无龙骨干挂瓷板技术在公路隧道装饰中的应用

张兆杰, 杨 枫, 郑金龙, 谭昌建, 田志宇

(1.四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院, 四川成都 610041; 2. 四川川西高速公路有限责任公司, 四川成都 610041)

1 依托工程概况

(1)G213线五指山隧道为单洞对向行车隧道。2003年8月开工建设，2008年7月通车运营。五指山隧道起讫桩号为K28+418～K32+329，长度为3 911 m。

原设计全隧道喷涂防火涂料，2015年1月检测时发现隧道衬砌表面涂装开裂、剥落、掉块病害严重，危及行车安全。

(2)雅康高速周公山隧道(右线)为单向行车隧道。2014年9月开工建设，2017年12月底通车运营。总长度为4 179 m。

2016年11月，雅康高速公路有限责任公司为支持四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院牵头的交通科技项目《公路隧道瓷板干挂装饰技术指南》，同意将再建的周公山隧道(右线)作为课题项目试验段。

2 内壁装饰设计的选择原则

隧道属于永久性地下建筑物，由于洞内光线照明相对较暗、湿度相对较大、空气污染相对严重等因素限制，隧道内壁装饰必须从使用效果、建造成本、施工难度、后期维护等多个方面进行严格要求[1-4]。经过多年工程实践，我国隧道工程界对内部装饰提出了一些具体指标要求：

(1)改善行车环境。隧道装饰必须最大程度地改善隧道内行车环境，使洞内外景观相互协调，避免出现大的视觉落差，并尽可能降低过往车辆产生的噪音。

(2)隧道装饰表面应相对平滑，形成漫反射表面，能将隧道内照明灯光均匀的反射到隧道内的各个角落，使之成为改善和协助隧道内光照效果组成部分，保证洞口与洞内光线逐渐过渡。

(3)隧道装饰表面要平整光滑，不易吸污。隧道内是一个多灰尘、易污染、相对湿度高的行车环境，隧道装饰应不易污染以减少日常维护量及维护难度。

(4)隧道装饰必须经久耐用，具有不怕水、耐酸碱及氯化物的腐蚀、抗老化等特性。

(5)隧道装饰必须具有足够的耐火性，在高温下不分解产生大量有毒气体和烟雾。

此外，随着近年来我国道路网络的不断延伸和人工成本的提高，结合道路运营管理现状，又增加了以下需求：

(1)隧道装饰应适用于机械化清洗、保洁，能承受冲洗荷载，以降低维护成本和车道内作业风险(图1)。

图1 隧道机械化清洗

(2)隧道装饰应易于拆装，以便于维修更换和隧道衬砌病害治理。

(3)隧道装饰应具有更长的使用寿命和更高的性价比。

据调查在全国范围内尚无现成的能满足上述全部要求的装饰技术。

3 内壁装饰方案比选

随着我国高等级公路隧道工程建设规模的逐步扩大，隧道内壁装饰由原来单一的混凝土逐渐向功能化、多样化、人性化的方向发展，出现了多种装饰方案。发展至今大致包括以下几类：混凝土、防火涂料、瓷板、人造板材、复合材料铝板及搪瓷钢板等。其中混凝土及涂料价格低廉，但由于其表面粗糙、易污染、不易清洗、光线反射效果差，目前已较少采用；人造板材、复合铝板和搪瓷钢板材料成本过高，在公路隧道中也极少应用。目前国内应用最广、性价比较好的主要是瓷板。

瓷板表面光滑、不易污染、易清洗、光线反射效果好，且具有资源丰富、成本低廉、使用寿命长、耐磨、防潮、防火、美观、适宜标准化生产的特点，从材料特性来说最符合隧道装饰材料的要求，且性价比优异，适合公路隧道大规模大批次使用。

传统的公路隧道瓷板装饰存在一些问题：如瓷板规格小，在汽车高速行驶的环境中装饰后没有整体感，装饰效果不佳；还有瓷板采用湿贴工艺，易脱落等。

由于隧道恶劣环境，为了使瓷板耐污染易清洗，应选用吸水率较低的瓷质板或炻瓷板(吸水率0.5 %～3 %)。但吸水率低的瓷板不宜采用湿贴方法，因此在建筑上是采用干挂方式。传统干挂需要安装龙骨占用空间大，因而建造成本高，同样不适合在公路隧道装饰中推广。

