隧道水泥路面抗滑功能改善的措施选择

李燕

摘要：我国隧道路面类型和养护措施主要是水泥类和沥青类。文章针对隧道工作环境，结合文献和规范，分析认为两种措施各有利弊，而环氧抗滑表层结合了两种措施的优点，能适应隧道内特殊的工作条件和工作要求。

关键词：水泥类;沥青类;环氧类

中图分类号：U459.2 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.034

文章编号：1673-4874（2019）10-0121-03

0引言

公路隧道路面工作环境、路基条件、驾驶员通视情况和心理状况等都与洞外有明显差异，隧道内路面抗滑能力衰减较快，行车事故高发，抗滑功能改善的措施选择应基于隧道路面工作条件和工作要求。

1现有措施

由于历史原因，目前我国隧道路面特别是运营时间较长的隧道以水泥路面为主，提高隧道已建水泥路面的抗滑功能，主要从改善路面微观构造和宏观构造入手，归纳起来有以下两类：

1.1水泥路面的表面处置

水泥路面在施工振捣中，骨科下沉，水泥砂浆上浮，由砂浆形成的微观构造通常较弱，在砂浆层上刻槽形成的宏观构造即使达到验收要求，但如同在玻璃板上刻槽，其抗滑效果并不能满足行车要求。在车轮荷载作用下，2-3年时间就可能出现“镜面”效果。表面处置措施通常包括凿毛、刻纹、铣刨、拋丸等方式。

这些措施保持了水泥路面的本色，也能短期内提高路面抗滑功能，但会减薄水泥面板厚度、大多耐久性差。如某高速公路铣刨约1.5年后，水泥混凝土路面横向力系数SFC又衰减到40以下。拋丸处置对于处理油污损路面效果较好，但适用范围较窄。

1.2沥青类罩面

由于沥青类路面宏观和微观构造较好，抗滑性能明显优于水泥路面，近年来，隧道内水泥路面呈现出改造为沥青类路面的趋势。沥青类罩面最为典型的是Novachip，在全国多个项目实施效果良好。有测试数据表明，Novachip在构造深度的提高幅度、衰减程度、噪音控制、施工快捷方面都优于SMA。

沥青类罩面加铺通过优选原材料和配合比，抗滑效果好，其耐潮湿的能力也较强，但热拌施工时的环保问题、运营中的照度问题和火灾控制问题都难以回避。而且，同济大学魏强等在课题调查中发现“水泥混凝土加铺沥青混凝土的隧道路面，由于隧道潮湿，隧道中沥青层剥落现象较为严重，很多已经露出下面的水泥层。

2 现有措施的适应性分析

上述两类处置措施，实际上代表了隧道内两种路面类型。水泥路面和沥青路面，究竟哪一种更适合用于隧道内，应该分析隧道内路面工作条件。

2.1隧道路面工作条件

公路隧道路面处于一个相对较为封闭的环境，同济大学课题组曾调查了西南多雨地区和西北干旱地区公路隧道，东南大学相关研究调查了浙江和江苏公路隧道，通过对比洞内外段的温度、湿度、噪声、照明和烟气浓度等环境指标，发现公路隧道的工作条件有以下特点：

温度：隧道内温度受季节影响相对较小，夏季隧道内温度比隧道外温度偏低，对路面材料高温稳定性和低温抗裂性要求不高。

湿度：隧道内湿度相对较大。虽然隧道路面不直接受降雨的影响，但是一旦有水渗入或滴落在路面表面，就难以干燥，这对路面材料的耐久性提出了较高的要求。

噪音：隧道内的噪音高于隧道外的噪声，而且隧道内噪声持续时间更长，不易消散。调查发现，在隧道内部噪音从90dB衰减到80dB约为30S，而隧道外部仅需2-3S。根据这一特点，隧道内路面应该有一定空隙率。

照度：在白天，无论是否有照明，隧道内的照度远远小于隧道外的照度。因此，隧道内路面应为浅色路面，具有较高的漫反射率。

2.2 隧道路面类型的选择

2.2.1 隧道工作条件

根据隧道内噪音扩散条件，应首选沥青路面，隧道内温度条件也规避了沥青路面温度敏感的弱点。沥青路面用于隧道内的最大障碍在于隧道湿度大，沥青类材料耐久性不良，其次还面临长大隧道的火灾风险，沥青可能会溶解燃油参与燃烧，而且进一步释放有害气体。

