張兆杰, 楊 楓, 鄭金龍, 譚昌建, 田志宇
(1.四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院, 四川成都 610041; 2. 四川川西高速公路有限責任公司, 四川成都 610041)
(1)G213線五指山隧道為單洞對向行車隧道。2003年8月開工建設,2008年7月通車運營。五指山隧道起訖樁號為K28+418~K32+329,長度為3 911 m。
原設計全隧道噴涂防火涂料,2015年1月檢測時發(fā)現(xiàn)隧道襯砌表面涂裝開裂、剝落、掉塊病害嚴重,危及行車安全。
(2)雅康高速周公山隧道(右線)為單向行車隧道。2014年9月開工建設,2017年12月底通車運營??傞L度為4 179 m。
2016年11月,雅康高速公路有限責任公司為支持四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院牽頭的交通科技項目《公路隧道瓷板干掛裝飾技術指南》,同意將再建的周公山隧道(右線)作為課題項目試驗段。
隧道屬于永久性地下建筑物,由于洞內(nèi)光線照明相對較暗、濕度相對較大、空氣污染相對嚴重等因素限制,隧道內(nèi)壁裝飾必須從使用效果、建造成本、施工難度、后期維護等多個方面進行嚴格要求[1-4]。經(jīng)過多年工程實踐,我國隧道工程界對內(nèi)部裝飾提出了一些具體指標要求:
(1)改善行車環(huán)境。隧道裝飾必須最大程度地改善隧道內(nèi)行車環(huán)境,使洞內(nèi)外景觀相互協(xié)調(diào),避免出現(xiàn)大的視覺落差,并盡可能降低過往車輛產(chǎn)生的噪音。
(2)隧道裝飾表面應相對平滑,形成漫反射表面,能將隧道內(nèi)照明燈光均勻的反射到隧道內(nèi)的各個角落,使之成為改善和協(xié)助隧道內(nèi)光照效果組成部分,保證洞口與洞內(nèi)光線逐漸過渡。
(3)隧道裝飾表面要平整光滑,不易吸污。隧道內(nèi)是一個多灰塵、易污染、相對濕度高的行車環(huán)境,隧道裝飾應不易污染以減少日常維護量及維護難度。
(4)隧道裝飾必須經(jīng)久耐用,具有不怕水、耐酸堿及氯化物的腐蝕、抗老化等特性。
(5)隧道裝飾必須具有足夠的耐火性,在高溫下不分解產(chǎn)生大量有毒氣體和煙霧。
此外,隨著近年來我國道路網(wǎng)絡的不斷延伸和人工成本的提高,結合道路運營管理現(xiàn)狀,又增加了以下需求:
(1)隧道裝飾應適用于機械化清洗、保潔,能承受沖洗荷載,以降低維護成本和車道內(nèi)作業(yè)風險(圖1)。
圖1 隧道機械化清洗
(2)隧道裝飾應易于拆裝,以便于維修更換和隧道襯砌病害治理。
(3)隧道裝飾應具有更長的使用壽命和更高的性價比。
據(jù)調(diào)查在全國范圍內(nèi)尚無現(xiàn)成的能滿足上述全部要求的裝飾技術。
隨著我國高等級公路隧道工程建設規(guī)模的逐步擴大,隧道內(nèi)壁裝飾由原來單一的混凝土逐漸向功能化、多樣化、人性化的方向發(fā)展,出現(xiàn)了多種裝飾方案。發(fā)展至今大致包括以下幾類:混凝土、防火涂料、瓷板、人造板材、復合材料鋁板及搪瓷鋼板等。其中混凝土及涂料價格低廉,但由于其表面粗糙、易污染、不易清洗、光線反射效果差,目前已較少采用;人造板材、復合鋁板和搪瓷鋼板材料成本過高,在公路隧道中也極少應用。目前國內(nèi)應用最廣、性價比較好的主要是瓷板。
瓷板表面光滑、不易污染、易清洗、光線反射效果好,且具有資源豐富、成本低廉、使用壽命長、耐磨、防潮、防火、美觀、適宜標準化生產(chǎn)的特點,從材料特性來說最符合隧道裝飾材料的要求,且性價比優(yōu)異,適合公路隧道大規(guī)模大批次使用。
傳統(tǒng)的公路隧道瓷板裝飾存在一些問題:如瓷板規(guī)格小,在汽車高速行駛的環(huán)境中裝飾后沒有整體感,裝飾效果不佳;還有瓷板采用濕貼工藝,易脫落等。
由于隧道惡劣環(huán)境,為了使瓷板耐污染易清洗,應選用吸水率較低的瓷質(zhì)板或炻瓷板(吸水率0.5 %~3 %)。但吸水率低的瓷板不宜采用濕貼方法,因此在建筑上是采用干掛方式。傳統(tǒng)干掛需要安裝龍骨占用空間大,因而建造成本高,同樣不適合在公路隧道裝飾中推廣。
綜上可知,目前的公路隧道內(nèi)壁裝飾材料采用瓷板為佳,但有必要對施工工藝進行改進。
隧道邊墻(檢修道以上3 m弧長范圍內(nèi))干掛瓷板。瓷板規(guī)格為800 mm×400 mm×12 mm,錨栓規(guī)格為M12×90。干掛瓷板設計方案如圖2所示。
圖2 干掛瓷板設計方案
