广西高速公路隧道路面的设计与施工

肖 锋

1 广西高速公路隧道路面结构形式

广西高速公路穿越崇山峻岭，隧道这一工程结构形式屡见不鲜，隧道内路面与洞外路堑段相比存在下面几个方面的特殊性:

1)隧道在地层中穿越，其埋置条件、地应力条件与同外路堑段相比，在受力特性方面存在较大的差别。

2)隧道处于山体中，地下水对隧道路面的影响比洞外更大。

3)隧道为管状构造物，空间狭小，存在汽车尾气、粉尘在路面上的积聚现象，这些尾气、粉尘在路面表面的粘附比洞外路段要大。对水泥混凝土路面而言，油渍的污染、粉尘的积聚，使路面抗滑性能大大降低，且得不到天然降雨的冲洗，长期影响路面的抗滑性能，成为事故高发路段。

4)洞内发生火灾事故时，容易引发次生事故，事故破坏力与损失比洞外要大，对路面的影响也比洞外严重。特别是采用沥青混凝土路面的隧道，因沥青是易燃材料，发生火灾事故时，会产生大量烟尘与有害气体，在特长隧道中，救援难度大，容易产生更为严重的后果，事故破坏力与损失会大大增加。

5)隧道内光线差，视觉环境差，空间窄，路面施工条件差，养护维修难度相对较大，对交通影响大，而且不安全。

6)在环境突变的洞口处，水泥混凝土路面易发生交通事故。

鉴于上述情况，高速公路隧道路面的结构可靠度与使用品质对全线的道路畅通与交通安全影响很大。因此，在广西高速公路隧道路面的结构设计中，引入了永久性路面或长寿命的设计理念，在耐久性与结构可靠度方面进行了重点考虑，同时也着重考虑了营运安全因素。

综合考虑隧道外一般路段的路面结构情况(4 cm改性沥青SMA-13表面层+6 cm改性沥青AC-20中面层+7 cm或8 cm厚AC-25下面层+34 cm厚5%水泥稳定碎石基层+18 cm厚水泥稳定碎石底基层)，广西高速公路的隧道路面采用了两种结构形式，一种是复合式沥青路面结构形式，另一种是连续配筋混凝土路面结构形式。

长度在1 500 m以内的隧道，其路面结构采用复合式沥青路面结构，即4 cm改性沥青SMA-13+6 cm AC-20改性沥青混凝土+17 cm(施工过程中有些改为20 cm厚)或24 cm厚C40连续配筋混凝土+15 cm或20 cm厚的C15混凝土基层。

长度超过1 500 m的隧道(仅岩门界左、右洞两座隧道，左洞起讫桩号为ZK182+300～ZK186+085，长3 785 m;右洞起讫桩号为YK182+365～YK186+070，长3 705 m)，隧道进、出口处各300 m的长度范围内，采用复合式沥青路面结构，其结构为4 cm改性沥青SMA-13+6 cm AC-20改性沥青混凝土+17 cm厚C40连续配筋混凝土+15 cm厚的C15混凝土基层;中间部分采用连续配筋混凝土路面，其结构为27 cm C40连续配筋混凝土+15 cm C15混凝土基层。

2 广西高速公路隧道路面特点

广西高速公路隧道路面的特点，主要是采用了以下一些新结构、新材料与新工艺:

1)为提高隧道路面的抗火灾能力，在隧道沥青路面中掺了阻燃剂。

2)连续配筋混凝土路面的端部采用了桥梁伸缩缝上使用的毛勒伸缩缝装置(见图1)。

3)在复合式路面中，为增加沥青面层与连续配筋结构层之间的层间联结，对连续配筋混凝土结构层的表面进行裸化处理(见图2)。

图1 隧道口毛勒伸缩缝

图2 裸化后表面

4)连续配筋混凝土路面采用了有切横缝和不切横缝两种情况。

5)连续配筋混凝土的纵向钢筋，有配在距板底1/3处和距板顶7 cm～11 cm两种情况。

6)连续配筋混凝土的横向配筋，除了按常规方法布置成垂直于纵向钢筋外，为了控制连续配筋混凝土板的冲断破坏模式，在有些路段上将横向钢筋布置成与纵向钢筋成60°夹角的形式。

3 广西高速公路隧道路面连续配筋混凝土的设计和施工

广西高速公路隧道路面沥青层的设计与施工，与一般路段相同，在此不再重复。下面就隧道路面中的连续配筋混凝土结构层的设计与施工作一简要介绍。

1)连续配筋混凝土表面层的设计。

隧道中27 cm厚的C40连续配筋混凝土表面层，混凝土设计弯拉强度为5.0 MPa，路面宽度为7.5 m，行车道和超车道之间设一条纵向施工缝，板宽3.75 m，纵向施工缝拉杆由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。设有横缝的路段，横向缩缝间距要求在8 m～12 m，切缝深度6 cm。纵向钢筋采用直径为16 mm的Ⅱ级螺纹钢筋，横向间距为10 cm，配筋率为0.745%。横向钢筋采用直径为12 mm的Ⅱ级螺纹钢筋，纵向间距30 cm。纵向钢筋布设在距板顶11 cm处，横向钢筋位于纵向钢筋之下。

