潘谦启

摘要：2010年以前广西建成通车的高速公路隧道绝大多数为水泥混凝土路面，路面结构的磨耗与损坏随着车流量和开通年限的增长而越来越严重，路面抗滑性能逐渐衰减，已无法满足高速公路运营舒适性与安全性的要求。文章结合平乐至钟山高速公路木冲隧道加铺沥青面层实例，从隧道原路面检测、原路面病害处治、施工前准备工作、施工过程控制和处治后路用性能评价五个方面，探讨了隧道加铺沥青面层施工技术和路面抗滑性能的改善措施。

关键词：高速公路隧道;水泥混凝土路面;加铺沥青面层;抗滑处治;施工技术

中图分类号：U459.2A311115

0 引言

早期的高速公路隧道路面大部分為水泥混凝土路面，水泥混凝土路面具有强度高、耐久性好、水稳定性好、防火安全等特点。水泥混凝土路面抗滑构造由以下两方面构造组成：（1）由水泥砂浆形成的微观构造;（2）通过表面刻槽形成的宏观构造[1]。已建隧道水泥混凝土路面参照水泥混凝土路面结构设计方法和施工工艺，忽略了隧道内部环境的影响以及隧道水泥混凝土路面对结构、材料等方面的特殊要求，在车辆荷载作用下，抗滑构造逐渐磨耗，表面变得光滑。同时，隧道路面在车辆尾气附着形成的油污和空气中的粉尘的混合而成的作用下，路面抗滑性能明显减弱[2]。路面抗滑性能迅速衰减、行驶车辆溜滑、交通事故频发已然成为隧道水泥混凝土路面突出的问题和难题。因此，针对隧道路面进行抗滑处治，提升路面抗滑性能势在必行。本文主要结合高速公路隧道水泥混凝土路面加铺沥青面层施工，实例探讨隧道水泥混凝土路面加铺沥青面层施工关键技术及路面抗滑性能的改善措施。

1 高速公路隧道水泥混凝土路面加铺沥青面层施工技术

受到隧道内封闭潮湿的环境、汽车尾气形成的油污以及水泥混凝土自身的固有性能这三大因素的影响，必然会导致路面抗滑性能衰减。广西位于高温多雨区域，高速公路隧道交通荷载重，实施常规的抛丸、刻槽、精铣刨、微表处等处治措施，虽然短期内对高速公路隧道抗滑性能提升较为明显，但其耐久性仅为一到两年。结合国内隧道水泥路面抗滑处治的实例，并经过长期实践不难得知，隧道水泥路面加铺沥青面层优势明显，既能有效提高隧道内路面抗滑性能，又能确保抗滑构造耐久性，本文主要从五个方面探讨隧道路面加铺沥青面层的施工技术。

1.1 隧道原路面检测技术

检测指标包含原路面结构层参数和路面技术状况调查。结构层参数检测需对原路面进行钻芯取样，检测其弯拉弹性模量、劈裂强度、弯拉强度指标;路面技术状况调查包含抗滑性能、平整度、路面破损情况;原路面检测及调查主要是对路面进行全面评价，为后期施工提供原始数据，控制关键点，为科学合理地制定方案奠定基础。

1.2 隧道原路面病害处治技术

隧道水泥混凝土路面加铺沥青面层关键是要做好下卧层的病害处治，否则极易出现因下卧层病害反射到沥青混凝土面层造成的损坏。原水泥混凝土路面病害处治原则为：采用落锤式弯沉仪（FWD）对隧道内所有车道进行逐板检测，板块单点弯沉控制指标（单位0.01 mm）：