综上可知，目前的公路隧道内壁装饰材料采用瓷板为佳，但有必要对施工工艺进行改进。

4 隧道无龙骨干挂瓷板装饰设计

4.1 设计方案

隧道边墙(检修道以上3 m弧长范围内)干挂瓷板。瓷板规格为800 mm×400 mm×12 mm，锚栓规格为M12×90。干挂瓷板设计方案如图2所示。

图2 干挂瓷板设计方案

(1)对衬砌表面平整度较差的，设计增加了调节角码(图3)。

图3 无龙骨干挂节点设计

(2)随着施工技术水平的提高，目前高速公路隧道衬砌大多数都具有较好的平整度。因此设计一种不使用调节角码的干挂(图4)。

图4 无龙骨干挂节点设计

4.2 材料性能要求

(1)瓷板采用亚光釉面炻瓷砖，其性能应符合现行国家标准GB/T 4100《陶瓷砖》的规定(图5)。

图5 棱边点挂瓷板

(2)瓷板作预处理，目的是使瓷板形成干挂条件，同时在瓷板背后增加防爆层，避免瓷板在行车事故中受撞击碎片飞溅。

(3)锚固件采用扩底型锚栓或膨胀螺栓，其性能应符合现行国家标准GB 50728《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》的规定。碳素钢及合金钢锚栓应采取热浸镀锌防腐处理，耐腐蚀性能应符合现行国家标准GB/T 13912《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》的规定。紧固件及其他五金件应符合现行国家标准的规定。

(4)挂件采用铝合金挂件，其厚度不应小于4 mm[5]。铝合金材料的牌号及其所对应的化学成分应符合现行国家标准GB/T 3190《变形铝及铝合金化学成分》的有关规定。铝合金型材应符合现行国家标准GB 5237.1～5237.6《铝合金建筑型材》的规定，型材尺寸允许偏差应达到高精度(图6)。

图6 锚固件、挂件与瓷板组装

4.3 施工工艺

干挂瓷板施工工序：按设计放线→挂点找平→安装金属挂件→干挂瓷板→平面微调→质量检测→清洁板面。

锚固件安装应符合下列规定：

(1)锚固件位置y方向允许偏差为2 mm，z方向允许偏差1 mm；

(2)锚固件与衬砌结构连接应牢固可靠，其承载力应符合设计要求。

挂件安装应符合下列规定：

(1)挂件连接应牢固可靠，不得松动。

(2)挂件位置调节适中，并能保证瓷板干挂位置准确。

瓷板接缝应符合下列规定：

(1)瓷板接缝横缝宽度10～12 mm，纵缝宽度为2 mm。

(2)瓷板应设置伸缩缝。伸缩缝间距以衬砌施工伸缩缝为参照。伸缩缝宽度3～5 cm。

4.4 实际效果

2016年10月～2017年1月，四川省交通科技项目《公路隧道瓷板干挂装饰技术指南》项目组以G213线五指山隧道和雅康高速公路周公山隧道(右线)试验段为依托工程，完成了无龙骨干挂瓷板施工及验收，并将瓷板无龙骨干挂工艺和湿贴工艺进行了比较。隧道无龙骨干挂瓷板实际效果如图7所示，五指山隧道湿贴瓷板实际效果如图8所示。周公山隧道湿贴瓷板实际效果如图9所示。

图7 干挂瓷板实际工程图

图8 五指山隧道湿贴瓷板实际工程图

图9 周公山隧道湿贴瓷板实际工程图

通过对试验工程得知，无龙骨干挂瓷板具有以下优点：

(1)根本解决了瓷板脱落问题，安装牢固，能承受施工荷载和冲洗荷载。

(2)维修更换方便，有效降低维护成本，使隧道长期保持美观的效果。

(3)充分利用瓷板图案色彩丰富的特点，提升隧道整体装饰效果。

(4)瓷板所形成的漫反射，提升隧道光照度，具有明显的节能效果。

(5)利用干挂瓷板背部空间，采用缝隙镂空，形成一定的降噪效果。通过缝隙，还可观测衬砌的病害情况。

(6)干挂工艺还避免了隧道常见的渗水对装饰的污染。

(7)瓷板无龙骨干挂技术具有超长使用寿命，这是其他装饰技术不可比拟的，从全生命周期角度看，具有很高的性价比。

5 结束语

本文以G213线五指山隧道和周公山隧道试验工程为依托，在公路隧道内壁装饰中首次应用了无龙骨干挂瓷板技术。该技术依据国家住建部JGJ 321—2014《点挂外墙板装饰工程技术规程》,利用隧道衬砌作支撑，实现无龙骨干挂，节省了成本，提高了安装维护效率和设施完好率，具有很好的适用性、经济性和积极的推广应用价值。

[1] 刘明高,马杰,洪锦.公路隧道内壁的装饰材料的应用与选择[J].地下空间与工程学报,2009,5(4):757-761.

[2] 黄冠群,曾文斌. 高速公路隧道内壁装饰材料选择与隧道节能的探讨[J].广东公路交通,2012(3):57-59.

[3] JTG D70-2004.公路隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[4] JTG/T D70-2004.公路隧道设计细则[S].北京:人民交通出版社,2010.

[5] JGJ 321-2014.点挂外墙板装饰工程技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.