展宏圖， 劉亮

(1.廣東華路交通科技有限公司， 廣東 廣州 510420； 2.公路交通安全與應(yīng)急保障技術(shù)及裝備交通運輸行業(yè)研發(fā)中心；3.河南省高遠(yuǎn)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司)

隨著高速公路建設(shè)逐漸向山區(qū)和丘陵地區(qū)延伸，隧道工程在高速公路中所占的比例越來越高。由于長大隧道內(nèi)溫差小、濕度大、地下水和地表水豐富，中國國內(nèi)高速公路長、特長隧道路面常采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。隧道路面最突出的問題是路面抗滑性能衰減快、抗滑耐久性差，極大地影響了高速公路隧道的行車安全性和舒適性。因此，如何改善水泥混凝土路面抗滑性能，一直是人們關(guān)注的焦點。

目前用于改善隧道水泥路面抗滑性能的措施主要有：常規(guī)銑刨、精銑刨、加鋪罩面等。常規(guī)銑刨和精銑刨均屬于剛性刻紋，對路面結(jié)構(gòu)強度造成不利的影響，易引起斷板等結(jié)構(gòu)性病害，且對隧道路面抗滑性能改善效果不理想，一般處治后約1.5年，路面橫向力系數(shù)(SFC)將衰減到工前水平。加鋪罩面可明顯提高隧道路面的抗滑性能，但受到隧道凈空以及處治費用等條件的制約。

1 HOG紋理化技術(shù)簡介

水泥混凝土路面HOG紋理化技術(shù)(圖1)是河南高遠(yuǎn)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司(以下簡稱河南高遠(yuǎn))從加拿大引入的飛機跑道高仿形紋理化技術(shù)，其原理是通過作用在刀頭上的恒定壓力，高強度陶瓷刃具的刀頭可沿行車方向轉(zhuǎn)動，具有獨特的無沖擊方式，可在水泥混凝土表面層削出0.5～1.0 cm深的波浪形紋理(圖2)。HOG紋理化可避免旋轉(zhuǎn)刀具對路面造成的沖擊和損傷。具體特點如下：

(1) 提高水泥混凝土路面抗滑性能：HOG處理后的水泥混凝土路面具備豐富的宏觀紋理以及微觀紋理，微觀紋理可增大輪胎與地面的接觸面積，宏觀路面紋理可及時排除輪胎與路面間的水分，保持輪胎與路面間處于“干燥接觸”狀態(tài)，提高路面抗滑性能。

圖1 HOG技術(shù)處理后與開槽機形成的路面紋理對比

圖2 波浪形淺紋理路面輪胎變形(左)普通鋸片刻槽紋理路面輪胎變形示意圖(右)

(2) 路面處治深度均勻，對原路面耐久性影響?。恒娕贆C為“剛性切削”方式，該種銑刨方式銑刨深度固定，路面低凹位置會出現(xiàn)無法銑刨到的“漏刻留白”，在路面凸起位置會出現(xiàn)銑刨較大，造成混凝土骨料脫落損傷路面，銑刨機銑刨的紋理深度深淺不一(圖3)。HOG水泥混凝土路面紋理化技術(shù)采用高強度陶瓷刃具，其刀頭可沿行車方向轉(zhuǎn)動，并且作用于刀頭上的壓力恒定，刀頭可隨著路面的高低起伏而做出相應(yīng)升降調(diào)整。通過作用在刀頭上的壓力恒定這一特有的作業(yè)方式實現(xiàn)紋理深度一致，同時也避免旋轉(zhuǎn)刀具對路面造成沖擊，導(dǎo)致路面出現(xiàn)小裂痕，影響路面耐久性。

圖3 銑刨機與HOG水泥混凝土路面紋理化技術(shù)仿形對比示意圖

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

采用HOG紋理化技術(shù)對4條高速公路上13條隧道總計19 380 m的水泥路面進(jìn)行處治，改善隧道路面抗滑性能。概況見表1。

表1 HOG紋理化隧道路面情況匯總

2.2 施工工藝

HOG紋理化設(shè)備左右各50 cm作業(yè)寬度，間隔140 cm，車道寬度3.75 m，需4次往復(fù)作業(yè)。紋理化設(shè)備50 cm作業(yè)寬度范圍內(nèi)共由4排刀頭(圖4)，每排有12個(圖5)。

圖4 紋理化設(shè)備作業(yè)寬度刀頭分布圖

HOG紋理化對水泥路面抗滑性能的改善效果與紋理間距和紋理稀疏有較大關(guān)系，在紋理化施工過程中，需密切關(guān)注紋理寬度以及紋理深度。當(dāng)紋理間的寬度增大，紋理深度達(dá)不到要求時，需調(diào)整作用在刀頭上的恒定壓力值或者更換刀頭。

