改善隧道水泥混凝土路面抗滑性能处治方案的研究与探讨

杨伟达

摘 要：本文结合多年的工程设计及实践经验，针对隧道水泥混凝土路面存在的抗滑不足，构造深度不满足要求，致使隧道存在安全隐患的现状，提出了复做防滑构造法和加铺防滑罩面层法等旧水泥混凝土路面抗滑处治工程的方案，以及适用条件和范围，为今后改善隧道水泥混凝土路面抗滑性能提供经验和参考。

关键词：隧道;水泥混凝土;构造深度;沥青混凝土

中图分类号：U418.6            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）08-0133-04

1 引言

隧道是高速公路的重要组成部分，隧道内具有空间狭小，再加上隧道洞口照度的变化，增加了隧道内车辆行驶的安全隐患，因此，隧道内路面的抗滑性应具有更高的要求[1]。大量的工程实践表明，车轮对路面长时间的摩擦，以及路面的损坏和污染可明显降低其抗滑性[2， 3]。研究认为，高速公路路面在运营2-4年之后，隧道内水泥混凝土路面的抗滑性已经明显低于规范的要求值[4， 5]。故隧道水泥混凝土路面的抗滑性必须引起人们的高度重视，采取相应的治理措施来恢复路面的抗滑性迫在眉睫。本论文以河北省某高速公路隧道为例，对路面性能进行调查分析，在此基础上，提出相应的处治方案，以保障公路的通行安全。

2 隧道原有水泥混凝土路面检测

2.1隧道路面破损检测

根据公路技术状况评定标准JTC5210-2018，公路路面损坏状况指数PCI≥90为优，90>PCI≥80为良，80>PCI≥70为中，70>PCI≥60为次，60>PCI为差。依据公路技术状况评定检测报告百米数据所得：隧道路面PCI平均值为92，故路面破损指数评价为“优”。

2.2隧道路面平整度检测

根据公路技术状况评定检测报告平整度百米数据和公路水泥混凝土路面养护技术规范JTJ073.1-2001，隧道整体平整度评价等级为“良”，其中68%的路段评价等级为“优、良”，25%的路段评价等级为“中”，7%的路段评价等级为“次、差”。

2.3 隧道路面构造深度检测

根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1-2001），隧道路面构造深度评价为优和良的路段为9%，评价为中及中以下的路段为91%;路面构造深度评价为优和良的路段为3%，评价为中及中以下的路段为97%。

对隧道构造深度进行了监测，结果见图1。道路左侧、中侧和右侧构造深度的中位数分别为0.342mm、0.382mm和0.407mm。根据《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）及《公路水泥混凝土路面施工技术细则》（JTG/T F30-2014）对高速公路抗滑构造深度要求：一般路段为0.7～1.1mm，特殊路段为0.8～1.2mm。可见，隧道抗滑构造深度均不符合高速公路要求，合格率为0。隧道路面现状见图2。

3 国内处治隧道路面抗滑技术方法分析

纵观国内公路工程中旧水泥混凝土路面抗滑性的处置方法，可将其分为两类，即复做防滑构造法和加铺防滑罩面层法。

3.1 复做防滑构造法

复做防滑构造法是指利用物理化学或机械方法在旧水泥混凝土路面进行“凿毛”处理，以达到粗糙化的效果，该方法和新建混凝土路面外表面纹饰方法的原理相一致。但是，在旧路面上复做纹理的难度要比新建路面更大。

3.1.1 HOG-A 水泥混凝土路面纹理化技术

一般地，HOG-A水泥混凝土路面纹理化技术主要进行旧路面抗滑性能的恢复处治，具体是采用高强度陶瓷刃具和独特的等压无冲击方式，通过在新旧水泥混凝土路面浅表层沿顺车道方向切削出致密的波浪形紋理，用于对旧路面抗滑性能恢复的专业处治技术。HOG-A水泥混凝土路面纹理化技术处理后路面呈现具备良好镶嵌性的波浪形浅纹理，大大增加了轮胎与路面的接触面积，因此抗滑性能相对原路面明显改善（见图3）。另外，该技术还具有以下特点：

