山区公路隧道群内明线段防雪措施设计

姜 博

(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院， 四川成都 610000)

随着我国经济的发展以及西部大开发的深入，我国高速公路建设不断向西部山区延伸，为适应西部山区陡峭险峻的地形，往往需要设置较高的桥隧比。隧道群是西部高山峡谷地区高速公路经常采用的一种形式，而隧道群内独立隧道之间往往采用桥梁跨越峡谷进行衔接。由于高山峡谷地区受环境影响，冬季降雪时间长、气温低，降雪后易行成冰凌路面，加之高山峡谷地区道路线型受地形影响弯道多，纵坡大，道路视距条件相对较差，从而导致路面抗滑性能严重下降，道路行车安全系数骤然降低。当车辆在隧道群内行驶，由隧道内暗线段驶入隧道群之间较短明线段时，会出现反应不及时，导致车辆在冰凌路面打滑，发生交通事故。当隧道群内明线段为桥梁时，往往还会引发车辆坠崖、坠河等二次严重事故。因此，高山隧道群内桥梁段明线范围内如何除雪防冰变得尤为重要。

1 工程概况

汶马(四川汶川县至马尔康市)高速公路是四川第二条藏区高速，是四川省连接大西北的出川大通道，也是内地深入阿坝藏区羌区的经济走廊和战略走廊，路线全长172 km，桥隧比86 %。本项目C22、C23标位于高山隧道群段，其中C22标毛木初隧道与赶羊沟隧道之间、C23标赶羊沟隧道与扑鸭脚隧道之间均有一段明线段，明线距离较短，采用部分路基部分桥梁的衔接形式，隧道群内明线段分类如表1所示。由于本项目位于高山峡谷地段，冬季降雪时间长，为减轻冬季降雪对行车的影响，降低安全事故的发生几率，需要在上述隧道群内的明线段内设置防雪措施。

表1 汶马高速C22、C23标隧道群之间明线段防雪措施设置段落

2 公路防雪措施现状

目前，根据山区公路冬季防雪方式可分为主动式防雪和被动式除雪。目前我国规范并无针对道路防雪方面的具体要求，因此通常以道路管理部门被动式的除雪为主，主要采用的方法为机械除雪和化学除雪，实施上都具有延迟性，且都需要大量的人工辅助，主要针对北方寒冷地区长路段降雪时采用。而西部山区高速公路隧道群内的明线段存在范围小、较分散等特点，例如本项目汶马高速C22标、C23标数十公里隧道群内共两处明线段，左右线共计592 m明线，被动式除雪难以满足西部山区高速公路隧道群内的除雪要求，因此急需探寻行之有效的主动防雪措施。

3 汶马高速隧道群内明线段防雪措施方案设计

3.1 柔性拱棚方案

借鉴隧道明洞的设计思路，采用一种柔性拱棚结构，覆盖于隧道群内明线段上方，将隧道群内独立的两个隧道串联成为一个长隧道，从根本上解决降雪问题。柔性拱棚可采用轻质高强的钢桁架结构，并在拱顶覆盖专用PVDF防雪膜，从而隔离降雪。由于明线范围内有桥梁段落和路基段落，柔性拱棚的基础形式需要分别考虑。鉴于柔性拱棚自身具有一定的荷载，为减轻桥梁主体结构的荷载负担，桥梁段落内柔性拱棚基础通常置于桥梁范围外独立设置的钢纵梁上，路基段落内直接将拱棚基础置于路基范围外。本项目柔性拱棚设计图见图1，柔性拱棚案例图见图2。

图1 柔性拱棚示意(图中未示意拱顶防雪膜)

图2 柔性拱棚

3.2 电热式融雪方案

借鉴生活中常用的电热毯的工作原理，在道路沥青层下混凝土层内刻槽埋设不锈钢高强度矿物绝缘导热电缆，在路面沥青层内埋设相应的温度、湿度传感器和控制器，通过设定临界的温度和湿度值，通过传感器和控制器控制导热电缆的开关，从而实现通电发热达到融雪的目的。汶马高速单线路基宽12.25 m，路面布置为2车道加1应急车道，为保证车行道的融雪效果并考虑项目经济性，设计考虑仅在车行道范围内铺设伴热系统，铺设宽度为2×3.75 m=7.5 m，铺设长度为整个工区内明线段长度。路面导热电缆的埋设方式见图3。

3.3 洒水式除雪方案

借鉴市政工程中的洒水系统，将被动式的人工或机械撒盐改造成主动喷射除冰液。在汶马高速桥梁段防撞护栏上和路基段波形护栏上埋设管道和喷头，在路面沥青层内埋设温度、湿度传感器和控制器，在路基附近修建存放除冰液的设备用房，通过设定临界的温度和湿度值，自动控制除冰液的喷射。洒水式除冰设备安装示意见图4。

图3 电热式融雪

图4 洒水式除雪

4 汶马高速隧道群内明线段防雪措施方案比选

由于汶马高速目前主体土建工程已经全线完工，即将通车，为保证汶马高速顺利通车，需要选用施工难度相对较低、施工工期短、使用效果较好的防雪措施。通过对上述三种设计方案进行技术可行性、施工难易性、经济性、耐久性等多方面技术指标比较，最终选用了经济性较高、施工快速便捷、技术较为成熟的洒水式除雪方案。方案综合对比见表2。

表2 汶马高速C22、C23标隧道群内明线段防雪措施方案对比

5 结束语

(1)山区公路勘察设计中，通常对滑坡、泥石流、洪水等地质灾害的防治设计较为重视，往往忽视了环境气候因素对山区公路的影响，尤其是冬季降雪对公路的灾害影响。西部高寒山区冬季降雪期时间长，降雪量大，若不采用主动防雪措施，可能会造成交通事故，甚至是造成大面积交通瘫痪的严重后果，因此应加强西部山区公路的防雪措施设计。

(2)本文依托汶马高速C22标、C23标隧道群内明线段防雪措施设计，分析了三种行之有效的防雪措施，为后续西部山区公路工程的防雪措施设计提供了方向和方法。

(3)本文研究的三种主动式防雪措施均具有较高的可实施性，但又各有优缺点，其中柔性拱棚方案防雪效果最佳，但由于本身工程规模较大，造价较高，阻碍了其大范围的应用。电热式融雪方案和洒水式除雪方案工作思路大体相同，都是通过传感器和控制器来控制整个除雪系统的开关，两种方案仅在最后一步的除雪方式上有所不同。洒水式除雪方案较电热式融雪方案具有节能环保的特点，工程实施也基本不会对道路的通行造成影响，是可能大范围进行推广使用的一种方案。