圖5 紋理化設(shè)備用刀頭

一代紋理機(一代機)是2009年引進(jìn)加拿大HOG型飛行跑道紋理化處理技術(shù)結(jié)合北方奔馳底盤進(jìn)行安裝改造而成，工作原理采用“按壓拖動”的方式工作，每個刀頭接觸點均可隨路面高低不同做出相應(yīng)變化。經(jīng)過5年的工程應(yīng)用，于2014年推出河南高遠(yuǎn)完全自主研發(fā)的二代處理機車，二代紋理機(二代機)采用"分段"式旋轉(zhuǎn)臥銑方式，把作業(yè)寬度分成若干小段，每個分段上的每個刀頭接觸點不但可以隨路面高低不同做出相應(yīng)變化，并且可以在小幅范圍內(nèi)左右變化，刻出更為致密的紋理。

EG高速和HMDQ高速上隧道未進(jìn)行過銑刨處置，水泥漿體對刀頭接觸點影響較小，刻出的紋理均勻致密。

JZB高速上隧道進(jìn)行過銑刨處置，面板表面水泥漿已被銑刨，水泥面板上裸露的粗集料以及小損傷，對刀頭接觸點分布的均勻性影響較大，僅采用一代機難以刻出均勻致密紋理。采用二代紋理機在一代紋理化的基礎(chǔ)上加密了JZD高速上YP隧道、WKB隧道、WQ隧道、PSO隧道、SMA隧道共5個隧道的紋理。

2.3 抗滑性能評價

根據(jù)JTG E60-2008《路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》要求，采用SCRIM型橫向力系數(shù)檢測車對EG高速、HMDQ高速和JZB高速隧道主車道進(jìn)行SFC檢測，每20 m輸出一個數(shù)據(jù)，計算SFC百米均值，并按照J(rèn)TG H20-2007《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行評定，具體情況見表2～5，其中表4、5為JL高速隧道跟蹤工后和工后1年的檢測數(shù)據(jù)。

表2 紋理化隧道路面主車道SFC均值統(tǒng)計

表3 隧道路面主車道抗滑性能指數(shù)(SRI)各評定等級長度統(tǒng)計表(工后)

由表2～5可知：

(1) 采用一代機對未經(jīng)過銑刨的水泥路面進(jìn)行HOG紋理化處治，路面抗滑性能有明顯提高，SFC均值提高6～26，各路段均能達(dá)到優(yōu)良等級；采用一代紋理化經(jīng)過銑刨的水泥路面，路面抗滑性能雖有所提高，但個別位置仍處于中等級。

表4 JL高速隧道路面主車道SRI各評定等級長度統(tǒng)計

表5 JL高速紋理化隧道路面SFC均值統(tǒng)計

(2) 采用二代紋理機在一代紋理化的基礎(chǔ)上加密經(jīng)過銑刨的水泥路面，隧道路面抗滑性能有顯著提高，二代紋理機處治后，SFC均值較未處治前(工前)提高20以上。按照百米均值進(jìn)行評定，各路段抗滑性能指數(shù)SRI均評定為優(yōu)等級。

(3) JL高速工后SFC均值均在63以上，工后1年SFC均值雖有所衰減，仍能保持優(yōu)良等級。

2.4 行駛質(zhì)量評價

由表6可知：采用HOG紋理化處治后，路面IRI值有所降低，路面行駛質(zhì)量有所改善。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

將HOG紋理化與其他改善隧道水泥路面抗滑性能的措施如：常規(guī)銑刨、精銑刨、加鋪4 cm AC-16以及2 cm Novachip罩面等的直接工程費進(jìn)行對比(直接工程費主要參考市場價格)。各項措施直接工程費及特點如表7所示。

表6 紋理化隧道路面主車道IRI均值統(tǒng)計

表7 各措施直接工程費及特點統(tǒng)計

4 結(jié)論

(1) HOG水泥混凝土路面紋理化技術(shù)處理后路面具備良好鑲嵌性的波浪形淺紋理，可明顯改善水泥路面的抗滑性能。

(2) 一代紋理化機對未經(jīng)過銑刨的水泥路面抗滑性能改善效果較為明顯；經(jīng)過銑刨的水泥路面可采用一代紋理化處理后，接著采用二代紋理機加密紋理的組合方式，效果較佳。采用HOG紋理化處治后，可改善水泥路面行駛質(zhì)量。

(3) HOG紋理化技術(shù)經(jīng)過多條高速公路應(yīng)用表明，對隧道水泥路面抗滑性能改善明顯，耐久性良好。工程造價低,經(jīng)濟(jì)效益明顯。