公路隧道混凝土路面湿滑处治的分析研究

【摘要】路面抗滑性能是影响行车安全和交通服务的重要因素，在高速公路隧道混凝土路面中，路面湿滑对行车速度、方向控制和制动距离影响较大，而路面抗滑性能不佳则会引发车辆滑移、水漂现象。本文首先对公路隧道混凝土路面抗滑机理与性能衰退特征进行分析，其次论述了路面湿滑处治的必要性，然后结合实例对隧道路面湿滑原因及处治对策进行总结，以供参考。

【关键词】高速公路隧道；水泥混凝土路面；湿滑处治

1、引言

因公路隧道空间狭窄，车辆闪避困难，同时受光照影响与驾驶员本能制动等影响，对于隧道内路面抗滑性的要求更高。工程实践表明，水泥混凝土路面长期运营，车轮对路面的反复碾压，同时在水损、污染等外部影响下，路面抗滑性急速退化。据统计，隧道水泥混凝土路面运营2～4年后抗滑性能就已超出路面安全规定范围，立面刻槽被抹平，非刻槽部位光滑，呈“镜面化”特征，为此需加强路面养护和修整。

2、公路隧道混凝土路面抗滑机理与性能衰退特征

2.1抗滑机理

水泥混凝土路面抗滑性能主要取决于表面纹理，1987年世界道路协会（PIARC）依据纹理振幅与波长将路面纹理分为四类，分类与形成原因如表1所示。纹理不同，对于路面抗滑性能的作用也有所差异，其中路面的宏观构造和细观构造对于路面的抗滑性能的影响较大，主要表现在以下两个方面：细观构造可为路面提供基本的抗滑力，在刺破路面附着的薄层水膜后控制路面与轮胎间的接触，在车辆缓速行驶时路面的抗滑作用突出；宏观构造会使轮胎橡胶变形，迟滞能量损失严重，摩擦力提高[1]。

表1 水泥混凝土路面纹理分类方式与形成原因

2.2抗滑性能衰退特征

公路隧道水泥混凝土路面抗滑性能衰退曲线呈为非线性指数关系，可采用Asymptotic模型表达抗滑性能衰减过程，如下：

式中： y—抗滑指标值； A、B、C—常数； x—轴载作用次数。

抗滑衰减模型特征如下：（1）抗滑水平初值A+C，当轴载作用次数x为0时，则y=A+C，则为路面建成后的抗滑值，抗滑值大小与路面构造方式相关；（2）衰减终值C，当轴载作用次数x趋于∞，则y=C，则抗滑指标衰减终值，即表示路面经过车轮反复磨耗，路面趋于光滑，而抗滑性能接近平衡状态，抗滑指标变化幅度较小，但是基本稳定；（3）衰减幅度A，即衰减初值与衰减终值间的抗滑指标变化范围；衰减速率B，即为从衰减初值恢复稳定状态的快慢程度。

相关学者对刻槽型路面、拉毛型路面与压槽型路面抗滑性能衰减规律与衰减曲线进行拟合分析，采用Asymptotic模型和试验曲线有较高相关性，拟合结果如表2所示。

3、公路隧道混凝土路面湿滑处治的必要性

隧道是一种封闭式空间构造，隧道内的空气湿度较大，路面湿滑，表层污染也十分严重。水泥混凝土路面因为强度较高，耐火与耐久性突出，在隧道路面中的应用广泛。因为隧道内空间狭窄，能见度较低，交通事故多发，会造成严重的人员伤亡和经济损害[2]。公路隧道交通事故发生率和路面的抗滑性能密切相关，所以，公路隧道保持良好的抗滑性能，尽量缩短汽车刹车的距离，降低交通事故的发生率，尤其是恶性重大交通事故，才能维护人民生命财产安全。

4、实例分析公路隧道混凝土路面湿滑原因及处治对策

双井隧道位于醴陵市双井村境内，隧道轴向走向方位角为175°，属微丘地貌，地形起伏较大，斜坡自然坡度为25°～55°，隧道范围内中线地面高程为141.1m～204.1m，最大相对高差63m，隧道区仅有山路通过，交通条件较差，本隧道位于R=4600的园曲线上，路面不设超高，仅设置2%单面坡，本隧道为双面四车道高速，设计速度100Km/h。

