浅谈隧道内路面的选择

圣小艳

（山西交通职业技术学院，山西 太原 030031）

1 概述

20世纪80年代以来，我国公路建设迅速发展，已成为世界上公路隧道数量和长度最多的国家，但是隧道内路面并没有得到足够的重视，仅是考虑安全性和耐久性，初始全部都采用了水泥混凝土路面，配筋水泥混凝土路面由于造价高采用很少，沥青路面考虑洞内发生火灾时沥青易燃且燃烧放出毒烟雾对人员和隧道都构成安全威胁基本没有采用。目前，水泥混凝土路面因抗滑性和耐磨性降低较快，导致隧道内交通事故多发已成为隧道运营的一处恶痛，隧道内水泥混凝土路面的安全问题突显且不好处理。沥青路面抗滑性和耐磨性好，且养护维修方便，随着沥青阻燃技术的发展，沥青路面现在被隧道内路面采用的越来越多。因此，隧道路面类型的选择一直是一个较为有争论的问题，笔者核心就是材料性能和使用性的安全问题争论。

2 安全性和耐久性因素

2.1 水泥混凝土路面的抗滑性

对于水泥混凝土路面来说，安全性的技术难点是保证路面的抗滑性和耐磨性。为了保证车辆在行驶中能及时刹车和防止侧滑，通过在混凝土表面刻槽或压槽增加路面表面的摩擦系数来提高抗滑性，现在主要采用刻槽方法。刻槽分纵向刻槽和横向刻槽[1]，隧道内路面应采用纵向刻槽[2]。纵向刻槽能增加转向摩擦力，利于方向控制，从而有效地降低事故，故从提高行车安全角度，对于长大隧道、陡坡隧道等车辆易发生侧滑的路段，应首选纵向刻槽。纵向刻槽路面的横向力系数要高于横向刻槽路面约12.5%，相比横向刻槽路面具有更好的横向防侧滑性能、抗滑持久力，纵向防滑方面也能达到优良抗滑路面的标准，且比横向刻槽路面噪声低，利于提高隧道行车的舒适性。因轮胎与路面的接触面不同，纵向刻槽水泥混凝土路面耐磨能力高于横向刻槽路面。

2.2 路面的噪声

隧道内是一个相对封闭的环境，洞内的噪声比隧道外要高许多，特别是长大隧道中，时间长会使驾驶员觉得烦躁和紧张，所以，隧道内噪声低相比洞外更重要。隧道内噪声按来源有汽车运行发出的噪声（包含发动机等机械部件噪声、喇叭声、车体的振动噪声和制动噪声）、轮胎与路面相互作用的噪声、车身与空气相对高速运动而产生的空气动力性噪声。通过隧道内构造能减少噪声的方法就是改善路面结构降低轮胎与路面摩擦产生的噪声。现在已经证明，沥青路面的隧道内噪声值要小于水泥混凝土路面的隧道内噪声值。现在具有代表性的低噪声沥青路面种类主要有OGFC（开级配排水式沥青磨耗层）和SMA（沥青玛蹄脂碎石混合料）路面[3]，都具有较好的降噪效果，但是它们降低的主要是车外的噪声，对于车内噪声的改善不大。综上所述，可知隧道内采用低噪声路面的目的与隧道外道路不完全相同，还要考虑车内的感受，隧道路面的噪声、耐久、抗滑等应该综合考虑。

2.3 路面的色彩

我国长期以来，道路路面只有两种颜色，即白色的水泥混凝土路面和黑色的沥青路面，我国城市道路建设将彩色沥青路面引进才改变了这种情况。国外发达国家的彩色路面铺装技术已经相当成熟，并大量应用。我国采用的彩色路面不多，是因给路面增色是在已经满足使用要求外的增加内容，为额外投资，费用上相比标志标线要贵一些，施工也麻烦了一些。但是经大量实践证明，彩色路面在视觉上对心理的冲击效果非常大，对驾驶员的警示和提醒作用要比标志标线的效果好的多，特别是在特殊段落采用效果明显。彩色路面可以起到以下的作用：

a）诱导车流使交通管理直观化 不同路段和车道铺筑不同色彩的车道代替标线来区分其功能，要比在车道上划标志线好，能增加道路的通行能力。

b）增强注意力提高出行安全性 在隧道入口及出口段，采用不同色彩路面，使之清新醒目，自然地给驾驶员提醒信号，增强行车的安全性。瑞典在阿尔卑斯山上的某些危险的路段涂上了红颜色来警示小心驾驶，使交通事故减少了85%～90%。经研究，铺装红色等警示路面，驾驶员则会变得小心谨慎。

c）缓解疲劳提高出行舒适性 彩色路面丰富的色彩能刺激驾驶员大脑，缓解驾车疲劳程度、保持良好情绪、降低事故隐患。

d）提高路面亮度 采用亮色铺装提高隧道内路面的亮度，提高行车安全性。黄色明视度高，视觉穿透性强，有较远地方就能看到的特点，常用来警告危险和提醒注意，隧道采用黄色沥青路面可以显著提高照明效果，提高行车的安全性。亮色沥青铺装也可以通过采用反光率较高的亮色骨料与无色沥青结合料形成，同样可以有效增加路面亮度，例如沥青路面的填充材料中加入玻璃珠，能提高路面的光反射效果。