(1)對襯砌表面平整度較差的,設計增加了調(diào)節(jié)角碼(圖3)。
圖3 無龍骨干掛節(jié)點設計
(2)隨著施工技術水平的提高,目前高速公路隧道襯砌大多數(shù)都具有較好的平整度。因此設計一種不使用調(diào)節(jié)角碼的干掛(圖4)。
圖4 無龍骨干掛節(jié)點設計
(1)瓷板采用亞光釉面炻瓷磚,其性能應符合現(xiàn)行國家標準GB/T 4100《陶瓷磚》的規(guī)定(圖5)。
圖5 棱邊點掛瓷板
(2)瓷板作預處理,目的是使瓷板形成干掛條件,同時在瓷板背后增加防爆層,避免瓷板在行車事故中受撞擊碎片飛濺。
(3)錨固件采用擴底型錨栓或膨脹螺栓,其性能應符合現(xiàn)行國家標準GB 50728《工程結構加固材料安全性鑒定技術規(guī)范》的規(guī)定。碳素鋼及合金鋼錨栓應采取熱浸鍍鋅防腐處理,耐腐蝕性能應符合現(xiàn)行國家標準GB/T 13912《金屬覆蓋層鋼鐵制件熱浸鍍鋅層技術要求及試驗方法》的規(guī)定。緊固件及其他五金件應符合現(xiàn)行國家標準的規(guī)定。
(4)掛件采用鋁合金掛件,其厚度不應小于4 mm[5]。鋁合金材料的牌號及其所對應的化學成分應符合現(xiàn)行國家標準GB/T 3190《變形鋁及鋁合金化學成分》的有關規(guī)定。鋁合金型材應符合現(xiàn)行國家標準GB 5237.1~5237.6《鋁合金建筑型材》的規(guī)定,型材尺寸允許偏差應達到高精度(圖6)。
圖6 錨固件、掛件與瓷板組裝
干掛瓷板施工工序:按設計放線→掛點找平→安裝金屬掛件→干掛瓷板→平面微調(diào)→質(zhì)量檢測→清潔板面。
錨固件安裝應符合下列規(guī)定:
(1)錨固件位置y方向允許偏差為2 mm,z方向允許偏差1 mm;
(2)錨固件與襯砌結構連接應牢固可靠,其承載力應符合設計要求。
掛件安裝應符合下列規(guī)定:
(1)掛件連接應牢固可靠,不得松動。
(2)掛件位置調(diào)節(jié)適中,并能保證瓷板干掛位置準確。
瓷板接縫應符合下列規(guī)定:
(1)瓷板接縫橫縫寬度10~12 mm,縱縫寬度為2 mm。
(2)瓷板應設置伸縮縫。伸縮縫間距以襯砌施工伸縮縫為參照。伸縮縫寬度3~5 cm。
2016年10月~2017年1月,四川省交通科技項目《公路隧道瓷板干掛裝飾技術指南》項目組以G213線五指山隧道和雅康高速公路周公山隧道(右線)試驗段為依托工程,完成了無龍骨干掛瓷板施工及驗收,并將瓷板無龍骨干掛工藝和濕貼工藝進行了比較。隧道無龍骨干掛瓷板實際效果如圖7所示,五指山隧道濕貼瓷板實際效果如圖8所示。周公山隧道濕貼瓷板實際效果如圖9所示。
圖7 干掛瓷板實際工程圖
圖8 五指山隧道濕貼瓷板實際工程圖
圖9 周公山隧道濕貼瓷板實際工程圖
通過對試驗工程得知,無龍骨干掛瓷板具有以下優(yōu)點:
(1)根本解決了瓷板脫落問題,安裝牢固,能承受施工荷載和沖洗荷載。
(2)維修更換方便,有效降低維護成本,使隧道長期保持美觀的效果。
(3)充分利用瓷板圖案色彩豐富的特點,提升隧道整體裝飾效果。
(4)瓷板所形成的漫反射,提升隧道光照度,具有明顯的節(jié)能效果。
(5)利用干掛瓷板背部空間,采用縫隙鏤空,形成一定的降噪效果。通過縫隙,還可觀測襯砌的病害情況。
(6)干掛工藝還避免了隧道常見的滲水對裝飾的污染。
(7)瓷板無龍骨干掛技術具有超長使用壽命,這是其他裝飾技術不可比擬的,從全生命周期角度看,具有很高的性價比。
本文以G213線五指山隧道和周公山隧道試驗工程為依托,在公路隧道內(nèi)壁裝飾中首次應用了無龍骨干掛瓷板技術。該技術依據(jù)國家住建部JGJ 321—2014《點掛外墻板裝飾工程技術規(guī)程》,利用隧道襯砌作支撐,實現(xiàn)無龍骨干掛,節(jié)省了成本,提高了安裝維護效率和設施完好率,具有很好的適用性、經(jīng)濟性和積極的推廣應用價值。
[1] 劉明高,馬杰,洪錦.公路隧道內(nèi)壁的裝飾材料的應用與選擇[J].地下空間與工程學報,2009,5(4):757-761.
[2] 黃冠群,曾文斌. 高速公路隧道內(nèi)壁裝飾材料選擇與隧道節(jié)能的探討[J].廣東公路交通,2012(3):57-59.
[3] JTG D70-2004.公路隧道設計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.
[4] JTG/T D70-2004.公路隧道設計細則[S].北京:人民交通出版社,2010.
[5] JGJ 321-2014.點掛外墻板裝飾工程技術規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014.