微表處在雅西高速公路隧道水泥路面抗滑處治中的應(yīng)用

楊智敏

(四川川高工程技術(shù)咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610041)

0 引 言

隨著中國(guó)高速公路建設(shè)向山區(qū)和丘陵地帶延伸和拓展，公路隧道的數(shù)量和里程每年均快速的增加[1-2]，但由于隧道內(nèi)特殊的環(huán)境狀況，隧道路面的抗滑性能下降很快，尤其是水泥路面，這給隧道路面的行車安全帶來(lái)十分嚴(yán)重的挑戰(zhàn)[3-6]。

微表處養(yǎng)護(hù)技術(shù)具有施工周期短、常溫施工節(jié)約能源資源、改善路面抗滑性能的優(yōu)點(diǎn)，因而在路面養(yǎng)護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用。賀華[7]、楊奇竹[8]、韓春來(lái)[9]、周娜[10]等研究了SBS改性乳化瀝青及其在微表處中的應(yīng)用。李廷[11]、羅正斌[12]研究了SBS膠乳的制備及其在微表處的應(yīng)用。肖晶晶[13-14]研究了SBR改性乳化瀝青及其在微表處的應(yīng)用。雪彥鵬[15]研究了微表處用水性環(huán)氧改性乳化瀝青的性能。鄭南翔[16]提出了一種添加橡膠粉的低噪音微表處，可降低微表處路面的噪音。詹成根[17]研究了一種明色降噪微表處可以提高隧道路面的亮度和抗滑性能。王磊[18]綜合研究了級(jí)配、集料類型、纖維等因素對(duì)微表處路用性能的影響。可見(jiàn)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)微表處的性能優(yōu)化做了大量研究，但對(duì)微表處在改善隧道路面抗滑和工程應(yīng)用方面的研究不足。

雅西高速公路的部分隧道采用了水泥混凝土路面，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的通車運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)了抗滑性能不足，導(dǎo)致在隧道內(nèi)多次發(fā)生交通事故，為改善隧道內(nèi)水泥混凝土路面的抗滑性能，提高行車的安全性，研究采用微表處技術(shù)加以處治，抗滑性能得到顯著提升，抗滑效果明顯。

1 隧道路面抗滑性能調(diào)查

處治前，分別對(duì)羅家山隧道和扯羊隧道水泥混凝土路面進(jìn)行抗滑性能調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1、2所示。

表1 羅家山隧道右線水泥混凝土路面抗滑性能指數(shù)SRI評(píng)定表

表2 扯羊隧道右線水泥混凝土路面抗滑性能指數(shù)SRI評(píng)定表

從表1、2中的檢測(cè)結(jié)果可以看出，處治前羅家山隧道、扯羊隧道右線水泥混凝土路面抗滑性均以次差為主，抗滑性能不足，主要原因如下：

(1)在隧道水泥混凝土路面施工振搗和收光過(guò)程中，表層粗骨料下沉，導(dǎo)致表層部分大都是浮漿，砂漿材料本身耐磨性能較差，耐久性不足。

(2)隧道內(nèi)的交通渠化情況較為嚴(yán)重，在交通荷載的反復(fù)作用下，隧道水泥混凝土路面紋理很容易被磨耗掉。

(3)重載貨車行車過(guò)程中不斷灑水，使得路面輪跡帶長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)，極大地降低了車輛輪胎和路面之間的摩擦力，加劇了抗滑性能指標(biāo)的降低。

2 隧道水泥路面抗滑處治工程措施

對(duì)原水泥混凝土面板采用全自動(dòng)無(wú)塵打砂機(jī)進(jìn)行噴砂打毛處理后，采用1 cm微表處罩面對(duì)原路面進(jìn)行處治，能有效提高路面的抗滑、平整度等性能，提升路面的使用壽命，易于后期的養(yǎng)護(hù)維修。

