高速公路隧道路面加鋪材料研究

梁啟省

摘要：文章以來賓至馬山高速公路、馬山至平果高速公路為例，對高速公路長隧道水泥路面加鋪結構進行了研究，在不破壞隧道原路面的原則上，采用快速便捷不影響交通的加鋪手段改造原有水泥混凝土路面，提高隧道路面的抗滑性能和耐久度等性能。

關鍵詞：隧道;路面;加鋪

0 引言

隧道作為公路穿越山嶺的重要節點結構，越來越多地出現在我國廣大山地地區。而由于隧道的不可移動和整體拆卸性，對隧道進行提升改造和徹底重建往往不具備可實施性，而針對隧道的病害，只能采用修整補漏的方法，針對病害逐個擊破。本文即以來馬路、馬平路小明山隧道為例，介紹其在服役過程中出現的諸多路面病害，并根據病害類型，提出了一組路面加鋪的優選材料，力圖在不破壞現有隧道路面的基礎上，最大化地延長路面使用壽命。

1 工程簡介

來馬路、馬平路是國家交通部規劃中的“射9”及“橫4”的重要組成部分，是廣西高速公路路網中具有里程碑意義的一環，其連接了廣西東西走廊及南北貫通線。公路設計為一級公路，設計時速為100km/h，采用雙向四車道的標準橫斷面，路基寬度普遍為26m，局部根據橫坡有微拓寬段及超高段。公路整體路面材料采用一般瀝青混凝土路面，隧道中間路面為水泥混凝土路面，下雨天氣路面潮濕狀態下隧道抗滑系數明顯偏低，運營后經常發生交通事故。出入口約300m處為瀝青路面過渡段。

該線路位于北回歸線附近，屬亞熱帶季風氣候環境，夏季高溫多雨，冬季溫和濕潤。以東南風為主導風向，常年濕度較大、氣溫較高，年均降水量超過1700mm，集中降水于春季及夏季，是廣西區內著名的雨量匯集區。年均氣溫在20.9℃左右;極端最高氣溫39.7℃，極端最低氣溫-1.7℃，整體溫差較大，對混凝土而言，容易引起反復的熱脹冷縮，因而路面較易破裂受損。

2 路面情況

小明山隧道為分離式隧道，位于馬山縣喬利鄉定月屯與那陸屯之間，右行線起訖樁號為K170+998～K173+083（K346+820～K349+015），全長2195m，出口采用廣西山區常用的削竹式洞門，入口則采用較為常見的端墻式洞門;左行線起訖樁號為K170+977～K173+021（ZK346+825～ZK349+020），全長2195m，入口采用端墻式洞門，出口采用削竹式洞門。

隧道底高程為221.006～255.291m，設計路基寬度為28m，縱坡均為單向坡，縱坡坡率為-1.200%和-1.950%。

隧道設計標準：

（1）公路等級：高速公路，雙向四車道。

（2）汽車荷載等級：公路-Ⅰ級。

（3）設計行車速度：100km/h。

（4）隧道建筑限界：凈高5m，凈寬10.75m，如表1所示。

（5）地震：基本地震烈度為VI度，可采取簡易設防。

來馬路、馬平路中的小明山隧道出入口300m范圍內，采用面層為瀝青路面的復合式路面，其余中部行車路面采用水泥混凝土路面，并在路面縱向等間距刻槽。于2015-12-29通車后，由于下雨天氣混凝土路面抗滑性能存在不足，導致事故頻發，其余運營情況良好。

隧道內路面總寬度為8.5m，設置內外側車道各3.75m，邊部路緣帶分別為0.5m及1.0m。隧道水泥混凝土路面面層為30cm水泥混凝土，隔離層為二布一膜+熱瀝青防水隔離層，基層為20cmC20混凝土（無仰拱段+15cmC20混凝土調平層），總厚度為73cm（無仰拱）/58cm（有仰拱）。

隧道內水泥混凝土路面經過8個月的通車運營后，構造深度降至0.37～0.45mm之間，不滿足特殊水泥混凝土路面構造深度0.8～1.2mm的要求，路面抗滑性能不足。路面損壞較少，只發現6處角隅斷裂及5處水泥混凝土路面板底局部脫空松散。

3 隧道路面存在的問題

3.1 路面抗滑不足

通過對路面抗滑性能的檢查，得知小明山隧道水泥混凝土路面抗滑性能普遍在次、差范圍內，特別是由于廣西地區氣候多變，因降水量大而集中、溫差較大造成的路面整體干燥與潮濕的交替周期較長，造成路面抗滑能力降低較快，其主要原因為以下幾點：（1）構造深度減小，經過長期的行車荷載，車輪打磨，混凝土表面刻紋慢慢磨平，構造深度變小導致摩擦系數降低;（2）隧道內濕度較大，通風少，造成隧道混凝土路面上表面濕滑;（3）隧道內排水系統較為簡陋，隧道區間內輕微堵塞造成整條隧道的滲漏水無法順暢排出，繼而路面積水，導致路面濕滑;（4）施工過程的各種因素;（5）尾氣污染，因長隧道采用自然通風，氣流流動慢，尾氣中燃燒不充分的油污直接吸附在混凝土路面的面層，相當在面層上鍍了一層油膜。