（1）降低了车内、车外的噪声，减小了行车时的噪声污染、增加了行车舒适性;

（2）处理后路面大量的宏观/微观纹理增加了光线的漫反射，减少路面炫光效应，提升了行车的安全性;

（3）可以在半开放交通状态下进行，施工快捷高效;

对路面的处治深度均匀，降低了对原路面耐久性的影响。

3.1.2精铣刨法

精铣刨是在普通铣刨机上更换“精铣刨鼓”，利用精铣刨鼓刀间距更小的特点，对路面实施更为细密的铣刨处理，用以提高路面平整度兼抗滑性能指标（见图4）。精铣刨后，工作坑里残留大量细小的颗粒垃圾，清扫后便可通车，确保公路的整洁、干净。缺点是精铣铇纹理深度不一致、不连续，不能有效排除路面水分，因此存在部分结合面摩擦力依然不足问题，且精铣铇后抗滑性能保持的寿命较短。

3.1.3刻槽法

刻槽法是指利用刻槽机在旧混凝土路面上铣刨出大量的槽纹，所用刻槽机装有金刚石、碳化钨或碳化硅材质的刀片。刻槽法在路面上形成的宏观纹理具有以下特点：纹理清晰、耐磨性较好、外型美观。刻槽后的路面可有效排除水分，提高路面的抗滑性。然而，刻槽法工艺也存在效率低、费用高、锯片损耗快的特点。

3.1.4酸蚀方法

酸蚀法是将50%的盐酸喷洒在旧的混凝土路面上，一般用量在0.2～0.5L/m2之间。盐酸和水泥砂浆接触之后发生化学反应，此后用水将路面上溶解后的产物冲洗掉，路面即形成大量的麻点，达到增加路面粗糙性的目的。该方法具有施工速度快、效率高的特点，且处理后的路面抗滑性能良好，但该方法应用成本较高。

3.1.5喷射法

喷射法是指采用专门的机械设备，在旧的混凝土路面喷射小钢球或金刚砂，以提高路面的抗滑性。和前文介绍的方法不同，喷射法处理之后路面可产生大量的细观抗滑构造，砂浆表面可喷射出深度为0.5mm的小坑，将路面的侧向摩擦系数提高22%。喷射法可同时将水泥砂浆表面及裸露的石子同时打毛，极大地改善了路面的宏观构造和细观构造，但截至目前，国内未见喷射法的应用案例。

3.2加铺防滑罩面层法

加铺防滑罩面层法首先将旧的混凝土路面进行凿毛处理，然后利用黏接层加铺防滑罩面层，进行混凝土路面抗滑性恢复处理。近年来，该方法得到了快速的发展。

3.2.1加铺沥青混凝土罩面层

加铺沥青混凝土罩面层是指在旧的混凝土路面上铺设沥青层，该技术具有施工方便、对交通影响小、明显提高路面行车性能的特点，在应用过程中产生了良好的经济效益和社会效益。以下是加铺方法：

（1）路面加铺10cm厚温拌改性阻燃式沥青混凝土。罩面层结构为：4cmAC-13温拌改性阻燃式沥青混凝土+6cmAC-20温拌改性沥青混凝土。为保证新旧路面的结合，铣刨1cm旧水泥混凝土路面来提高水泥混凝土与沥青的抗剪能力。该方案为常规加铺方案，厚度较厚，复合规范中不小于10cm的要求，对反射裂缝具有一定的抑制作用，但同时该方案造价相对较高，抬高了路面标高，对净空要求严格，对于原路面使用状况较好，仅需要进行抗滑能力提升的路段，造成了一定的浪费。

