彩色抗滑功能層施工技術(shù)在高速公路隧道工程中的應(yīng)用分析

史王芳

（山西旅游職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030031）

0 引言

彩色抗滑功能層路面在長(zhǎng)下坡、彎道及事故多發(fā)段、減速緩行路段、隧道洞口等處能有效地增大道路粗糙程度，起到減速和警示的作用。作為集內(nèi)外道路環(huán)境于一體的路面層，充分的抗滑性是其最主要的功能之一。本文對(duì)用于高速公路隧道工程的彩色抗滑功能層的抗滑機(jī)理、特點(diǎn)及施工工藝進(jìn)行深入的探討和分析，具有十分重要的使用價(jià)值。

1 彩色抗滑功能層的抗滑機(jī)理

彩色抗滑功能層是將一種具有高硬度的單一顆粒狀巖石均勻地鋪在樹脂膠合材料的表面，這種結(jié)構(gòu)不僅具有較好的耐磨性能，同時(shí)具有較大的表面結(jié)構(gòu)特征，其摩擦擺值比一般的道路要超出20BPN。根據(jù)英國(guó)道路安全與建設(shè)工程局的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，如果道路每增加10個(gè)摩擦擺值，那么在雨天發(fā)生事故的概率就會(huì)下降13%，彩色抗滑功能層的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 彩色抗滑功能層的結(jié)構(gòu)

2 彩色抗滑功能層的特點(diǎn)

彩色抗滑功能層適用于隧道、橋梁、急轉(zhuǎn)彎道路、長(zhǎng)下坡、匝道、收費(fèi)站、高速入口、山區(qū)等特殊路段的鋪設(shè)，同時(shí)也適用于老水泥混凝土路面的修補(bǔ)。與常規(guī)的瀝青和水泥混合料相比較，彩色抗滑功能層具有以下特點(diǎn)：

（1）優(yōu)異的防滑性?？够墼诜阑瑢由夏茱@著提高路面與輪胎的摩擦力，并能顯著減少汽車的制動(dòng)距離（特別是雨天、雪天等一些極端天氣），最大限度地減少車輛側(cè)滑的可能性。

（2）彩色抗滑功能層具有較高的結(jié)合強(qiáng)度和良好的耐磨性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，彩色抗滑耐磨層與水泥混凝土路面的結(jié)合強(qiáng)度超過2.0MPa，其與瀝青混凝土相比具有較高的粘接強(qiáng)度，且表面不容易發(fā)生脫落，具有良好的耐磨性能，保證了其抗滑性和使用壽命[1]。

（3）具有降低車速時(shí)的舒適性。降低車速時(shí)以輕微的震動(dòng)和色差提示司機(jī)，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生太大的搖晃感。彩色抗滑功能層相較于常規(guī)的減速器，其降噪性能較好，在降速時(shí)對(duì)車輛的舒適性幾乎沒有影響，乘客在車內(nèi)僅受到輕微的震動(dòng)反饋，甚至可以忽略不計(jì)。

（4）厚度較薄，自重較輕。彩色抗滑功能層基本不會(huì)增大原有的地面高度，也不會(huì)對(duì)隧道的凈空產(chǎn)生任何影響；具有可以實(shí)現(xiàn)減輕自身重量、減少橋面承載力的優(yōu)勢(shì)。

（5）具有良好的耐腐蝕和阻燃性能。能抵抗汽油、柴油、機(jī)油等有機(jī)溶劑的腐蝕，且在大氣中不會(huì)發(fā)生燃燒。

（6）易于施工。可以在室溫下進(jìn)行施工，縮短了交通封閉擁堵的時(shí)間。

3 項(xiàng)目概況

某高速公路工程項(xiàng)目的全線長(zhǎng)度為29.108km，起訖樁號(hào)為K63+357～K92+465，選擇的是雙向四車道，設(shè)計(jì)行車速度為100km/h，路基寬度為26m。此項(xiàng)目包含了1座隧道，其整體長(zhǎng)度為3.85km，隧道采用“掘進(jìn)+路面施工”方式，隧道行車速度為80km/h，道路結(jié)構(gòu)層表層：2mm厚MMA彩色抗滑薄層；上面層：4cmARSMA-13瀝青混凝土；中面層：6cm厚AC-20C中粒式瀝青混凝土；下面層：8cm厚AC-25C粗粒式瀝青混凝土。

