陳祺,林克美

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北武漢430023）

阻燃溫拌瀝青路面結(jié)構(gòu)在武漢市東湖通道中的應(yīng)用研究

陳祺,林克美

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北武漢430023）

武漢市東湖通道是當(dāng)前我國最長、環(huán)境與景觀要求最高的城市湖中通道工程?，F(xiàn)介紹溫拌阻燃瀝青路面結(jié)構(gòu)在該工程中的應(yīng)用，可供同行借鑒。

溫拌瀝青；阻燃劑；隧道路面；城市隧道；東湖通道；武漢市

1　工程概況

武漢市東湖通道工程是武漢市武昌大東湖地區(qū)的重要交通項(xiàng)目，對完善區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與緩解交通擁堵方面具有重要作用，通過暗埋隧道方式穿越景區(qū)，實(shí)現(xiàn)景區(qū)內(nèi)部車輛與社會車輛分離，為武漢市東湖風(fēng)景區(qū)未來良性發(fā)展創(chuàng)造良好條件，見圖1所示。

圖1　東湖通道位置圖

東湖風(fēng)景區(qū)位于中國湖北省武漢市中心城區(qū)，是國家5A級旅游景區(qū)，全國文明風(fēng)景旅游區(qū)示范點(diǎn)，首批國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)。東湖生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)面積88 km2，素有“楚韻山水、大美東湖”的美稱。

武漢市東湖通道工程北起二環(huán)線水東段主線紅廟立交，南至喻家湖路與喻家山北路交叉口，橫穿東湖風(fēng)景區(qū)，全長10.6 km。全線包括紅廟立交接線橋梁段、東湖隧道段、團(tuán)山路地面段、團(tuán)山隧道段等組成，其中：紅廟立交接線段長約1.5 km；東湖隧道段全長約7 km，包括兩端敞口段及暗埋段，暗埋段長約6.6 km；團(tuán)山隧道段為小凈距分離式隧道，長約0.7 km。全線設(shè)紅廟立交、魯磨路立交兩處交通疏解點(diǎn)、沙灘浴場一處緊急救援通道、管理中心一處。

武漢市東湖通道工程定性為城市主干路，主線設(shè)計(jì)車速V=60 km /h，基本車道數(shù)為雙向6車道。

根據(jù)批復(fù)，東湖隧道湖底段主通道采用三孔閉合框架結(jié)構(gòu)，圍堰明挖施工工藝，半橫向通風(fēng)方式，見圖2所示。

圖2　東湖隧道典型斷面圖

東湖隧道段暗埋長度暗埋段長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3 000 m，屬于特長隧道的范疇，按照規(guī)范要求，應(yīng)加強(qiáng)隧道支護(hù)襯砌、防排水、路面等主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與通風(fēng)、照明、供配電、消防、交通監(jiān)控等營運(yùn)設(shè)施設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)，形成合理的綜合設(shè)計(jì)。在東湖通道工程設(shè)計(jì)過程中，通風(fēng)、消防、監(jiān)控、隧道主體結(jié)構(gòu)、支護(hù)設(shè)施等均作了專題研究，關(guān)于隧道路面鋪裝，有必要也結(jié)合特長隧道的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足施工及運(yùn)營期間的各種需求。

2　阻燃溫拌瀝青混合料簡介

一般而言，隧道路面鋪裝可采用混凝土路面結(jié)構(gòu)類型或?yàn)r青混凝土結(jié)構(gòu)類型，無論從抗?jié)窕?、抗噪音性和降低事故發(fā)生率等方面，還是從提高交通安全性、乘車舒適性考慮，水泥混凝土路面都不及瀝青混凝土路面。瀝青鋪裝其舒適度更好、外觀效果更好，粉塵少、行車噪聲小，路面無接縫的特點(diǎn)，目前在各類道路項(xiàng)目中大量使用，武漢市東湖通道工程作為市內(nèi)的主干道，經(jīng)過前期多階段論證，采用瀝青路面類型。

作為目前全國最長、環(huán)境與景觀要求最高的城市湖中通道工程，東湖通道工程有自身的特點(diǎn)：施工場地位于風(fēng)景區(qū)內(nèi)部中心地帶，瀝青路面鋪裝的施工場地處于封閉空間，場地狹小，通風(fēng)條件差，瀝青混合料的生產(chǎn)場地不可能布置在景區(qū)內(nèi)部，存在長距離運(yùn)輸?shù)膯栴}，另外，項(xiàng)目運(yùn)行階段，作為特長隧道，其面臨的消防、安全風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)較一般項(xiàng)目大。

作為東湖通道的設(shè)計(jì)方，認(rèn)真考慮瀝青路面鋪裝方案是十分必要的。

隧道屬于交通事故的多發(fā)地段，隧道內(nèi)的光線和視線比較差，加之隧道內(nèi)通風(fēng)條件不好，如果發(fā)生交通事故后再引燃瀝青路面，不但火勢兇猛，還伴隨著瀝青燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量濃煙，在有限的救援空間內(nèi)會妨礙逃生人員的疏散和救助人員的救援，不易擴(kuò)散的瀝青有害濃煙還會導(dǎo)致人員傷亡。隧道中的火災(zāi)是一個(gè)國際問題，在世界上許多國家均發(fā)生過非常嚴(yán)重的隧道火災(zāi)事故。