（1）单点实测弯沉值Lr≤14，不予处理。

（2）脱空注浆：单点实测弯沉值14

（3）破碎板更换：单点实测弯沉值Lr>40，整板破碎，处理基层，新浇混凝土板块[3]。

（4）表面裂缝封闭：进行扩缝处理，清理裂缝后用聚氨酯密封胶对路面裂缝进行修补封闭，敷设抗裂贴延缓反射裂缝。

1.3 水泥路面与沥青层结合技术

隧道原水泥路面加铺沥青面层，其粘结是否牢固、可靠和防水，直接关系到加铺后是否出现结合面滑移、沥青面层脱落等问题。水泥路面与沥青层结合的施工方法有以下两种：

（1）通过铣刨增加原水泥路面的粗糙程度。

（2）采用性能优异、粘结力强的材料作为粘结层。

为确保层间粘结良好，必须保证原路面的病害均得到处治，并对原路面进行吹扫和清洗，确保粘结层的施工达到预期效果。

1.4 反射裂缝延缓技术

隧道水泥路面加铺沥青面层中面临最大的问题就是如何延缓反射裂缝。必须采取有效的措施，降低沥青面层剪应力，延缓反射裂缝，常见的做法有以下几种：

（1）选用具有良好的路用性能、具有较大的内摩擦角和粘聚力的沥青层，并通过增加厚度和优化沥青混合料级配的方法来保证沥青路面的耐久性及抗开裂的性能。

（2）在界面设置吸收应力的材料，如设置土工格栅、土工织物、SAMI、聚酯玻纤布或在沥青混合料中掺加聚酯纤维等进行延缓反射裂缝[4]。

（3）设置应力吸收层，通过应力吸收层来吸收原路面裂缝反射上来的应力，延缓下卧层的反射裂缝。

1.5 交通组织技术

对于运营高速公路隧道加铺沥青面层而言，交通组织设计尤为重要，运营高速公路施工要最大限度地减少对现行交通的影响，尽量不中断交通。交通组织方案要确保安全性、高效性，隧道内路面结构有其特殊性，洞内无应急车道，既要尽量减少施工对现行交通的影响，也要保证施工质量和进度，通常有三种交通组织方案：

（1）封闭单洞施工，另一单洞双向连续通行。

（2）封闭单洞施工，另一单洞间歇性放行。

（3）封闭单洞施工，该方向车流远端绕行，另一单洞正常通行。

2 实例分析

2.1 工程概况

木冲隧道位于平乐至钟山高速公路（G65、G78），双向四车道，其中隧道右线长3 695 m，左线长3 670 m，于2006年12月28日建成通车。运营13年以来，隧道水泥混凝土路面强度高，破损少，2013年以来采取过常规的抛丸、刻槽、精铣刨等处治措施，短期内对SRI值的提升较为明显，但其耐久性和使用寿命较短，仅为一到两年。由于木冲隧道近年来路面抗滑性能指标下降较快，隧道事故率不断攀升，对木冲隧道路面进行抗滑处治十分必要。

2.2 隧道原路面检测

2.2.1 原路面检测

根据原路面检测技术，对木冲隧道原路面进行全面检测，将检测数据进行统计分析，做出全面评价，为后续确定施工方案提供参考和依据。

（1）对原路面钻取芯样6个进行检测。将芯样在室内进行面层劈裂强度试验，木冲隧道上面层劈裂强度标准值为2.78 MPa，弯拉强度标准值为3.64 MPa，弯拉弹性模量标准值为28 300 MPa;下面层劈裂强度标准值为3.89 MPa，弯拉强度标准值为6.10 MPa，弯拉弹性模量标准值为40 400 MPa。

（2）采用落锤式弯沉仪（FWD）对木冲隧道四个车道进行檢测，按单点实测弯沉值14

2.2.2 路面技术状况调查

（1）抗滑性能：木冲隧道近五年来抗滑性能处于偏低水平，大部分路段评价为“中”和“次”。

（2）平整度：木冲隧道路面为水泥混凝土路面，平整度略低，总体评价为“良”。

（3）路面破损：木冲隧道路面为水泥混凝土路面，承载力大，投入运营以来路面损坏较少，仅有少量表面裂缝，整体评价为“优”。

2.3 确定加铺沥青面层方案

根据木冲隧道原路面检测结果，从路面调查和检测的结果分析，木冲隧道现状水泥混凝土路面弯拉强度高，结构性路面病害较少，基层顶面回弹模量>10 000 MPa，板边弯沉值小，接缝传荷能力多数为优，运营近13年后的脱空率不到20%。检测数据表明隧道水泥混凝土路面结构状况较好，针对表面功能性抗滑不足而加铺沥青面层的结构性风险较低，结合养护投资控制要求及隧道抗滑处治全寿命周期效益最优的原则，采用隧道路面抗滑处治方案的路面结构为：加铺5 cm SMA-13改性沥青混凝土表面层+1 cm同步碎石封层+聚酯玻纤无纺土工织物+粘层+旧水泥混凝土路面。

