滿新耀， 王強(qiáng)林， 吳迪

(1.廣西交通投資集團(tuán)有限公司， 廣西 南寧 530001； 2.廣西柳桂高速公路運(yùn)營有限責(zé)任公司；3.廣東建科交通工程質(zhì)量檢測中心有限公司)

由于通風(fēng)效果差、標(biāo)高受限，隧道內(nèi)水泥路面的抗滑性能一旦出現(xiàn)衰減，養(yǎng)護(hù)維修將十分困難，選擇既能滿足安全需求又適用于隧道特殊使用環(huán)境的鋪裝材料成為道路管養(yǎng)部門的一大技術(shù)難題。近年來，因薄層環(huán)氧罩面(MRS)具有抗滑性能好、鋪裝厚度薄、可常溫施工等特點(diǎn)，在隧道路面和橋面鋪裝中應(yīng)用較多，能夠顯著提高隧道路面的防滑性能、交通事故率明顯下降，是一種可有效改善隧道路面抗滑性能的鋪裝材料。

桂(林)柳(州)高速公路大端隧道、潮水隧道于2016年11月采用24 cm厚鋼纖維混凝土板進(jìn)行了全面改造，但因交通流量大，且均位于長大縱坡路段，水泥混凝土路面磨損嚴(yán)重，通行安全性變差。2017年10月調(diào)查發(fā)現(xiàn)，兩座隧道原水泥混凝土路面雖有明顯防滑刻槽，但整體較為光滑，摩擦力相對較小，存在較大安全隱患。為保障廣大司乘人員的安全，急需對隧道路面進(jìn)行防滑改造。經(jīng)調(diào)研論證，決定采用薄層環(huán)氧罩面(MRS)對隧道路面進(jìn)行處治，以解決隧道路面防滑性能不足的問題。

該文以桂柳高速公路大端、潮水隧道路面抗滑性能提升所使用的薄層環(huán)氧罩面(MRS)為研究對象，對MRS的材料性能、工程應(yīng)用和使用效果進(jìn)行全面評價(jià)，可為同類工程提供相應(yīng)的參考和借鑒。

1 MRS材料性能研究

1.1 原材料性能評價(jià)

MRS的材料特點(diǎn)決定了它需要使用小粒徑的耐磨骨料和高黏結(jié)能力的膠結(jié)料。受大端、潮水隧道內(nèi)凈空限制，鋪裝厚度選擇5 mm。膠結(jié)料選擇MRS-21型環(huán)氧樹脂膠黏劑，是一種無溶劑環(huán)保型環(huán)氧類膠黏劑，由廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司自主研發(fā)，具體技術(shù)指標(biāo)見表1。耐磨骨料粒徑為1.18～4.75 mm，是一種特制骨料，且要求干凈、干燥、表面粗糙、無雜色，具體技術(shù)指標(biāo)見表2。

表1 MRS-21型膠黏劑主要技術(shù)指標(biāo)

表2 耐磨骨料技術(shù)指標(biāo)

1.2 骨料粒徑對抗滑性能的影響

骨料粒徑的大小直接影響路面的宏觀構(gòu)造，路面“凸起”顆粒與輪胎接觸，導(dǎo)致輪胎橡膠變形而緊密接觸甚至局部包裹，宏觀構(gòu)造深度越大，則輪胎嵌入越深，所能提供的水平抗滑力越大。但對于超薄抗滑層，骨料粒徑受薄層厚度限制，通常有1～3 mm(2～3 mm占60%以上)，2～4 mm(3～4 mm占60%以上)，3～5 mm(4～5 mm占60%以上)3種粒徑規(guī)格，為滿足不同等級的抗滑要求，需研究不同粒徑規(guī)格的集料所對應(yīng)的抗滑性能。

圖1為不同骨料粒徑MRS工后擺值和構(gòu)造深度隨通車時(shí)間的衰變曲線。由圖1可知：MRS的抗滑性能前期衰減較快，之后逐漸趨于穩(wěn)定。其中，骨料粒徑為1.18～2.36 mm的MRS工后擺值BPN為86，構(gòu)造深度為2.23 mm，通車7周后擺值BPN為63.7，構(gòu)造深度為1.59 mm；骨料粒徑為2.36～3.36 mm的MRS工后擺值BPN為88.3，構(gòu)造深度為2.42 mm，通車7周后擺值BPN為66.5，構(gòu)造深度為1.81 mm；骨料粒徑為3.36～4.75 mm的MRS工后擺值BPN為90.7，構(gòu)造深度為2.68 mm，通車7周后擺值BPN為70，構(gòu)造深度為1.88 mm。

圖1 不同粒徑MRS的抗滑性能隨時(shí)間的衰變曲線

1.3 膠黏劑混合料力學(xué)性能

表3為混合料與水泥混凝土基面的黏結(jié)強(qiáng)度。從表3中可以看出：混合料與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度最小值為3.3 MPa，平均值為3.5 MPa，且破壞形式均為混凝土破壞?？梢?，混合料對水泥混凝土基面具有優(yōu)良的黏結(jié)性能，其黏結(jié)強(qiáng)度甚至大于水泥混凝土本體抗拉強(qiáng)度。

表3 混合料與水泥混凝土基面黏結(jié)強(qiáng)度

2 MRS在桂柳高速隧道路面中的應(yīng)用

2.1 工程應(yīng)用方案

桂柳高速大端、潮水隧道路面抗滑性能提升的綜合方案為：首先采用改性環(huán)氧樹脂快速修復(fù)技術(shù)(MRK)對路面混凝土破損進(jìn)行修補(bǔ)，通過預(yù)埋橫管引流解決滲水問題；之后采用MRS對隧道路面進(jìn)行罩面，以解決路面抗滑性能不足問題。MRS鋪裝結(jié)構(gòu)層如圖2所示。

