何文華

摘 要：通過調(diào)查某隧道水泥混凝土路面病害現(xiàn)狀，對該隧道水泥混凝土路面抗滑性能SFC指標(biāo)進(jìn)行評估，結(jié)合隧道路面抗滑性能不足病害實(shí)際情況分析了病害的成因。對該隧道水泥混凝土路面抗滑性能不足提出了四種養(yǎng)護(hù)策略，并通過對比分析，確定先采用精銑刨養(yǎng)護(hù)，運(yùn)營一段時(shí)間后再加鋪瀝青混凝土的策略。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土;隧道;抗滑;精銑刨

中圖分類號：U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

某高速公路長隧道路面為28 cm厚水泥混凝土面層，該隧道在經(jīng)過多年的通車運(yùn)營之后部分路段出現(xiàn)了抗滑性能不足，嚴(yán)重影響了行駛車輛的安全性和舒適性。

為確保隧道運(yùn)營的安全，需對該隧道抗滑性能不足路段進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查、檢測，并分析路面抗滑性能不足產(chǎn)生的原因，提出相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)策略。

1 病害調(diào)查及成因

通過對隧道水泥混凝土路面進(jìn)行調(diào)查，隧道路面病害存在油污、潮濕、光面、刻槽深度較淺、漏刻等現(xiàn)象。具體如下圖所示。

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，抗滑不足路段主要在上行行車道。隧道路面除下行出口處有一段縱橫向槽的試驗(yàn)段之外，其他路段均為縱向刻槽。上行、下行行車道刻槽深度較淺比較明顯，約為0.5～2 mm，小于規(guī)范拉槽深度2～4 mm的要求，部分路段甚至存在明顯的光面。整座隧道刻槽間距一般為20 mm，槽寬一般為3～5 mm，滿足要求，但部分路段刻槽間距為30 mm，不滿足要求。

通過調(diào)查隧道路面病害，分析造成水泥混凝土路面抗滑不足的原因如下：

1.1 內(nèi)因

內(nèi)因主要包括行車道刻槽參數(shù)及部分路段存在的漏刻現(xiàn)象?？滩蹍?shù)主要是刻槽深度、刻槽間距、槽寬等。

刻槽深度對路面抗滑性能的影響主要體現(xiàn)在路面排水、耐久性等方面。在槽寬、槽間距一定情況下，槽深越大，其相應(yīng)的磨耗使用年限就越長，越能避免出現(xiàn)滑水、水霧現(xiàn)象等，路面抗滑性能的保持時(shí)間也越長。現(xiàn)場調(diào)查表明，路面部分行車道刻槽深度較淺。而隧道內(nèi)水泥混凝土路面在施工時(shí)反復(fù)抹平表面，使水泥路表形成光面，而在刻槽時(shí)可能施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，造成部分段落的部分路面的槽深較淺。

刻槽間距越小，單位長度范圍內(nèi)的刻槽數(shù)量越多，輪胎與路面的實(shí)際接觸面積就越小。相同輪胎壓力和車輛荷載下，輪胎于路面單位接觸壓力越大，輪胎于路面間的附著力大，路面摩擦性能好。該隧道的刻槽間距一般為20 mm，滿足間距為15～25 mm的要求，但有部分路段為30 mm，間距明顯過寬，影響了路面的抗滑性能。

在其它刻槽參數(shù)不變時(shí)，增加槽寬可輔助路面排水系統(tǒng)提高排水能力，使輪胎/路面之間的水盡快排除，保持輪胎與路面的接觸狀態(tài)，從而有效防止或降低雨天情況下出現(xiàn)滑水現(xiàn)象的可能性。但單純增大槽寬，意味刻槽凈間距減小，輪胎與路面實(shí)際接觸面積減少。槽間距為20 mm時(shí)，路面橫向力系數(shù)（SFC）隨槽寬增加而提高，但槽寬超過4～5 mm后呈下降趨勢。該隧道的槽寬一般為3～5 mm，滿足要求。