4.1湿滑原因

该隧道因运营时间较长，湿滑现象严重，对其原因进行分析，主要如下：（1）隧道运营时间较长，路面刻纹被逐渐抹平，摩擦系数下降，车辆刹车水会造成路面湿滑；（2）夏季隧道内阴凉，和外部温差过大，隧道内壁出现大量水雾，水雾凝结成水滴，后下落至路面；（3）路面渗水，渗水现象出现于该路面的施工缝及拱脚位置，共有14处，原因为衬砌内的环向排水盲管和纵向排水管道排水不畅，水流不能汇入底部排水边沟中，集中于拱脚部位，水压增大后渗出。

4.2湿滑处治对策

4.2.1隧道通风

根据该隧道返潮湿滑情况来看，需在隧道中增加射流风机数量，在竖井中架设射流风机，改变自然风风向。同时，需定期开启横洞卷闸门，实现了两主洞内风流自然循环，确立了“以自然风为主、机械风为辅”通风模式，提高了隧道内通风换气标准，最大程度地外排洞内湿气，有效避免了水雾的产生。

4.2.2微铣刨处治

施工单位对铣刨机刀头进行比选后选择674把刀头间隔一组进行拆除，并预留337把刀头进行施工。铣刨深度按照1～1.5cm深度进行控制，起步与结束操作速度控制在2m/min左右，保证与两端路面的平稳顺接。正常铣刨路段，操作速度需控制在4m/min～5m/min左右，同时安排专人观察深度变化，避免出现“白皮”现象。铣刨机刀头8000m2～10000m2更换一次。需注意的是，微铣刨处治过程中需产生大量灰尘，需做好除尘工作。对于铣刨机的使用，需严格控制水量，协调好铣刨机、清扫车、洒水车与人工操作，并配置好隧道内的风机、照明与指示灯。另外，公路管理处定期对沉沙井进行清理，保证隧道内排水系统通畅[3]。

4.2.3 NovaChip超薄罩面施工

该工程选用专用摊铺机械Novapaver进行施工，粘层油NovaBond洒布温度控制在60℃～80℃，对洒布量进行准确计算，保证路面NovaChip超薄罩面沥青混合料摊铺均匀。超薄罩面施工前，需提前0.5h～1h预热熨平板，温度需高于100℃。摊铺时合理设置熨平板振捣和夯锤压实设备的振动频率、振幅。摊铺机运行速度需控制在10m/min～12m/min范围内，摊铺需持续进行，避免材料离析，保证路面平整。若混合料出现波浪、离析、裂缝等问题，则需停止施工调整施工方案。为保证摊铺质量，施工单位通过试铺试压确定了NovaChip超薄罩面松铺厚度，摊铺机螺旋布料器两侧保持有不少于送料器2/3高度的混合料。每天摊铺结束后，按照操作规程组织人员清洗乳化沥青喷洒装置，防止NovaBond破乳堵塞喷嘴。纵向施工接缝需与行车方向保持平行关系，不得出现波浪式曲线。摊铺完成后，用竹耙将纵向施工接缝推成与地面成90度的立面。

4.3施工效益

该隧道自通车以来发生多起交通事故，严重影响隧道管理部门的正产工作，也对人民群众的出行造成威胁。该工程编制的路面湿滑处治方案（隧道通风+微铣刨处治+NovaChip超薄罩面施工）改善了双井隧道内水泥混凝土路面的平整度、抗滑性能与交通服务水平，提高了行车的安全性与舒适度，社会效益显著。

结语：

综上所述，随着高速公路隧道运营时间的增长，隧道内水泥混凝土路面的抗滑性能日益衰退，为保证行车安全与舒适，需及时处理路面湿滑问题。自然通风有效改善了隧道内的空气环境，避免内壁形成水雾；微铣刨与超薄罩面处治强化了路面的抗滑性能。但是处治过程中，需注意材料的选择和施工，确保材料性能，从而为路面修复奠定基础。实践表明，本文所述工程采用的隧道通风+微铣刨处治+NovaChip超薄罩面施工方案可行有效，具有推广应用价值。

参考文献：

[1]吕鎮锋，李波，张正伟，等.刻槽混凝土路面表面纹理及其噪声的相关性统计分析[J].公路交通科技，2015，32（11）：14-19.

[2]张荣贵，ZhangRonggui.福建公路隧道交通事故的成因及对策[J].福建工程学院学报，2010，8（1）：16-20.

[3]顾海荣，焦生杰.全液压铣刨机铣刨系统速度刚度问题研究[J].中国工程机械学报，2010，8（1）：14-16.

作者简介：

龚勋（1982.4），男，工程师，研究生，主要从事高速公路桥隧养护管理工作。