圖2 MRS結(jié)構(gòu)斷面示意圖

薄層環(huán)氧主要技術(shù)指標(biāo)見表4。

2.2 工程實(shí)施情況

2017年11—12月對桂柳高速大端、潮水兩座隧道路面進(jìn)行了薄層環(huán)氧罩面施工，所使用的耐磨骨料具有一定的級配，粒徑為2～4 mm(3～4 mm占60%以上)。主要施工工藝為：

(1) 基面處理：采用MRK對破損路面進(jìn)行修補(bǔ)，滲水位置則先在底層填筑透水MRK后再用普通MRK填平。

表4 MRS面層技術(shù)要求

(2) 基面清潔：對原隧道水泥路面進(jìn)行拋丸處治，清除表面松散混凝土及污染物，并采用高壓風(fēng)吹掃，確保路面干凈干燥。

(3) MRS攤鋪：采用多功能攤鋪車進(jìn)行機(jī)械化攤鋪，如圖3所示。攤鋪車首先根據(jù)設(shè)計(jì)劑量稱取合適重量的環(huán)氧樹脂膠黏劑，之后采用噴灑裝置灑布MSR，然后撒鋪具有一定級配的耐磨骨料，完成同步攤鋪工序。

(4) 石料回收及養(yǎng)護(hù)：待膠液固化后，對多余松散石料進(jìn)行回收，常溫養(yǎng)護(hù)3～8 h，恢復(fù)路面標(biāo)線后開放交通。

圖3 多功能攤鋪車施工照片

從MRS的材料性能試驗(yàn)和工程應(yīng)用情況來看，其構(gòu)造深度較大、抗滑性能明顯優(yōu)于水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面，而且單層厚度約0.5 cm、對隧道凈空影響小，同時(shí)具有良好的防水性能、可有效防止地表水滲入基層；此外，由于施工簡便，全過程常溫施工，固化時(shí)間短，對高速車輛通行影響小，是一種十分適合隧道路面的鋪裝材料。

3 MRS應(yīng)用效果

完成MRS施工后，對實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了不定期跟蹤監(jiān)測。截至2018年9月底，除路面縮縫處有局部破損外，未出現(xiàn)脫落、磨損、掉粒等病害，對MRS的構(gòu)造深度、擺值、拉拔強(qiáng)度進(jìn)行了檢測，結(jié)果見表5～7。

表5 MRS面層構(gòu)造深度

由MRS面層構(gòu)造深度跟蹤檢測情況可知，剛竣工時(shí)，MRS面層構(gòu)造深度可達(dá)到1.3 mm以上。路面構(gòu)造深度隨使用時(shí)間的增加逐漸下降并趨于穩(wěn)定，但明顯高于規(guī)范所要求的0.8 mm。

表6 MRS面層擺值

注：括號內(nèi)為潮濕狀態(tài)下測試結(jié)果。

由表6可看出：擺值也呈現(xiàn)出與構(gòu)造深度類似的變化趨勢。剛竣工時(shí)，干燥與潮濕狀態(tài)下的擺值分別為90與75左右。在使用1個(gè)月后，干燥與潮濕狀態(tài)下的擺值分別為80與70左右，隨后趨于穩(wěn)定。

表7 MRS面層拉拔強(qiáng)度

注：括號內(nèi)表示破壞形式。

由表7可知：剛竣工時(shí)，兩座隧道的拉拔強(qiáng)度均為1.77 MPa以上，且破壞形式為混凝土破壞。在開放交通9個(gè)月后，面層的拉拔強(qiáng)度仍為1.66 MPa以上，破壞形式仍為混凝土破壞。

2017年1月至2018年9月桂柳高速公路隧道交通事故次數(shù)見表8。

表8 大端、潮水隧道2017年1月至2018年9月交通事故統(tǒng)計(jì)

由表8可知：2017年1月至12月總共發(fā)生交通事故8起，其中，1月至11月發(fā)生單方交通事故7起，12月進(jìn)行MRS罩面后發(fā)生1起兩車追尾事故。截至2018年9月底，兩座隧道內(nèi)未發(fā)生一起交通事故?？梢?，采用MRS對隧道路面進(jìn)行改造后，車輛通行的安全性得到了有力的保障。

4 結(jié)語

該文針對桂柳高速公路大端隧道、潮水隧道路面的實(shí)際情況，為改善其防滑性能，提出在隧道原水泥路面上進(jìn)行薄層環(huán)氧罩面的改造方案，并跟蹤觀測工程應(yīng)用效果。對隧道路面進(jìn)行薄層環(huán)氧罩面改造完成9個(gè)月后，路面防滑性能明顯高于規(guī)范要求，薄層環(huán)氧罩面的構(gòu)造深度約為1.2 mm，干燥和潮濕狀態(tài)下擺值分別為80、70左右；薄層環(huán)氧面層與原水泥路面黏結(jié)性能良好，面層的拉拔強(qiáng)度為1.66 MPa以上，且破壞形式均為混凝土破壞；交通事故數(shù)量明顯下降，改造后至2018年9月底僅發(fā)生一起交通事故。薄層環(huán)氧罩面在桂柳高速公路隧道的成功應(yīng)用，可為其他公路隧道路面防滑改造提供參考。