按照設(shè)計(jì)要求，水泥混凝土路面表面必須采用拉毛、拉槽、壓槽或刻槽等方法施工抗滑構(gòu)造，在交工驗(yàn)收時(shí)構(gòu)造深度應(yīng)滿足不小于0.8 mm的要求。對于縱坡小于3%的路段，采用縱向槽，其側(cè)向力系數(shù)較大，安全性較高，噪聲較小。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隧道路面除下行出口處有一段縱橫向槽的試驗(yàn)段之外，其他所以路段均為縱向刻槽。行車道上部分路段存在明顯的漏刻，且處于行車道輪跡帶處，有的漏刻處幾乎沒有微觀抗滑構(gòu)造，形成“鏡面”現(xiàn)象，影響到行車的安全性。

1.2 外因

外因主要是頻繁制動、車輛排放至路面的油污和水膜造成的抗滑性能降低。

隧道作為高速公路的關(guān)鍵路段，行車密度增大，導(dǎo)致車輛間行車干擾較大，也誘發(fā)車輛較頻繁地制動。在隧道出入口會對司機(jī)產(chǎn)生“白洞效應(yīng)”和“黑洞效應(yīng)”，導(dǎo)致司機(jī)本能地制動減速。在車輪的不斷磨耗作用下，水泥混凝土路面表面構(gòu)造深度不斷下降，在運(yùn)營2～3年后，水泥混凝土路面抗滑性能持續(xù)衰減。

由于隧道封閉性的特點(diǎn)，汽車排放物、滴漏的機(jī)油和燃油、帶進(jìn)隧道內(nèi)的塵土等在隧道路面上形成了油膩性薄膜層。隨著運(yùn)營時(shí)間的延長，附著在路表的油膩性薄膜層面積越來越大，嚴(yán)重影響行車的安全性。

隧道路面表面存在潮濕現(xiàn)象，其濕度較外部高[1]。主要是因?yàn)樗淼缆访娼Y(jié)構(gòu)的水膜、車輛剎車轂降溫灑的水及車輛帶進(jìn)隧道內(nèi)的雨水等，使隧道路面久濕不干。路面潮濕時(shí)水分與路面污染物相混合形成的水液膜，使輪胎與路面間產(chǎn)生潤滑作用，導(dǎo)致附著系數(shù)下降，特別是水泥混凝土路面由于親油性差，在隧道污染與潮濕的綜合影響下，其附著系數(shù)將下降更為顯著。

通過調(diào)查，分析了隧道抗滑性能不足的原因，研究了影響路面抗滑性能的主要因素。隧道水泥路面抗滑性能不足主要原因是行車道刻槽參數(shù)影響、行車道漏刻、頻繁制動、路面油污和水膜等。

2 抗滑檢測

根據(jù)現(xiàn)行《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018），當(dāng)橫向力系數(shù)SFC<40時(shí)，路面抗滑性能指數(shù)SRI<80，路面抗滑性能評定等級為“中”及以下，表明路面的抗滑性能不足[2]。對隧道水泥路面進(jìn)行路面抗滑性能檢測，檢測橫向力系數(shù)SFC，結(jié)果分析如下所示。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道內(nèi)的抗橫向力系數(shù)SFC一般2～3年后就不足到40左右的水平[3]。從上圖可以看出，隧道水泥路面的抗滑性能下降明顯，其中上行SFC下降最小值為18.6，下行SFC下降最小值為30，上行抗滑性能不足的段落比下行要長。

3 養(yǎng)護(hù)策略

根據(jù)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1—2001），高速公路水泥混凝土路面的路面抗滑能力等級為中及中以下，應(yīng)采取刻槽、罩面等措施提高抗滑能力。

結(jié)合具體情況，來用于恢復(fù)或提高水泥混凝土路面抗滑性能的技術(shù)主要有：拋丸、精銑刨、微表處、加鋪瀝青混凝土等。

（1）拋丸是指應(yīng)用拋丸機(jī)通過機(jī)械的方法利用離心力把金屬丸料以很高的速度和一定的角度拋射到需要處理的物體工作表面上，讓丸料高速沖擊工作表面，使工作表面上的雜質(zhì)、附著物以及其他需要清理的物質(zhì)處于剝離狀態(tài)。利用拋丸可以形成許多均勾的致密的小坑，小坑形成的表面積，與原表面的表面積相比增加了數(shù)倍，路面粗糙度和摩擦系數(shù)增加。從而提高路面的附著力，使路面的抗滑能力得到顯著的恢復(fù)和提高，保證道路行車安全。