根據(jù)隧道內(nèi)的使用條件，采用阻燃瀝青混凝土能夠大大減少交通事故帶來的損失，提供良好的路面結(jié)構(gòu)性能。

根據(jù)瀝青的燃燒特性，瀝青阻燃劑的阻燃原理主要有吸熱、覆蓋、抑制鏈反應(yīng)及不燃?xì)怏w窒息作用等。

目前對瀝青的阻燃方式主要是圍繞著在瀝青中添加阻燃劑、抑煙劑來實(shí)現(xiàn)的。常見的阻燃劑、阻燃抑煙劑如表1所列。

因此，在長大隧道中采用阻燃瀝青鋪裝是提高隧道運(yùn)營期間安全性的重要手段之一。

溫拌瀝青混合料是歐洲公司于1995年研制出來的，國內(nèi)也在逐步推廣、使用其新技術(shù)和新材料。溫拌瀝青混合料具有環(huán)境友好、節(jié)約能源、減少溫室氣體排放、減少瀝青煙等有毒氣體排放等特點(diǎn)，符合建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會的要求。

表1　常用添加型阻燃劑分類及其特點(diǎn)一覽表

溫拌瀝青混凝土技術(shù)，簡單來說就是指介于熱拌瀝青混合料和常溫拌合混合料之間的瀝青混合料拌合技術(shù)。在同樣原材料條件下，溫拌拌合溫度和壓實(shí)溫度一般比熱拌低20℃～40℃。溫拌技術(shù)的核心是，采用物理或化學(xué)手段，增加瀝青混合料的施工操作性，在完成混合料成型后，這些物理或化學(xué)添加劑不應(yīng)對路面使用性能構(gòu)成負(fù)面影響。

由于溫拌瀝青混合料拌合溫度下降20℃～40℃，石料加熱溫度、瀝青保溫溫度下降。燃油成本下降20%～30%。拌合和裹覆難度下降，拌合能耗和機(jī)械損耗也相應(yīng)下降。

國內(nèi)大量研究和工程實(shí)踐證明，采用溫拌瀝青技術(shù)可節(jié)省燃油消耗20%，溫室氣體排放量減少50%，污染環(huán)境的“瀝青煙”減少80%，是高節(jié)能低排放的高新技術(shù)。

由于料溫與環(huán)境溫度的差異縮小，溫拌瀝青混合料的儲運(yùn)過程中降溫速率下降，允許儲存時(shí)間和運(yùn)輸時(shí)間均顯著延長。溫拌瀝青混合料卸車時(shí)料車底部因低溫產(chǎn)生附聚和混合料粘料車現(xiàn)象也顯著減少。降溫速率減緩，混合料的可壓實(shí)時(shí)間顯著延長，壓實(shí)更有保障。同時(shí)，更易于邊角和補(bǔ)救位置的手工操作溫拌混合料對路表和環(huán)境溫度的要求相對低，路面施工季節(jié)和日施工時(shí)間延長，比熱拌更適合夜間施工。溫拌混合料完成壓實(shí)后，其溫度已經(jīng)處在較低水平。完工后開放交通的時(shí)間提前，從而減少施工作業(yè)隊(duì)交通的干擾。

溫拌瀝青混合料由于具有上述特點(diǎn)，故適宜在下列類型工程中采用：

（1）長大隧道工程路面施工；

（2）環(huán)保要求高的區(qū)域；

（3）超薄面層方面；

（4）夜間施工方面；

（5）瀝青混合料廠拌再生；

（6）山區(qū)或交通不便地區(qū)路面施工；

（7）低溫季節(jié)和高海拔地區(qū)、寒冷地區(qū)的瀝青路面。

3　阻燃溫拌瀝青路面結(jié)構(gòu)方案

綜上所述，與熱拌瀝青混合料相比較，溫拌料在生產(chǎn)、施工過程中大大降低了有害、難聞氣味的釋放量，有利于保護(hù)生產(chǎn)、施工人員的身體健康。在隧道路面施工過程中，大大改善了施工可操作性，從而提高了施工質(zhì)量。在路面使用過程中，溫拌阻燃瀝青混凝土路面能提高使用的安全性，為燃燒性交通事故發(fā)生時(shí)的救援和逃生爭取更多時(shí)間。武漢市東湖通道工程的隧道部分路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用溫拌阻燃瀝青混合料類型。

所設(shè)計(jì)的隧道段采用的路面結(jié)構(gòu)為（從上至下）：

4 cm厚阻燃W-SMA-13瀝青上面層（SBS改性，摻纖維）；

瀝青黏結(jié)層；

5 cm厚W-AC-16C中粒式改性瀝青下面層（SBS改性）；

橡膠乳化瀝青黏結(jié)層；

調(diào)坡層；

隧道結(jié)構(gòu)層。

4　阻燃溫拌瀝青混合料技術(shù)要求

4.1阻燃瀝青

該工程阻燃瀝青燃燒性能的指標(biāo)要求應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2　阻燃瀝青燃燒性能要求一覽表