考虑到基层不平整，混凝土板下容易出现脱空现象;同时，连续配筋混凝土板顶面要求切缝，需要钢筋控制裂缝宽度和间距的作用大大降低。

因此，施工过程中有些路段将纵向钢筋布置在距板底1/3厚处(距板底9 cm处)，并将横向缩缝间距改为5 m，切缝深度8 cm。

2)复合式路面中连续配筋混凝土结构层的设计。

复合式路面中的连续配筋混凝土结构层，是厚度为17 cm(施工过程中有些改为20 cm厚)或24 cm的C40连续配筋混凝土，设计弯拉强度为5.0 MPa。路面宽度为7.5 m，行车道和超车道之间设一条纵向施工缝，板宽3.75 m，纵向施工缝拉杆由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。横向缩缝间距要求在8 m～12 m。

无仰拱路段，纵向钢筋采用直径为16 mm的Ⅱ级螺纹钢筋，横向间距为10 cm，配筋率为0.788%;横向钢筋采用直径为12 mm的Ⅱ级螺纹钢筋，纵向间距30 cm，配筋率为0.222%。纵向钢筋布设在距板顶7 cm(板厚17 cm)或10 cm(板厚24 cm)处，横向钢筋位于纵向钢筋之下。

带仰拱路段，纵向钢筋采用直径为12 mm的Ⅱ级螺纹钢筋，横向间距为20 cm;横向钢筋采用直径为8 mm的圆钢，纵向间距25 cm。纵向钢筋布设在距板顶7 cm(板厚17 cm)或10 cm(板厚24 cm)处，横向钢筋位于纵向钢筋之下。

3)端部处理。

约束连续配筋混凝土路面端部位移的主要措施，现行《公路水泥混凝土路面设计规范》中有钢筋混凝土矩形地梁锚固、混凝土灌注桩锚固、宽翼缘工字梁接缝与连续设置胀缝四种。

钢筋混凝土矩形地梁与混凝土灌注桩造价较高、施工较复杂。胀缝往往是混凝土路面的薄弱环节，容易破损。而宽翼缘工字梁接缝，也容易损坏，主要原因之一是国内没有专门生产用于连续配筋混凝土端部锚固的工字钢梁，国内市场上的标准H型钢翼板过宽、腹板较薄和钢材强度偏低。广西高速公路的连续配筋混凝土复合式沥青混凝土路面采用桥梁毛勒伸缩缝装置作为端部处理。

4)连续配筋混凝土板施工工艺。

采用滑模摊铺机铺筑隧道内的水泥混凝土路面，广西在国家主干线上的各条高速公路积累了丰富的经验，多座隧道都使用滑模摊铺，效果良好。广西高速公路主线采用沥青路面，隧道内的水泥混凝土路面比较少，且很分散，加之都是连续配筋混凝土路面，采用滑模摊铺机摊铺，施工难度很大。

因此，部分高速公路隧道内连续配筋水泥混凝土板采用三辊轴机组施工。

a.模板安装。

模板采用刚度足够的钢制模板。钢模的高度比路面设计厚度略低3 mm～5 mm，长度为3 m。模板上预留拉杆插入孔，并焊接5 cm左右的定位套管，插入孔和套管孔的直径约大于拉杆外缘3 mm。模板的加工精度符合JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范表7.2.1。依据JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范第7.2.2条的技术要求安装模板。安装模板时，每米模板设置一个支撑固定装置，模板垂直度用垫木楔调整，用钢钎固定。

b.钢筋布设。

在基层或路侧，按设计图纸预先准确标记出起讫点、有传力杆缩缝、钢筋网、路面板等的具体位置。确定路面板位置时，可采用挂线或直接用油漆在基层顶面划线。确定钢筋网的位置时，根据设计的钢筋间距在基层顶面直接用粉笔或油漆标示。

纵向钢筋每隔30 m，采用绑扎方式连接，30 m内采用焊接方式连接。双面焊不小于5d(钢筋直径)，单面焊不小于10d，绑扎搭接长度不小于35d。纵向钢筋在同一横断面上不得有两个焊接或绑扎接头，相邻钢筋的焊接或绑扎接头分别错开50 m和90 cm。

横向钢筋置于纵向钢筋之下，绑扎在一起。钢筋网的定位必须准确，特别是在板的厚度方向。为了确保在混凝土拌合物压力、钢筋自重及振捣作用下钢筋网不下陷，施工过程中钢筋热胀冷缩、振捣等水平推力作用下支架不被推倒，试验段采用“Ω”形状的钢筋支架，采用梅花形布置，约5个/m2。

钢筋网的安装质量遵照JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范第8.1.4条执行。

钢筋网及支架的布设见图3。

图3 钢筋布置图

c.混凝土铺筑。

采用混凝土罐车运输、排式振捣机振捣、直径168 mm辊轴的三辊轴仪整平。以30 m长度为一个施工段进行布料、振捣、整平等作业。施工技术要求按JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范第7.3节和第8.1.5条执行。采用节水保湿养护膜覆盖养生，并应及时切缝。对27 cm厚的连续配筋混凝土表面层，养生14 d后，采用桁架式刻槽机做抗滑构造。

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