(nèi)濕度相對(duì)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(duì)路面材料的耐久性提出了較高的要求。

噪音：隧道內(nèi)的噪音高于隧道外的噪聲，而且隧道內(nèi)噪聲持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，不易消散。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在隧道內(nèi)部噪音從90dB衰減到80dB約為30S，而隧道外部?jī)H需2-3S。根據(jù)這一特點(diǎn)，隧道內(nèi)路面應(yīng)該有一定空隙率。

照度：在白天，無(wú)論是否有照明，隧道內(nèi)的照度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于隧道外的照度。因此，隧道內(nèi)路面應(yīng)為淺色路面，具有較高的漫反射率。

2.2 隧道路面類(lèi)型的選擇

2.2.1 隧道工作條件

根據(jù)隧道內(nèi)噪音擴(kuò)散條件，應(yīng)首選瀝青路面，隧道內(nèi)溫度條件也規(guī)避了瀝青路面溫度敏感的弱點(diǎn)。瀝青路面用于隧道內(nèi)的最大障礙在于隧道濕度大，瀝青類(lèi)材料耐久性不良，其次還面臨長(zhǎng)大隧道的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，瀝青可能會(huì)溶解燃油參與燃燒，而且進(jìn)一步釋放有害氣體。

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

2.2.2 專(zhuān)家學(xué)者的研究意見(jiàn)

對(duì)于隧道內(nèi)路面類(lèi)型的選擇，專(zhuān)家學(xué)者的研究中也給出了不同的意見(jiàn)。一類(lèi)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(fù)合型混凝土（如摻入聚合物）。還有一類(lèi)意見(jiàn)主張改良瀝青路面，東南大學(xué)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(gè)方面對(duì)瀝青和水泥兩種路面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并經(jīng)對(duì)近百座隧道路面實(shí)地調(diào)查、分析，認(rèn)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(shù)、阻燃技術(shù)的進(jìn)步，瀝青路面將逐漸取代水泥路面而在隧道內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

2.2.3 現(xiàn)行規(guī)范的要求

《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ 026-1990）中規(guī)定“洞內(nèi)行車(chē)道路面，宜采用水泥混凝土路面。洞內(nèi)干燥無(wú)水、施工方便時(shí)，也可采用瀝青混凝土路面。”現(xiàn)行的《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）改為“隧道路面應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和平整、耐久、抗滑、耐磨等性能”“各級(jí)公路隧道可采用水泥混凝土路面”“有條件時(shí)，可采用瀝青混合料上面層和水泥混凝土下面層組成的復(fù)合式路面”，并分別對(duì)這兩種路面做了具體要求。《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F60-2009）中要求“隧道路面除應(yīng)按設(shè)計(jì)要求組織施工外，還應(yīng)符合現(xiàn)行《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F30-2015）、《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2017）及《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80-2017）的有關(guān)規(guī)定。C02D941E-BC16-4E16-AC6A-907881F0CE8C

可見(jiàn)，相關(guān)規(guī)范中，兩種路面類(lèi)型趨于同等地位。目前還沒(méi)有一種成熟的可以作為規(guī)范推薦的路面類(lèi)型。

3環(huán)氧類(lèi)處置措施

環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)抗滑薄層采用某幾組環(huán)氧類(lèi)材料和填料按一定比例和順序混合成為均質(zhì)的、半流體砂漿膠結(jié)料，均勻涂在經(jīng)銑刨或拋丸處理過(guò)的水泥路面，過(guò)量撒布耐磨骨科，然后進(jìn)行多余骨科回收，養(yǎng)生固化后形成抗滑表層。近年來(lái)在廣西、廣東、四川等地開(kāi)始應(yīng)用于隧道內(nèi)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(zhǎng)108km，王線(xiàn)為雙向四車(chē)道，2012年7月建成通車(chē)。其中所有隧道進(jìn)出口段300m采用復(fù)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(jié)構(gòu)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(wú)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(gòu)造深度符合規(guī)范要求。

這些隧道運(yùn)營(yíng)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(fā)?？够阅軠y(cè)定如表1所示。經(jīng)多個(gè)方案對(duì)比，采取環(huán)氧抗滑表層的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。

3.1.2 原材料

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

環(huán)氧抗滑表層中耐磨石料對(duì)處置后路面的抗滑性能起著重要作用，要求微觀構(gòu)造粗糙，壓碎值、洛杉磯磨耗率和針片狀顆粒含量應(yīng)符合相應(yīng)道路等級(jí)的要求。技術(shù)要求如表3所示。

3.1.3 施工工藝

環(huán)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(huán)氧抗滑表層后抗滑性能得到明顯改善，SRI評(píng)定值如表4所示。

3.1.5 環(huán)氧類(lèi)抗滑表層的缺陷

環(huán)氧類(lèi)抗滑薄層對(duì)提高隧道內(nèi)路面抗滑性能效果明顯，但在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)一些缺陷。其中最常見(jiàn)的缺陷為微裂紋，原因在于結(jié)構(gòu)層與鋪裝層的收縮不一致，所形成的微裂紋擴(kuò)展后容易造成水侵蝕。隧道中溫度變化相對(duì)較小，是環(huán)氧抗滑表層較為理想的使用環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

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