4 彩色抗滑功能層施工技術(shù)

4.1 基面處理

4.1.1 瀝青基面

對(duì)于新鋪設(shè)的瀝青路面，在交通具備條件的情況下，應(yīng)在10~15d內(nèi)開通交通恢復(fù)通行，然后進(jìn)行MMA彩色防滑薄層系統(tǒng)的鋪設(shè)施工，目的在于使過往車輛可以從路面上幫助清除部分瀝青薄膜。此外，路面上不得出現(xiàn)油污、塊狀瀝青斑、泥點(diǎn)等缺陷現(xiàn)象，在鋪設(shè)MMA彩色防滑薄層之前，必須先將所有的缺陷除去[2]。

在鋪設(shè)MMA彩色抗滑層前，應(yīng)仔細(xì)檢查基礎(chǔ)表面，對(duì)路面的小裂縫、車轍等小病害可用環(huán)氧水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)和填充，對(duì)于嚴(yán)重的網(wǎng)裂、擁包和生長(zhǎng)等病害，首先要對(duì)舊瀝青路面挖除，然后進(jìn)行瀝青填充，最后再鋪筑MMA彩色抗滑薄層[3]。此外，在超過20mm以上的老瀝青路面上，采用MMA彩色防滑薄層作為減速帶是不適宜的。

4.1.2 水泥混凝土基面

在水泥混凝土基礎(chǔ)表面鋪設(shè)MMA彩色抗滑薄層系統(tǒng)時(shí)，其基面強(qiáng)度應(yīng)>C30，齡期為28d，或基面附著力>1.5MPa。在鋪設(shè)前，要對(duì)基面進(jìn)行噴砂處理，以達(dá)到所需施工環(huán)境。對(duì)噴砂機(jī)不能處理的邊緣角部，應(yīng)用砂輪將其表面的浮渣清理干凈，并在鋪砌之前用環(huán)氧水泥砂漿填充。

4.1.3 底涂層的滾涂

在鋪設(shè)MMA彩色防滑薄層之前，必須在基面上滾涂一層。在涂覆之前，要檢測(cè)路基面的含水量，測(cè)量出的基面含水率達(dá)到規(guī)定后，將攪拌好的膠粘劑與涂層劑相混合，然后進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間不能少于1min，然后立即將攪拌好的環(huán)氧底漆運(yùn)輸至工作區(qū)進(jìn)行滾涂。

4.1.4 作業(yè)面的規(guī)范

當(dāng)路面底漆完全固化后，在鋪設(shè)MMA彩色防滑薄層前，將工作區(qū)清理干凈（包括路面雜物和任何殘?jiān)?，并將膠條貼在被施工區(qū)域的邊沿上，至少貼上5cm寬的紙帶，同時(shí)在施工區(qū)的外緣貼上1~2cm寬的透明膠帶，貼好后再用滾筒將膠帶卷起來(lái)。在粘合前要用高功率的電吹風(fēng)將所有的灰塵、樹葉等雜物清理干凈。在工作區(qū)的邊沿進(jìn)行粘貼，一是為了使MMA彩色防滑薄膜標(biāo)準(zhǔn)化和整齊化；二是防止對(duì)工作場(chǎng)所之外的環(huán)境造成污染。如果工作區(qū)的外立面是垂直于工作區(qū)的，那么在工作區(qū)的外立面上也要貼上防護(hù)膠條和透明膠帶。

4.2 彩色抗滑層的施工

彩色抗滑薄層的施工是整個(gè)彩色抗滑層系統(tǒng)施工的重要環(huán)節(jié)，將其分為攪拌、刮涂、滾動(dòng)涂、撕膠四個(gè)施工階段。其施工質(zhì)量直接影響彩色抗滑薄層的美觀度和抗滑性。在鋪設(shè)MMA彩色防滑薄層前，還應(yīng)檢查其含水量，若基體含水量>5%，不得進(jìn)行施工。