3.2 隧道內裂縫及斷板

作為典型的剛性路面之一，水泥混凝土路面同樣存在著抗拉、抗剪能力弱即抵抗形變能力較差的劣勢。有些原路面結構強度不均勻、離散。在不設置仰拱的區域，水泥板受力不均，同時還承受隧道側墻的擠壓力，在超重車的作用下，易產生裂縫。

3.3 隧道內水泥混凝土路面發生局部滲水、涌水

小明山隧道由于排水系統被堵塞，導致水無法從排水系統排出造成路面出現滲漏水、涌水等情況，過往車輛經過水面時易打滑影響行車安全，同時車輛荷載通過水壓力直接傳遞至基層也會造成路面面板損壞。

綜上所述，隧道內水泥混凝土路面抗滑運營一段時間后，在各方面因素的影響下，難以滿足規范的標準，裂縫、坑洞、露骨、板角斷裂等病害較為常見多發，嚴重時可造成路面裂縫擴張為斷面的情況。

3.4 綜合整治方案

根據上述分析，可知現今來馬路、馬平路中的小明山隧道整體混凝土路面已喪失其大部分抗滑能力，且破損較為嚴重，會危及未來的行車安全，因而對其整治修復刻不容緩。但由于來馬路、馬平路日常通行量較大，無法長時間封閉道路進行路面重筑，需采取短時有效的修補方案。根據以上需求，提出了原路面加鋪的方案，其工藝成熟，施工效率高且速度快，對交通影響較小。根據以上思路，下節將針對加鋪材料進行重點分析。

4 加鋪材料研究

4.1 加鋪方案比選

上述對小明山隧道主要存在的問題進行了梳理，因而對新加鋪路面的要求是必須能解決上述問題，即滿足抗裂、抗滑、阻水等性能。根據現今路面常用加鋪方式提出四種方案：（1）改性瀝青SMA-13瀝青瑪蹄脂碎石面層;（2）加鋪厚度為5～7mm的環氧樹脂抗滑層;（3）加鋪橡膠改性瀝青ARC-13;（4）加鋪改性瀝青AC-13C混合料。就各種材料的施工材料性能要求、施工控制、工期及其后期養護維修等方面進行分析比較，如表2所示。

結合小明山隧道實際情況，通過對各瀝青混合料的性能、施工因素、工期、經濟性、[JP+1]應用情況等進行綜合比較分析：方案（1）即改性瀝青SMA-13瀝青瑪蹄脂碎石面層，作為隧道路面加鋪的最終設計方案。

4.2 SMA集料技術要求

4.2.1 集料技術要求

路面結構集料片石和碎石光強度要符合要求，需干凈，不能含泥及風化巖層，且粗集料粒徑要>2.36mm。

4.2.2 細集料

SMA-13細集料采用輝綠巖，集料使用前應先沖洗干凈，再進行干燥處理并保證處理完后的集料無其他雜質及風化巖層。

4.2.3 瀝青混合料路面填料

填料優先選用礦粉，該礦粉采用石灰巖堿性石料精磨得到，[JP+1]加工過程中需去除其內部雜質及污染物，同時對填料做除濕處理，確保質量滿足設計要求。

4.3 粘層材料

粘層瀝青采用0.3～0.5kg/m2的PCR改性乳化瀝青，技術指標應達到表3的各項要求：

值得注意的是，品種不同破乳速度與集料的粘附性有差別。除了對產品質量評定外，用于工程上的材料及施工質量的試驗都要用施工的石料進行。

4.4 接縫及填縫材料

（1）脹縫接縫板：常見的接縫板有塑膠、橡膠泡沫、瀝青纖維三種材料，應當注意的是，無論哪種材料，其吸水后的壓縮應力均不應小于不吸水狀態下的90%，其技術要求見表4的規定。

（2）填縫材料：

假縫、施工縫及原有水泥混凝土路面需要修補的裂縫必須要使用聚氨酯類填縫料，其技術要求必須符合表5所列的要求。

5 結語

本文結合廣西地理條件、氣候特點，以來馬路、馬平路小明山隧道為案例，對高速公路長隧道水泥路面加鋪材料進行了研究，致力于提高路面的抗滑性能、耐久度。對現有路面結構的現狀分析，研究結論如下：

（1）廣西日照充足，季風影響明顯，常年濕度較大、氣溫較高，因而容易引起隧道抗滑性能下降，整體隧道路面斷裂，路面滲水等現象發生。但考慮到交通流量大無法斷面封路施工，故采用加鋪方案可以最大化減少施工干擾。

（2）根據施工材料性能要求、施工控制、工期及其后期養護維修等方面的綜合比選，決定采用加鋪改性瀝青SMA-13瀝青瑪蹄脂碎石面層作為最終加鋪方案，該方案能提高路面抗滑能力，增強路面抗裂性，避免路面滲水，值得在廣西地區的公路隧道中推廣。

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