（2）路面加铺5cm SMA-16阻燃式改性沥青混凝土+1cm应力吸收层。对于旧路面使用状况较好，路面平整度及破损均无较大问题的路段，可适当降低加铺沥青混凝土层的厚度，既达到了提高路面抗滑性能的目的，又极大地降低了工程造价。然而，由于旧的水泥混凝土路面存在大量的接缝和裂缝，加铺层之后，在车辆荷载和温度变化的作用下，路面很容易产生反射裂缝，进而导致加铺层和旧水泥路面之间粘结丧失，伴随着裂缝的扩展，最终使沥青混凝土层出现极其严重的破坏。因此，基于以上考虑，对原路面进行病害治理后，加铺5cmSMA-16阻燃式改性沥青混凝土+lcm应力吸收层。加铺罩面前，对原水泥混凝土路面进行铣刨1cm处理。

3.2.2微表处或薄层恢复

针对于隧道内特殊的环境条件，基于隧道内水泥混凝土路面在运营过程中出现的问题，近年来，微表处技术开始应用于混凝土路面的功能恢复。该技术是指采用专门的设备将集料、填料、聚合物改性乳化沥青、外掺剂、水等按照一定的配比搅拌成混合料，将混合料均匀摊铺与原水泥混凝土路面上，形成具有抗滑性和耐磨性的处理后的路面。微表处主要为薄层结构，具有厚度小、材料用量少的特点。微表处一方面提高了水泥混凝土路面的水稳定性，保护了路面、延长了其壽命;另一方面，微表处罩面层的抗滑性能良好，提高了形成的安全性。然而，微表处行车舒适性较差，施工不易控制，与原路面结构不易结合。以下是微表处或薄层恢复的方法介绍：

（1）2.5 cm同步薄层罩面。同步薄层罩面施工工艺是粘结材料的喷洒和热沥青混合料的摊铺由一台摊铺机同步完成，施工过程见图5。同步薄层罩面具有优良的排水、抗滑、降噪及平整等使用性能，采用专业设备、节约成本等优点。

（2）2cm Thus极薄磨耗层。Thus极薄磨耗层系列主要应用于高等级道路的预防性养护和非结构性损坏的养护，Thus-20极薄磨耗层典型厚度2 cm，采用同步摊铺工艺，即Thus-Binder沥青混合料的摊铺和Thus-Bond改性乳化沥青粘结层同步进行摊铺，利用钢轮压路机碾压成型（见图6）。该技术具有快速施工和开放交通、极大改善表面功能和节能环保等优点。

（3）“铣琢+嵌固抗滑表处”技术。隧道嵌固抗滑表处技术是一种复合型隧道养护技术，采用“铣琢+嵌固抗滑表处”配套工艺，即路面铣琢车复做防滑构造，再采用抗滑表处封层车将反应型热固性材料和一定级配的抗滑集料同步撒布在路面表面，经自然风干而形成一种集抗滑、封水、加固、防腐、抗老化等多种功能于一体的新型隧道抗滑表处层。“铣琢+嵌固抗滑表处”技术具有一定的优势，但未形成大规模的推广，在京昆高速雅西段隧道群有抗滑处治案例，但该方案造价较高，不适于推广应用。

4结论

通过上文的论述，并结合隧道现场的检测情况，结论如下：

（1）针对路面PCI大于85，RQI大于85，SRI小于70的隧道，建议进行抗滑性能专项处治，采用复做防滑构造法处治，且推荐采用砼路面纹理特殊处治车来处理，解决抗滑，造价低，且使用寿命较长。

（2）针对路面PCI大于70小于80的隧道，SRI小于70的隧道，建议进行功能性大修，对路面病害进行治理，同时恢复路面抗滑性能和平整度，采用加铺防滑罩面层法进行处治，考虑在隧道内施工难度和通行压力，建议采用加铺沥青层处治，使用寿命长，易于养护。

（3）其他情况根据隧道路面检测情况分析，综合考虑PCL、RQ、SRI指数情况，结合现场实际选择前述的各种处治方案，可尝试采用2cm Thus极薄磨耗层等新技术。

参考文献：

[1] 邝宏柱，廖志高，柳本民.高速公路隧道路面抗滑性能评价标准研究[J].公路，2007（9）： 90-93.

[2] 谢光华，宋歌.汉班托塔港进港道路沥青基层裂缝成因分析及治理[J].中国水运， 2017（05）：49-51.

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