（2）精銑刨是通過一定深度的精銑刨可去除一定厚度的路面，并實(shí)現(xiàn)找平，另一方面可以在水泥路面上銑刨出一個(gè)新的、具有細(xì)密紋理的路面，從而增加路面的摩擦力，提高水泥路面的抗滑性能。由于精銑刨是在標(biāo)準(zhǔn)銑刨工藝的基礎(chǔ)上更換密集刀頭的“精銑刨鼓”，利用精銑刨鼓刀間距更小的特點(diǎn)，對路面實(shí)施更細(xì)密的銑刨處理，精銑刨的銑刨深度在0～100 mm，不會影響原有路面的深層結(jié)構(gòu)，因此精銑刨后的路面無須加鋪新面層就迅速開放交通。

（3）微表處是由聚合物改性乳化瀝青、粗細(xì)集料、填料、水和添加劑等按照設(shè)計(jì)配比組成的，使用專門的施工設(shè)備一邊拌和、一邊攤鋪的一層稀漿混合料。它可以在路面上形成一層耐磨的路面磨耗層，恢復(fù)道路表面紋理，增加粗糙度，提高路面的抗滑性能，延長路面使用壽命。

（4）對原水泥路面采用加鋪熱拌瀝青混凝土SMA-13或AC-13，可以起到保護(hù)路面結(jié)構(gòu)，延緩路面損壞，修正路面的大部分缺陷，改善路面的平整度或行駛質(zhì)量，解決水泥路面表面磨耗、磨光等抗滑損失，改善外觀，而不增加或基本不增加路面的承載力。

根據(jù)路面結(jié)構(gòu)、所處環(huán)境、病害成因，通過方案比選選取適宜的抗滑性能不足養(yǎng)護(hù)方案。

精銑刨雖然能夠有效改善隧道水泥混凝土路面的抗滑性能，但在使用一段時(shí)間后，在行車荷載的作用下水泥混凝土路面又會逐漸被磨光，易在銑刨面形成積水，長此以往，路面厚度減薄可能降低高速公路行車荷載的承載力，造成水泥混凝土路面新病害的產(chǎn)生。

拋丸既能解決瀝青路面抗滑不足，也能解決水泥路面抗滑不足。但拋丸還具有短期性、應(yīng)急性，后期不足很快的特點(diǎn)，且拋丸是一種短期內(nèi)的應(yīng)急措施，不適宜長期使用。

微表處均用于瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，均屬于罩面類預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，能很高的解決瀝青路面的抗滑不足問題。由于隧道水泥混凝土路面剛度較大，且部分段落潮濕，微表處在于隧道水泥混凝土路面中不易破乳，也容易發(fā)生層間粘結(jié)強(qiáng)度不足，并不適用隧道水泥混凝土路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

加鋪瀝青混凝土對于隧道水泥路面銑刨之后的抗滑不足有很大改善。但要在精銑刨或拋丸之后，路面厚度有一定減薄，應(yīng)在滿足隧道凈高要求的條件下加鋪。

各養(yǎng)護(hù)技術(shù)適用性分析見表1。

對于隧道水泥路面抗滑性能不足病害，建議前期采用精銑刨養(yǎng)護(hù)，運(yùn)營一段時(shí)間之后，選擇加鋪瀝青混凝土。

4 結(jié)論

通過上述分析得出如下結(jié)論：

（1）通過現(xiàn)場調(diào)查，隧道水泥路面抗滑性能不足主要是由路面油污和水膜、行車道刻槽參數(shù)影響、行車道漏刻等綜合因素造成。

（2）對該隧道水泥路面進(jìn)行橫向力系數(shù)檢測，發(fā)現(xiàn)抗滑不足路段主要在上行行車道。

（3）對水泥路面抗滑性能不足病害養(yǎng)護(hù)方案對比分析，建議前期采用精銑刨養(yǎng)護(hù)，在隧道凈空滿足要求的條件下，后期加鋪瀝青混凝土。

參考文獻(xiàn)：

[1]張艷聰，周新星.高速公路隧道水泥混凝土路面抗滑能力恢復(fù)技術(shù)的應(yīng)用[J].公路，2021（2）：297-299.

[2]公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JTG5210-2018[S].人民交通出版社，2018.

[3]楊學(xué)良，楊良，楊群，等.隧道路面表面抗滑性能的調(diào)查與分析[J].公路，2003（12）：136-139.