山區公路隧道群內明線段防雪措施設計

姜 博

(四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院， 四川成都 610000)

隨著我國經濟的發展以及西部大開發的深入，我國高速公路建設不斷向西部山區延伸，為適應西部山區陡峭險峻的地形，往往需要設置較高的橋隧比。隧道群是西部高山峽谷地區高速公路經常采用的一種形式，而隧道群內獨立隧道之間往往采用橋梁跨越峽谷進行銜接。由于高山峽谷地區受環境影響，冬季降雪時間長、氣溫低，降雪后易行成冰凌路面，加之高山峽谷地區道路線型受地形影響彎道多，縱坡大，道路視距條件相對較差，從而導致路面抗滑性能嚴重下降，道路行車安全系數驟然降低。當車輛在隧道群內行駛，由隧道內暗線段駛入隧道群之間較短明線段時，會出現反應不及時，導致車輛在冰凌路面打滑，發生交通事故。當隧道群內明線段為橋梁時，往往還會引發車輛墜崖、墜河等二次嚴重事故。因此，高山隧道群內橋梁段明線范圍內如何除雪防冰變得尤為重要。

1 工程概況

汶馬(四川汶川縣至馬爾康市)高速公路是四川第二條藏區高速，是四川省連接大西北的出川大通道，也是內地深入阿壩藏區羌區的經濟走廊和戰略走廊，路線全長172 km，橋隧比86 %。本項目C22、C23標位于高山隧道群段，其中C22標毛木初隧道與趕羊溝隧道之間、C23標趕羊溝隧道與撲鴨腳隧道之間均有一段明線段，明線距離較短，采用部分路基部分橋梁的銜接形式，隧道群內明線段分類如表1所示。由于本項目位于高山峽谷地段，冬季降雪時間長，為減輕冬季降雪對行車的影響，降低安全事故的發生幾率，需要在上述隧道群內的明線段內設置防雪措施。

表1 汶馬高速C22、C23標隧道群之間明線段防雪措施設置段落

2 公路防雪措施現狀

目前，根據山區公路冬季防雪方式可分為主動式防雪和被動式除雪。目前我國規范并無針對道路防雪方面的具體要求，因此通常以道路管理部門被動式的除雪為主，主要采用的方法為機械除雪和化學除雪，實施上都具有延遲性，且都需要大量的人工輔助，主要針對北方寒冷地區長路段降雪時采用。而西部山區高速公路隧道群內的明線段存在范圍小、較分散等特點，例如本項目汶馬高速C22標、C23標數十公里隧道群內共兩處明線段，左右線共計592 m明線，被動式除雪難以滿足西部山區高速公路隧道群內的除雪要求，因此急需探尋行之有效的主動防雪措施。

3 汶馬高速隧道群內明線段防雪措施方案設計

3.1 柔性拱棚方案

借鑒隧道明洞的設計思路，采用一種柔性拱棚結構，覆蓋于隧道群內明線段上方，將隧道群內獨立的兩個隧道串聯成為一個長隧道，從根本上解決降雪問題。柔性拱棚可采用輕質高強的鋼桁架結構，并在拱頂覆蓋專用PVDF防雪膜，從而隔離降雪。由于明線范圍內有橋梁段落和路基段落，柔性拱棚的基礎形式需要分別考慮。鑒于柔性拱棚自身具有一定的荷載，為減輕橋梁主體結構的荷載負擔，橋梁段落內柔性拱棚基礎通常置于橋梁范圍外獨立設置的鋼縱梁上，路基段落內直接將拱棚基礎置于路基范圍外。本項目柔性拱棚設計圖見圖1，柔性拱棚案例圖見圖2。

圖1 柔性拱棚示意(圖中未示意拱頂防雪膜)

圖2 柔性拱棚

3.2 電熱式融雪方案

借鑒生活中常用的電熱毯的工作原理，在道路瀝青層下混凝土層內刻槽埋設不銹鋼高強度礦物絕緣導熱電纜，在路面瀝青層內埋設相應的溫度、濕度傳感器和控制器，通過設定臨界的溫度和濕度值，通過傳感器和控制器控制導熱電纜的開關，從而實現通電發熱達到融雪的目的。汶馬高速單線路基寬12.25 m，路面布置為2車道加1應急車道，為保證車行道的融雪效果并考慮項目經濟性，設計考慮僅在車行道范圍內鋪設伴熱系統，鋪設寬度為2×3.75 m=7.5 m，鋪設長度為整個工區內明線段長度。路面導熱電纜的埋設方式見圖3。

3.3 灑水式除雪方案

借鑒市政工程中的灑水系統，將被動式的人工或機械撒鹽改造成主動噴射除冰液。在汶馬高速橋梁段防撞護欄上和路基段波形護欄上埋設管道和噴頭，在路面瀝青層內埋設溫度、濕度傳感器和控制器，在路基附近修建存放除冰液的設備用房，通過設定臨界的溫度和濕度值，自動控制除冰液的噴射。灑水式除冰設備安裝示意見圖4。

圖3 電熱式融雪

圖4 灑水式除雪

4 汶馬高速隧道群內明線段防雪措施方案比選

由于汶馬高速目前主體土建工程已經全線完工，即將通車，為保證汶馬高速順利通車，需要選用施工難度相對較低、施工工期短、使用效果較好的防雪措施。通過對上述三種設計方案進行技術可行性、施工難易性、經濟性、耐久性等多方面技術指標比較，最終選用了經濟性較高、施工快速便捷、技術較為成熟的灑水式除雪方案。方案綜合對比見表2。

表2 汶馬高速C22、C23標隧道群內明線段防雪措施方案對比

5 結束語

(1)山區公路勘察設計中，通常對滑坡、泥石流、洪水等地質災害的防治設計較為重視，往往忽視了環境氣候因素對山區公路的影響，尤其是冬季降雪對公路的災害影響。西部高寒山區冬季降雪期時間長，降雪量大，若不采用主動防雪措施，可能會造成交通事故，甚至是造成大面積交通癱瘓的嚴重后果，因此應加強西部山區公路的防雪措施設計。

(2)本文依托汶馬高速C22標、C23標隧道群內明線段防雪措施設計，分析了三種行之有效的防雪措施，為后續西部山區公路工程的防雪措施設計提供了方向和方法。

(3)本文研究的三種主動式防雪措施均具有較高的可實施性，但又各有優缺點，其中柔性拱棚方案防雪效果最佳，但由于本身工程規模較大，造價較高，阻礙了其大范圍的應用。電熱式融雪方案和灑水式除雪方案工作思路大體相同，都是通過傳感器和控制器來控制整個除雪系統的開關，兩種方案僅在最后一步的除雪方式上有所不同。灑水式除雪方案較電熱式融雪方案具有節能環保的特點，工程實施也基本不會對道路的通行造成影響，是可能大范圍進行推廣使用的一種方案。