2.1 原材料要求

2.1.1 改性乳化瀝青

微表處必須選用陽(yáng)離子型聚合物改性的乳化瀝青，改性劑SBR劑量不小于4%。微表處用改性乳化瀝青技術(shù)要求見(jiàn)表3。

表3 微表處用乳化瀝青技術(shù)要求

2.1.2 礦料

微表處用礦料采用不同規(guī)格的粗細(xì)集料參配而成，其中2.36～9.5 mm的骨料采用玄武巖經(jīng)過(guò)多級(jí)破碎而成，2.36 mm以下可以摻加35%左右的由石灰?guī)r軋制的細(xì)集料。集料形成應(yīng)飽滿接近立方體，石質(zhì)應(yīng)堅(jiān)硬、耐磨，質(zhì)量應(yīng)滿足表4的要求。

表4 微表處用粗細(xì)集料質(zhì)量要求

2.1.3 黏層油

采用與微表處相同的改性乳化瀝青。

2.1.4 填料

微表處礦料中可以摻加礦粉、水泥和消石等填料。填料應(yīng)干燥、疏松，無(wú)結(jié)團(tuán)，應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2017)中的相關(guān)要求。礦粉的主要作用是改善礦料級(jí)配。水泥、消石灰等具有化學(xué)活性的填料的主要作用是調(diào)整稀漿混合料的拌合時(shí)間、成漿狀態(tài)和成型速度等。設(shè)計(jì)推薦采用1%～2%的水泥，摻加量須通過(guò)混合料設(shè)計(jì)試驗(yàn)確定。

2.1.5 添加劑

添加劑的主要作用是調(diào)節(jié)稀漿混合料可拌合時(shí)間、破乳速度、開放交通時(shí)間等施工性能，并在一定程度上改善混合料的路用性能，但不得對(duì)混合料路用性能產(chǎn)生不利影響。未經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的添加劑不得在施工中采用。

2.1.6 水

微表處用水不得含有有害的可溶性鹽類，或能引起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)和其他污染物。本設(shè)計(jì)采用可飲用水。

2.2 混合料配合比設(shè)計(jì)

混合料的礦料級(jí)配不應(yīng)超出表5規(guī)定的各篩孔通過(guò)率的上下限。混合料設(shè)計(jì)時(shí)，可拌合時(shí)間試驗(yàn)溫度應(yīng)考慮最高施工溫度，黏聚力試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度應(yīng)考慮施工中可能遇到的最低溫度。除此之外，還須結(jié)合原路面狀況、氣候及交通因素等的基礎(chǔ)上綜合確定混合料配方。單層微表處通常的材料用量范圍可參照表6，稀漿混合料的室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表7的要求。

表5 微表處礦料級(jí)配

表6 單層微表處通常的材料用量范圍

表7 微表處混合料技術(shù)指標(biāo)

2.3 施工工藝

2.3.1 施工準(zhǔn)備

施工前對(duì)乳化瀝青、礦料、水和填料等材料進(jìn)行質(zhì)量檢查，符合設(shè)計(jì)要求后方可使用。

對(duì)施工機(jī)具進(jìn)行施工前檢查和標(biāo)定，各種施工機(jī)械和輔助工具均應(yīng)備齊，并保持良好工作狀態(tài)。

2.3.2 原路面打毛

對(duì)水泥混凝土面板采用全自動(dòng)無(wú)塵打砂機(jī)進(jìn)行噴砂打毛處理，清除表面浮漿，使之成為清潔、干燥、平整的粗糙基面，構(gòu)造深度不應(yīng)小于0.5 mm。

2.3.3 黏層油施工

噴砂打毛混凝土路面后應(yīng)噴灑(改性乳化瀝青)黏層油。灑黏層瀝青噴灑量一般為0.15～0.2 g·m-2(以瀝青重量計(jì))，應(yīng)試灑后確定用量，注意灑布的均勻性，不得過(guò)量，不得漏灑。黏層乳化瀝青灑布后，應(yīng)待破乳、水分蒸發(fā)完后才可進(jìn)行下道工序的施工。