根据隧道内湿度、照度特点，水泥路面更适合用于隧道内。但水泥路面由于施工中水泥砂浆上浮、微观构造难以保证、施工工艺重抹平、施工规范只关注宏观构造等原因，抗滑性能明显低于沥青路面，成为水泥路面应用于隧道的最大短板。

2.2.2 专家学者的研究意见

对于隧道内路面类型的选择，专家学者的研究中也给出了不同的意见。一类建议着重水泥路面的改良，提高原材料水泥和集料的抗磨能力，改善路面施工工艺如露石混凝土或复合型混凝土（如掺入聚合物）。还有一类意见主张改良沥青路面，东南大学许涛、黃晓明等人基于灰靶理论从耐久性、平整度、抗滑性能等六个方面对沥青和水泥两种路面进行综合评价，并经对近百座隧道路面实地调查、分析，认为在隧道中采用沥青路面具有更好的适用性，随着施工技术、阻燃技术的进步，沥青路面将逐渐取代水泥路面而在隧道内得到广泛应用。

2.2.3 现行规范的要求

《公路隧道設计规范》（JTJ 026-1990）中规定“洞内行车道路面，宜采用水泥混凝土路面。洞内干燥无水、施工方便时，也可采用沥青混凝土路面。”现行的《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）改为“隧道路面应具有足够的强度和平整、耐久、抗滑、耐磨等性能”“各级公路隧道可采用水泥混凝土路面”“有条件时，可采用沥青混合料上面层和水泥混凝土下面层组成的复合式路面”，并分别对这两种路面做了具体要求。《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）中要求“隧道路面除应按设计要求组织施工外，还应符合现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30-2015）、《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2017）及《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2017）的有关规定。C02D941E-BC16-4E16-AC6A-907881F0CE8C

可见，相关规范中，两种路面类型趋于同等地位。目前还没有一种成熟的可以作为规范推荐的路面类型。

3环氧类处置措施

环氧树脂类抗滑薄层采用某几组环氧类材料和填料按一定比例和顺序混合成为均质的、半流体砂浆胶结料，均匀涂在经铣刨或拋丸处理过的水泥路面，过量撒布耐磨骨科，然后进行多余骨科回收，养生固化后形成抗滑表层。近年来在广西、广东、四川等地开始应用于隧道内水泥路面的抗滑性能改善。

3.1工程案例

3.1.1 工程概况

某高速公路全长108km，王线为双向四车道，2012年7月建成通车。其中所有隧道进出口段300m采用复合式路面，中部采用水泥混凝土路面。隧道水泥混凝土路面结构形式为：26cnq水泥混凝土+0.6cm改性乳化沥青稀浆封层+20cmC20混凝土基层（无仰拱段+15cmC20混凝土裯平层）。隧道水泥混凝土路面采用纵向等间距刻槽，构造深度符合规范要求。

这些隧道运营3年后，隧道混凝土路面抗滑性能明显降低，多座隧道交通事故频发。抗滑性能测定如表1所示。经多个方案对比，采取环氧抗滑表层的预防性养护措施。

3.1.2 原材料

环氧抗滑表层的主要原材料为胶结料和耐磨石材。胶结料通常由几组环氧树脂类材料与填料（粒径<0.075mm的砂）搅拌而成，其粘接强度、剥离强度等对抗滑表层的耐久性起着决定性作用。主要技术要求如表2所示。

环氧抗滑表层中耐磨石料对处置后路面的抗滑性能起着重要作用，要求微观构造粗糙，压碎值、洛杉矶磨耗率和针片状颗粒含量应符合相应道路等级的要求。技术要求如表3所示。

3.1.3 施工工艺

环氧抗滑表层的施工工艺如图1所示。

3.1.4 抗滑提升效果

三座隧道铺筑环氧抗滑表层后抗滑性能得到明显改善，SRI评定值如表4所示。

3.1.5 环氧类抗滑表层的缺陷

环氧类抗滑薄层对提高隧道内路面抗滑性能效果明显，但在实践中也发现一些缺陷。其中最常见的缺陷为微裂纹，原因在于结构层与铺装层的收缩不一致，所形成的微裂纹扩展后容易造成水侵蝕。隧道中温度变化相对较小，是环氧抗滑表层较为理想的使用环境。

4 结语

环氧类抗滑薄层微观构造和宏观构造都较好，抗滑效果改善明显。其结构层厚度薄，原材料避免了沥青类材料的耐久性和防火缺陷，同时保留了水泥路面的照度，能较好地适应隧道路面的工作条件和工作要求。C02D941E-BC16-4E16-AC6A-907881F0CE8C