高速公路隧道单层“白改黑”铺装设计与实践

李硕

摘 要：本文就连云港港北港区疏港道路隧道路面改造工程实施，在分析原水泥铺装典型病害基础上，结合项目实际工况，提出了单层“白改黑”加铺罩面的方式。对实施过程和现场关键工艺控制进行了论述，应用实践和后期使用观测结果表明：实施的“白改黑”方案可有效提升原隧道铺面平整度、抗滑安全性能指标，节约路面改造资金投入，具有较好的使用效果，可为后续类似项目实施提供经验借鉴。

关键词：隧道;水泥路面;白改黑;单层加铺;橡胶沥青;接缝

众所周知，与水泥路面相比，沥青路面具有行车噪音小、舒适性好、抗滑安全性好等性能优势。早期修建的隧道铺装以水泥混凝土路面居多，随着隧道路面服役年限的增长，特别是重载交通作用下，隧道水泥铺装病害逐渐增多，且养护维修不便，大大影响了路面通行质量。在隧道内加铺沥青路面是解决水泥路面平整度差、抗滑安全性差、行车舒适性差最有效的办法。本文结合连云港地区北疏港高速公路单层加铺沥青路面的有效应用，在详细分析原铺面病害基础上，详细阐述具体实施过程中难点和质量控制点，为以后类似项目实施提供很好的参考和借鉴经验。

1 工程概况

隧道位于连云港市墟沟城区西部，属于港北区疏港道路北固山段。隧道左线长2 830 m，按80 km/h双向四车道高速公路标准设计，隧道建筑限界净宽14 m，建筑界限高5 m。原隧道路面铺装结构为：28 cm厚水泥砼面板（弯拉强度不低于5.0 MPa）+15 cm～20 cm厚C20水泥砼基层。

2 路面病害类型及分析

随着服役年限增加，隧道內水泥路面出现的病害类型主要有板角破损、板块裂缝、局部板块间错台、构造深度磨损衰减。改造前对隧道内水泥混凝土路面进行了详细检测，检测内容包含裂缝调查、构造深度复测、平整度复测、板块多点横坡度检测、错台检测，其中平整度和构造深度检测数据如表1、表2所示。

检测结果表明：改造前原路面平整度已经远超过规范限值，严重影响路面行车舒适性;从构造深度平均值及合格率亦表明，原路面抗滑性能已严重不足，容易造成行车事故，影响通行安全。

此外，为便于后续单层罩面施工厚度均匀性控制，避免出现因局部加铺厚度波动过大影响均匀性和早期路用性能，对隧道横坡进行了全断面检测，根据现场实际情况，每幅隧道间隔30 m测定一断面，每个断面选择4处代表性观测点测定横坡，以此确定出每个断面的坡度变化情况，分析数据波动趋势和范围，找出局部横坡过大路段进行提前预处理。

右幅横坡数据汇总如下：

从图上可知，右幅隧道横坡波动较大路段基本集中K2+460-K1+440段。

3 关键设计方案

从提升路况指标出发，考虑综合路用性能、经济性等因素，综合方案比选，确定设计方案如下：

（1）主体加铺方案：考虑隧道内温度范围适中、无路面流水、现有净空充裕、交通量较小，主体采用单层铺筑4 cm沥青罩面;考虑综合耐久性，加铺混合料类型采用改性SMA-13沥青玛蹄脂碎石。

（2）界面处理：原路表面先做抛丸处理，对于平整度波动较大路段，进行局部精铣刨方式处理，为加铺层平整度和厚度控制提供良好条件。

（3）层间粘结：采用热喷橡胶沥青加撒布碎石，同时应保证混凝土板块间填缝料满足要求。

4 实施过程关键工艺质量控制

4.1 原水泥砼路面精铣刨处治

根据测量结果对横坡波动性较大路段提前进行精铣刨处治，需要加深铣刨才能确保行车道单层沥青加铺的厚度。根据现场量测，同一断面精铣刨的深度在0.5 cm～3.5 cm之间，现场采用2 m宽精铣刨机由高点往低点铣刨。铣刨后采用山猫清扫机进行全断面清理，清理后采用高压水车冲洗表面，确保表面干净、无浮灰。

4.2 板块横向接缝处治

为保证水泥砼板块正常热胀冷缩，在水泥砼板块施工时进行了横向施工切缝，以保证后期水泥砼板块完整无破损运营。经水泥砼精铣刨后，水泥砼板块横向接缝宽度在5 mm～10 mm之间，局部因水泥砼强度不足，接缝处边口破损较大，如不进行合理化处治，后期路面将很容易产生反射裂缝，对于单层加铺，需要预防沥青路面反射裂缝的快速发生，避免影响路面使用寿命。实施过程中先对水泥砼横向施工缝进行人工清理，确保每条横向接缝清理干净，然后实施灌缝、骑缝粘贴抗裂贴，灌缝施工均要求浇灌饱满，以增强接缝处粘弹性。

4.3 板块纵向接缝处治

本隧道内水泥砼板块施工的纵向接缝恰好位于行车道轮迹带，运营期间纵向接缝破损、啃边病害较为普遍。结合项目实际情况，隧道板块纵向接缝处治采用热沥青灌缝+骑缝粘结抗裂体贴施工方案，自粘式抗裂贴宽度为33 cm。

4.4 层间处治的选择

目前在“白+黑”结构上常用的抗反射裂缝结构主要有满铺聚酯玻纤布、满铺加强型抗裂贴、热喷改性沥青+除尘碎石、热喷橡胶沥青+除尘碎石，几种结构施工工艺均较为成熟，考虑到施工造价和使用效果，本次应力吸收层选用热喷橡胶沥青+除尘（5～10）mm碎石，其中热沥青洒布量控制在1.6 kg/m2～2.2 kg/m2（主要考虑路面单层加铺，泛油考虑），碎石选用（5～10）mm，覆盖率达到70%～80%，以保证沥青层和应力吸收层的粘结效果，使之成为整体共同承受水泥砼板块反射应力、车辆行驶过程中抗剪切应力。

5 后期性能观测评价

该“白改黑”改造项目于2018年11月底施工结束后即通车，经过两年的服役检验后，对路面情况进行了再次跟踪观测，现场路面未出现任何裂缝、破损、车辙、拥包等病害，裂缝处原浇灌饱满的普通道路石油沥青也未发现任何泛油情况，整体表现出较好的后续路用性能。

6 小结

本文结合连云港港北港区疏港道路北固山隧道路面改造工程实施，采用单层“白改黑”罩面设计方案实施过程进行阐述，主要结论如下：

（1）随着通车年限增加，隧道原水泥铺装路用性能衰减主要表现为平整度、抗滑性能严重不足，此为铺装改造的重点。

（2）早期修建的隧道，铺面受当时工艺控制限制，存在局部横坡不均匀现象，在设计和施工过程中需要给予充分重视。

（3）采用严格的精铣刨界面处治，辅以灌缝、贴逢和设置应力吸收层等综合工艺，是避免单层加铺方案过早出现反射裂缝的保证。

（4）后续观测结果表明，所采用的单层4 cm改性SMA-13“白改黑”隧道铺装罩面方案，对于保证路用服役性能、控制造价、保证隧道净高，具有较好的适应性和技术经济性，可为类似工况项目实施提供借鉴参考。

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