4.2.1 混合料的攪拌

當(dāng)一切準(zhǔn)備工作完成后，可以安排施工隊(duì)伍進(jìn)行混合料的攪拌。在進(jìn)行攪拌時(shí)，將沒有摻石英砂和集料的膠結(jié)料充分混合，以避免粉體出現(xiàn)離析和沉淀現(xiàn)象，然后依次添加石英砂和集料，再進(jìn)行攪拌。將引發(fā)劑BPO粉與膠結(jié)料充分混合，在添加引發(fā)劑BPO粉的同時(shí)按下定時(shí)器，然后進(jìn)行攪拌。在攪拌過程中，要從上到下操作，盡量保證勻速進(jìn)行，不能有任何的空隙存在，要求攪拌的時(shí)間不能少于2min，也不能超過3min。攪拌場(chǎng)區(qū)要鋪上彩色條布，以防止未攪拌完畢的粘合劑或混合劑污染未施工場(chǎng)地或臨近的隧道墻壁。

4.2.2 混合料的刮涂

攪拌好的混合材料應(yīng)立即由運(yùn)輸平板車運(yùn)至鋪裝場(chǎng)地，由工人將攪拌材料一次倒出，由負(fù)責(zé)刮抹的工人使用帶有鋸齒的橡皮刮刀對(duì)攪拌料進(jìn)行刮抹。在刮抹過程中，刮板膠條與路面的夾角為30~60°，并根據(jù)基層情況和攪拌數(shù)量，適當(dāng)把握力度，使攪拌料均勻鋪設(shè)在路面上。在這個(gè)工序中，除要控制涂布的厚度和均勻性，還應(yīng)注意倒料的工序，把后一桶的料子倒到前面一桶沒有鋪面的料子上，然后用刮刀輕輕攪拌，以消除不同桶料的均勻性問題。

4.2.3 抗滑薄層的滾涂

在攪拌結(jié)束后，要及時(shí)滾涂彩色防滑薄層，滾涂時(shí)不能用太大的力，使?jié)L筒在自身重量的作用下壓在彩色防滑薄層的表面，滾涂的路線要盡可能地筆直，滾涂的方向要與車輛的行駛方向垂直，每次滾涂到終點(diǎn)時(shí)要將滾筒下面的混合料滾到鋪面之外的膠帶上，這樣才能防止混合料在邊沿處積聚，前后兩遍滾涂要重疊三分之一部分，以免漏滾。在整個(gè)施工期間，滾涂工人和涂刷工人之間要保持2~3m的間距，并留出充分的滾涂作業(yè)空間。

用滾輪滾涂的主要作用有兩個(gè)：一是消除刮刀操作導(dǎo)致的涂料不均勻和消除使用刮刀產(chǎn)生的劃傷；二是用滾輪將彩色防滑薄層從上往下拉，使其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的厚度穩(wěn)定，其表面能保證更加均勻。在滾涂結(jié)束后，應(yīng)由專門的工作人員用濕薄膜厚度卡片實(shí)時(shí)檢測(cè)MMA彩色防滑薄膜的厚度，其計(jì)算式如下：

式中：

h——涂層的濕薄膜厚度，mm；

W——每平方米粘合材料的用量；

P——粘合物質(zhì)的密度，g/cm3。

鋪裝厚度必須>2mm，若厚度<2mm，則應(yīng)立即請(qǐng)涂刷工調(diào)整刮板條與底面的夾角及刮擦的力量，若厚度<1.5mm，則需在MMA彩色防滑薄層固化后再重新施工一次。

4.2.4 撕膠帶

當(dāng)彩色防滑薄層滾涂完成后，撕開規(guī)定工作區(qū)的膠帶，在撕開時(shí)，要先將膠帶卷起來(lái)，然后再向外翻轉(zhuǎn)，以使粘合劑在膠帶之間形成一個(gè)夾角，防止粘合劑在粘合區(qū)域發(fā)生粘料。當(dāng)膠帶被撕開后，如果彩色防滑薄層的邊沿出現(xiàn)漏涂或太厚等不整齊的缺陷狀況，則由負(fù)責(zé)撕開的工作人員使用手中的裁紙刀進(jìn)行修復(fù)。

