市政石材人行道安全性能研究

于斌斌

（上海林李城市規劃建筑設計有限公司，上海市 200437）

0 引言

隨著現代化城市的快速建設與發展，人們對人行道的鋪裝要求越來越高，常規的同質磚已不能滿足人們日益增長的物質與文化需要，于是石材鋪面在人行道中的應用越來越多，尤其是一些高端商業/住宅地塊。對于人行道而言，除了通行的交通功能外，安全指標也不容忽視，尤其是一些雨雪等惡劣天氣，行人滑倒、摔傷的事故時有發生。而市政行業的相關規范中，從未提及石材人行道的安全性能指標（主要為防滑性能），該內容一直處于空白狀態[1]。

1 研究路線

本課題將理論與試驗相結合，并應用于工程實例中進行驗證。

理論方面，通過建立物理模型，對其進行分析和計算，得出相關數據。

試驗方面，通過進行物理試驗，將采集到的相關數據進行分析和整理。

工程實例方面，將研究結論應用于實際的工程項目中，并對其使用情況進行回訪調查。

2 指標選取

目前，石材在其他行業，如建筑行業、建材行業等的安全性能指標眾多，有防滑等級、防滑安全程度、摩擦系數、抗滑值、橫向力系數、靜摩擦系數等。本次結合市政工程的特點，考慮到本課題研究對象的適用范圍、使用功能和應用特點均比較明確，主要應用于戶外道路、橋隧等市政人行道防滑安全。本課題選取較為常用且易于測量的指標摩擦系數μ 進行研究。

3 理論研究

人走路利用的是人與地面處于靜摩擦的狀態，當超過靜摩擦力的最大值時，人就會滑倒。這時，人與地面處于滑動摩擦狀態。本次課題研究中的摩擦力相關描述均為靜摩擦力。

人行走過程中，摩擦力f=μN（N 表示物體對該接觸面的正壓力，即體重）。

4 實驗實踐

本次實驗按照《地面石材防滑性能等級劃分及試驗方法》（JCT 1050—2007）[2]中測量摩擦系數的方法，分別對干態和濕態的石材進行摩擦系數數據的收集與整理（見圖1～圖3、表1、表2）。石材選用市政人行道較常用的花崗巖。

表1 干態測量數據分析（摩擦系數） 單位：%

表2 濕態測量數據分析（摩擦系數） 單位：%

圖1 摩擦系數測試方法示意圖

圖2 干態測量數據分布圖

圖3 濕態測量數據分布圖

摩擦系數測定[3]：將測試樣品置于水平工作臺上，將滑塊組件（橡膠塊粘于木板上）置于測試面上，滑塊上方的中心位置放置一個50 N 的重塊。固定測試樣品，拉動拉力計，3 s 內緩慢拉動拉力計至滑塊剛好發生移動，記錄此時拉力值。每個測試面拉動4 次，記錄所有讀數。

式中：Cd 為表面測試的摩擦系數值；Rd 為測試4 次拉力讀數之和，N；n 為拉動次數（4）；G 為滑塊組件加上50 N 重塊的總重力，N。

以一組試驗的平均值作為實驗結果，保留兩位有效數字。

將收集到的實驗數據進行整理和計算，并引入統計學當中的常用統計指標——變異系數的計算，可以得出其測度數據統計分布程度，獲得組內個體數據間的離散程度，從而確認數據的可信程度。

變異系數：

在數據分析過程中，若變異系數大于15%，則考慮該數據可能存在問題。本次將實驗所得數據分析后，其變異系數均在可控范圍內，說明數據的離散程度不大，較可靠、可信。

從表1、表2 的數據計算和分析可以發現，拋光面無論是干測還是濕測，其數據較低，難以滿足行人安全通行的需要；剁斧面（縱向）的數據略低于剁斧面（橫向），基本可以滿足安全需要；火燒面和荔枝面的干濕測數據較優秀。

剁斧面（橫向）、火燒面和荔枝面的干測數據基本在0.68 以上，濕測數據基本在0.61 以上。其中，剁斧面（橫向）干濕測數據有約20%未達到均值，在做好出廠檢測的情況下，可以達到試驗均值。

通過試驗實測，可以確保理論計算結果在工程應用中的可達性和可行性。

5 研究成果

在通過理論計算與試驗分析后，并參考其他行業標準，建議市政行業石材人行道安全標準見表3。

表3 成果匯總

從市政石材人行道的適用范圍、使用功能和應用特點來看，比較適宜采用剁斧面（橫向）、火燒面和荔枝面等防滑性能較好的石材表面處理工藝。

6 工程應用

揚州461 省道于2018 年年底建成通車。由于道路兩側為村莊，正值雨雪天氣較多，村民反映人行天橋所用石材鋪面極易打滑，給村民出行帶來不便。然而，市政行業并無相關驗收標準。為解決該問題，本課題在理論與實踐相互驗證的基礎上，將該研究成果提供給施工單位進行檢測，并更換符合安全要求的石材面磚。

人行道在更換石材面磚并運營一年多以來，再未接到村民投訴或上訪，較好地實現了其使用功能。

7 結語

從整個市政行業發展來看，本課題完善了石材人行道安全性能研究的相關內容，填補了市政行業相關性能標準的空白，將理論與實踐相結合，并應用于工程實例，對人行道石材的應用具有積極的指導意義和參考價值。建議在相關規范更新時，增補相關條目，以完善市政行業石材人行道安全性能指標。