3 路面类型

3.1 沥青路面

目前国内外，隧道内采用的沥青路面有复合式路面、改性沥青复合式路面、薄层复合式路面。我国隧道内采用沥青路面都是从国外引进和发展的，现在应用的有复合式路面、改性沥青复合式路面，薄层复合式路面还没有采用。由于高分子材料阻燃技术现已发展成一门比较成熟的科学，将该技术应用到沥青阻燃中来，使沥青阻燃技术很快成熟，推动了沥青路面在隧道中的应用。国内外众多试验说明，阻燃剂在沥青改性过程中不会降低改性沥青的性能，且生产工艺简单，实现了阻燃改性沥青的工业化生产。沥青优良的阻燃性和使用性能够大大减少交通事故带来的损失。

薄层复合式路面是日本公路建设行业的一种最新路面结构，为了减少投资，其较原结构的复合式路面，可节约费用约33%。薄层复合式路面就是将传统的复合式路面的上面层和中面层2层变为1个结构层的结构形式，沥青面层厚度减半，见图1。在保证路面的耐久性、行车舒适性不变时，薄层复合式路面可以降低造价，将可能成为今后广泛采用的路面型式。

图1 路面图（单位：cm）

3.2 水泥混凝土路面

我国隧道内路面采用的主要是普通水泥混凝土路面、钢筋混凝土路面、连续配筋混凝土路面，钢纤维混凝土路面目前在公路路面方面采用的较少。现在，特别是在重工业和矿场能源为经济基础的地方，重载车辆比例的增加和载重重量的变大，使路面较早出现龟裂、破损以及断板等问题，需要新的路面技术来减少保养和维修费用，提高公路的通行能力。钢纤维混凝土路面能较好地解决这个问题，将钢纤维掺入混凝土中改变了混凝土的脆性破坏形态，能显著地提高混凝土抵抗裂缝和抑制裂缝扩展的能力，有效地减少路面的错台和断板等破坏现象，但由于使用了高标号水泥，对其养护也提出了更高要求。钢纤维混凝土的耐磨性是比较好的，其施工相对简单快速，相比其他水泥混凝土路面，笔者认为钢纤维混凝土路面作为隧道路面材料具有发展前景。

4 路面的合理选择和建议

隧道内空气流动性比洞外差，汽车尾气的烟雾在隧道内会有一定的聚集，导致隧道内温度、湿度、空气中烟雾、灾害危险源等与洞外相比都不同。由于隧道内空间是一定的，对路面的施工和质量也有影响。因此，隧道内环境与外面有许多的差别。所以，合理的隧道路面是必须满足正常的洞外路面要求外，还要满足特殊环境下的耐磨性和安全性要求。

针对隧道路面特殊的工作条件，从反光性、燃烧性、平整度、抗滑性能、耐磨性能及修复难易程度等多个方面对沥青和水泥两种路面进行综合评价，详见表1，可以看出沥青路面基本各方面都优于水泥混凝土路面，亮色路面和沥青阻燃技术将其反光性不好和易燃的缺点已经基本上被克服，只是因费用较高被采用的少。

表1 水泥混凝土路面与沥青路面相比较

2000年以前我国隧道路面主要是水泥混凝土路面，隧道外部则多为沥青路面。21世纪来中短隧道与洞外一致，采用沥青路面；长隧道采用洞口段不短于300 m采用沥青路面与洞外一致[4]，中间采用水泥混凝土路面。现在，因沥青路面的优点和阻燃技术在沥青混凝土中的成熟，好多长隧道都采用了阻燃改性沥青路面。因此，笔者认为长度小于3 000 km的单向行驶的隧道都可以采用沥青路面，长度小于1 000 km的单洞双向行驶的隧道都可以采用沥青路面。

对于提高现有隧道内水泥混凝土路面抗滑性能，采用的措施一定要方便、易行且快速。对于中短隧道建议是在原水泥混凝土路面上加罩一层沥青混凝土或树脂类材料罩面，厚度在2～4 cm，笔者认为薄层复合式路面在今后水泥混凝土路面改造中将会发挥非常重要的作用；对于长的隧道，应以二次刻槽的方法来恢复路面抗滑力为主，对于损坏较为严重的面板要更换。

5 未来隧道内路面展望

在建设和谐社会的今天，随着经济文化和人民生活水平的不断提高，公路使用的安全、舒适、美观方面的要求必将成为未来的发展方向，公路隧道技术也将不断创新发展来满足各方要求。以前隧道内路面铺装仍主要局限于水泥混凝土，但是现在水泥混凝土路面已经很难满足隧道路面发展的要求。由于沥青路面技术的快速发展和成功应用，已经逐渐成为隧道路面发展的主要方向。因此，随着沥青路面施工技术、阻燃技术的进步，彩色路面、降噪声路面、薄层复合式路面等新式沥青路面迅速发展和成熟，隧道中采用沥青路面具有更好的安全性和舒适度，沥青路面将逐渐取代水泥路面成为隧道内的主要路面结构。