該工程中的東湖隧道為特長隧道，故對煙密度等級（SDR）有專門要求，相應(yīng)要求采用復(fù)合阻燃劑，即既有阻燃功能，又有抑煙功能。

4.2溫拌瀝青混合料

溫拌瀝青混合料分為三大主要技術(shù)類型，見圖3所示。

圖3　溫拌瀝青混合料三大技術(shù)類型示意圖

目前在湖北省采用得較多的是表面活性溫拌技術(shù)，經(jīng)各方綜合比較，該項(xiàng)設(shè)計(jì)采用表面活性溫拌劑，攪拌缸投放型。

4.2.1瀝青混合料的原材料要求

4.2.1.1溫拌添加劑

（1）溫拌添加劑應(yīng)滿足如下技術(shù)要求：

與同類型熱拌瀝青混合料相比，加入溫拌劑后可使瀝青混合料的拌合溫度及攤鋪碾壓溫度降低30℃以上；加入溫拌添加劑的瀝青混合料，其技術(shù)性能應(yīng)達(dá)到同類型熱拌瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)；加入溫拌添加劑后不得在施工過程中產(chǎn)生額外的有毒有害氣體。

（2）表面活性溫拌劑宜采用胺類表面活性劑，攪拌缸投放型。其技術(shù)要求應(yīng)符合表3、表4的要求。

表3　攪拌缸投放型胺類表面活性溫拌瀝青的技術(shù)要求表

表4　胺類表面活性型溫拌瀝青的技術(shù)要求表

4.2.1.2集料

溫拌瀝青混合料生產(chǎn)采用攪拌缸投放型表面活性溫拌劑時(shí)，不宜采用多孔性集料，粗集料吸水率宜不大于2%。溫拌瀝青混合料生產(chǎn)采用攪拌缸投放型表面活性溫拌劑時(shí)，不宜采用多孔性石料生產(chǎn)的細(xì)集料。溫拌瀝青混合料允許摻加1%～2%的Ⅰ級鈣質(zhì)消石灰粉或水泥替代部分填料作為抗剝離措施。采用表面活性型溫拌技術(shù)時(shí)，一般不宜摻加水泥作為抗剝離措施。

4.2.2配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)

溫拌瀝青混合料設(shè)計(jì)按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40）規(guī)定的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證的三階段步驟進(jìn)行（見表5）。

4.2.3溫拌瀝青混合料的施工溫度（見表6）

溫拌瀝青混合料應(yīng)待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50℃后，方可開放交通。

4.2.4試驗(yàn)段施工

溫拌瀝青混合料路面在大規(guī)模施工前應(yīng)鋪筑試驗(yàn)段，試驗(yàn)路段的長度宜為100～200 m。

表5　溫拌瀝青混合料馬歇爾設(shè)計(jì)指標(biāo)與體積指標(biāo)要求一覽表

表6　溫拌瀝青混合料的施工溫度范圍一覽表

試驗(yàn)段分試拌和試鋪兩個(gè)階段，通過試拌確定拌和工藝和參數(shù)；通過試鋪確定攤鋪、碾壓工藝和參數(shù)等，并驗(yàn)證溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，為正常路段施工提供技術(shù)依據(jù)。

4.2.5阻燃溫拌瀝青混合料路用性能檢驗(yàn)

該工程所用的阻燃溫拌瀝青W-AC、W-SMA需進(jìn)行車轍試驗(yàn)、水穩(wěn)定性能檢驗(yàn)，宜進(jìn)行-10℃低溫抗裂性能、滲水性能檢驗(yàn)。具體指標(biāo)見表7所列。

表7　阻燃溫拌瀝青混合料路用性能技術(shù)要求一覽表

5　結(jié)語

長大隧道的路面鋪裝材料進(jìn)行阻燃處理，是一項(xiàng)必須的防火安全措施，結(jié)合隧道的通風(fēng)、監(jiān)控、消防、逃生等系統(tǒng)，才能全方位提供良好的運(yùn)營條件。同時(shí)，由于隧道本身具有施工場地狹小、通風(fēng)條件差的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中結(jié)合施工環(huán)境采用溫拌瀝青結(jié)構(gòu)類型，有助于改善施工條件，從而更好地保證施工質(zhì)量，又能夠減少對周邊環(huán)境的不利影響。

本文結(jié)合武漢市東湖通道工程中目前全國最長、環(huán)境與景觀要求最高的城市湖中通道工程，有針對性地進(jìn)行了瀝青路面鋪裝設(shè)計(jì)，采用溫拌阻燃瀝青路面結(jié)構(gòu)，結(jié)合通風(fēng)、消防、監(jiān)控等各項(xiàng)措施，既能為施工提供較好的環(huán)境、減少施工期間的污染排放，又可以為運(yùn)營創(chuàng)造良好的條件。

U416.217

B

1009-7716（2015）05-0051-04

2015-01-15

陳祺（1972-）男，湖北武漢人，正高職高級工程師，綜合二院道路專業(yè)總工程師，從事道路工程設(shè)計(jì)、咨詢及研究工作。