4.2.5 表面涂層的滾涂

為了恢復(fù)MMA彩色防滑薄層原有的顏色，改善其防污能力，在施工結(jié)束并完全固化后，在其表面滾動(dòng)涂抹一層有機(jī)涂料。為了避免降低MMA彩色防滑薄層的抗滑性，應(yīng)在滾涂時(shí)進(jìn)行強(qiáng)力滾涂，對(duì)滾涂過厚的部位應(yīng)及時(shí)回收，并盡可能減小滾涂的厚度，以保證不會(huì)漏涂。

4.3 道路養(yǎng)護(hù)

表面涂料經(jīng)過滾涂后，即進(jìn)入自然養(yǎng)護(hù)階段。為使防滑層達(dá)到最大程度的保護(hù)，使其性能得到最大程度的發(fā)揮，養(yǎng)護(hù)是不容忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。養(yǎng)護(hù)工作可分兩個(gè)階段進(jìn)行：（1）在施工完成后的24h內(nèi)，對(duì)道路進(jìn)行封閉處理，防止任何車輛碾壓、堆積重物，確保材料與地面的充分粘合，使道路表面平整，保持美觀；（2）在道路開通后的15d，對(duì)部分表面自然脫落的集料進(jìn)行一周一次的深度清理，確保道路清潔。

4.4 注意事項(xiàng)

4.4.1 接縫的處理

在施工中，由于不能在一天內(nèi)一次性完工，或者由于下雨等特殊原因，導(dǎo)致施工過程不能連續(xù)進(jìn)行，從而導(dǎo)致出現(xiàn)接縫問題。因此，對(duì)施工中不可避免的接縫處理要求如下：上一次施工結(jié)束后，應(yīng)盡可能地將防滑薄層的末端刮抹平整，在離頭部10~20cm的地方，無(wú)需使用輥?zhàn)舆M(jìn)行拔除。在二次施工中，應(yīng)在防滑薄層尾部10~20cm處粘貼一條膠帶，以確保接縫的平整。

4.4.2 攪拌時(shí)間

從加入BPO粉開始計(jì)算時(shí)間，直到滾涂完全結(jié)束，每個(gè)桶的施工時(shí)間不得超過10min。

5 試驗(yàn)段路面使用性能檢測(cè)

5.1 抗滑系數(shù)和構(gòu)造深度

測(cè)試不同顏色抗滑薄層的結(jié)構(gòu)深度、抗滑系數(shù)，并與新鋪設(shè)的瀝青路面進(jìn)行比較，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 路面構(gòu)造深度和抗滑摩擦系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

通過對(duì)比分析，彩色防滑薄層的抗滑摩擦力、抗滑性能和結(jié)構(gòu)深度都明顯高于瀝青混合料層，且抗滑系數(shù)和結(jié)構(gòu)深度分別比普通瀝青混合料高出34%、78%。

5.2 平整度

在彩色防滑層施工中，集料的分布要均勻，否則會(huì)對(duì)鋪面造成很大的影響。性能檢測(cè)中對(duì)彩色防滑膜的平整度進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果見表2。

表2 路面平整度試驗(yàn)檢測(cè)

從表2可以看出，試驗(yàn)段的平整度合格率為100%。在試驗(yàn)段鋪設(shè)完畢后，隨機(jī)抽取隨行車輛和工作人員，司機(jī)們反映，在此路段開車不但能減輕疲勞，還能起到警示的效果，同時(shí)剎車距離明顯縮短?？傊?，彩色抗滑功能層的應(yīng)用，不但使駕駛員的疲勞程度有所下降，而且在客觀上使路面的抗滑性能（抗滑系數(shù)、結(jié)構(gòu)深度）得到明顯改善，并且不會(huì)使道路平坦度及車輛舒適性下降。通過對(duì)試驗(yàn)段鋪砌的分析，證明彩色防滑薄層技術(shù)在該隧道施工中是適用的。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)該高速公路隧道工程的具體情況，簡(jiǎn)單地分析了彩色抗滑功能層的配比設(shè)計(jì)，并對(duì)其施工工藝進(jìn)行了全面的介紹，對(duì)其抗滑性和耐磨性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，該高速公路隧道施工中采用的彩色抗滑功能層施工技術(shù)是合理可行的，該技術(shù)的應(yīng)用使路面施工質(zhì)量得到明顯提高，并確保了行車的舒適度和安全性。