2.3.3 微表處的施工

將符合要求的各種材料裝入封層車內(nèi)，將裝好料的封層車開至施工起點(diǎn)，對(duì)準(zhǔn)控制線，放下攤鋪槽，調(diào)整攤鋪槽使其周邊與原路面貼緊。

拌好的混合料流入攤鋪槽并分布于攤鋪槽適量時(shí)，開動(dòng)封層車勻速前進(jìn)，需要時(shí)同時(shí)打開封層車下邊的噴水管，噴水濕潤(rùn)路面。

旋工速度以保持混合料攤鋪量與攪拌量基本一致為準(zhǔn)。當(dāng)封層車內(nèi)任何1種材料快用完時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉所有輸送材料的控制開關(guān)，讓攪拌器中的混合料攪拌完，并送入攤鋪槽攤鋪完后，封層車停止前進(jìn)，提起攤鋪槽，將封層車移出攤鋪點(diǎn)，用水清洗攤鋪槽。施工中不得隨意拋擲廢棄物。

2.3.4 初期養(yǎng)護(hù)

混合料鋪筑后，在開放交通前禁止一切車輛和行人通行。混合料能夠滿足開放交通的要求后應(yīng)盡快開放交通。

2.3.5 工程驗(yàn)收

工程完工后1～2個(gè)月時(shí)，將施工全線以1～3 km作為一個(gè)評(píng)價(jià)路段進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗(yàn)收，檢查項(xiàng)目、頻率、要求及方法見(jiàn)表8。

表8 微表處交工驗(yàn)收檢驗(yàn)要求

3 處治后效果分析

雅西高速羅家山隧道和扯羊隧道微表處于2016年11月施工，先后于2016年11月、2017年3月和2017年10月進(jìn)行檢測(cè)抗滑性能，具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表9、10。

表9 羅家山隧道檢測(cè)結(jié)果

表10 扯羊隧道檢測(cè)結(jié)果

從表9、10中可以看出：采用微表處技術(shù)處治后路面抗滑性能得到大幅度的提高，2座隧道橫向力系數(shù)(SFC)值分別達(dá)到89.4和81.3；抗滑性能隨著時(shí)間的增加而降低，通車4個(gè)月后SFC平均降低了21.31%，通車1年后SFC平均降低了35.02%。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)高速公路隧道內(nèi)水泥混凝土路面的抗滑性遠(yuǎn)低于隧道外瀝青路面的抗滑值。

(2)采用單層微表處技術(shù)對(duì)隧道水泥路面進(jìn)行表層抗滑處治并未出現(xiàn)處治層規(guī)律性的脫落病害問(wèn)題。

(3)微表處處治后的隧道水泥混凝土路面的SFC得到大幅度提高，羅家山和扯羊2座隧道的SFC值分別達(dá)到89.4和81.3，遠(yuǎn)大于規(guī)范要求值。

(4)抗滑性能會(huì)隨著時(shí)間的增加而降低，微表處完工通車4個(gè)月后輪跡帶處SFC平均降低了21.31%，通車1年后羅家山隧道SFC為46.4，扯羊隧道SFC為41，通車1年后SFC平均降低了35.02%。1年后雖然輪跡帶處SFC衰減了，由于行車輪跡帶兩側(cè)仍有非常高的SFC，兩側(cè)的高阻滑作用使得隧道內(nèi)仍能在一段時(shí)間內(nèi)保證行車安全。

(5)為使單層微表處技術(shù)對(duì)隧道水泥路面進(jìn)行表層抗滑處治的耐久性提高，應(yīng)采用磨光值大、耐磨的巖漿巖碎石集料、調(diào)整集料級(jí)配和摻加橡膠顆粒、使用SBS等穩(wěn)定性更好的改性乳化瀝青等復(fù)合型微表處混合料。