2.4 施工准备工作

2.4.1 确定交通组织方案

木冲隧道是特长隧道，交通组织技术尤为关键。经与当地高速公路交通警察大队、高速公路路政大队多次探讨，为确保可行性与安全性，最终选择封闭单洞施工，另一单洞间歇性放行的交通组织技术方案。交通警察大队与施工单位一同安排充足的维护和疏导交通人员三班倒，不间断地进行施工，缩短工期以减少对现行交通的影响。

2.4.2 原材料的把控

SMA-13采用SBS改性阻燃沥青;粗细集料结合广西当地石料产量，均采用辉绿岩;填料采用石灰岩制成的矿粉;纤维稳定剂应采用优质颗粒状木质素，纤维掺量应≥0.3%。上述各项材料性能应满足沥青路面施工规范，经检测合格后方可使用。

2.4.3 配合比设计

充分利用广西区类似项目的经验，根据本项目的特点，重点关注沥青层和水泥路面的结合、延缓反射裂缝、抗车辙的要求，严格遵循《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求，经过目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证这三个阶段来确定矿料级配和沥青用量，并具有良好的施工性能。

2.5 施工过程控制

2.5.1 原路面病害处治

根据原路面检测的弯沉数据，结合原路面的病害处治技术，根据不同工况，采取相应的处治措施，具体处治措施见表1。

2.5.2 粘层、同步碎石封层

（1）为增加沥青面层和原水泥混凝土路面的粘层力，对原路面进行一定程度的铣刨增加粗糙程度。同时，粘层、封层采用具有较大的内摩擦角和粘聚力沥青层SBS改性沥青，不仅能增强粘结力，而且能在一定程度上延缓下卧层的反射裂缝，其技术指标要求见表2。在干燥洁净的面层间，采用沥青洒布车洒布热沥青，用量为1.0～1.2 L/m2。

（2）同步碎石封层采用SBS改性沥青，其技术指标要求如表2所示，沥青用量为1.5～1.8 kg/m2。

（3）同步碎石封层集料采用粒径为9.5～13.2 mm的满足规范要求的经除尘的，坚固性≤12%，压碎值≤25%，针片状≤10%，洛杉矶磨耗损失≤28%，表观相对密度≥2.60，吸水率≤2.0%的洁净碎石。

（4）对即将洒布同步碎石封层的聚酯玻纤无纺土工织物进行检查，有破损地方应进行修补。

（5）试验段洒布确定各项参数，用同步碎石封层车进行智能洒布，并对碎石和沥青用量进行抽检和总量核算，控制用量。

（6）施工温度≥15 ℃，大风、大雾或雨雪天不得施工。同步碎石封层施工后，应封闭交通，且应尽可能早地进行沥青面层的施工，沥青面层的运料车在封层上行驶，车速≤20 km/h。

2.5.3 聚酯玻纤无纺土工织物

（1）结合该项目实际，为延缓反射裂缝，采用在粘层油上摊铺土工织物的延缓反射裂缝技术，降低沥青面层剪应力，提高沥青路面的使用寿命。

（2）土工合成材料的铺设宜对接铺设。确需搭接时，聚酯玻纤无纺土工织物短边搭接长度≤15 cm，并根据施工顺序，把后施工的一头置于先施工的一头下面，应将搭接处固定，长边搭接长度宜≤10 cm，可用粘层沥青粘结搭接处。

（3）进行沥青路面施工时，施工车辆不得在土工合成材料表面转弯。

（4）路聚酯玻纤无纺土工织物的技术要求如表3所示。

2.5.4 SMA-13面层施工

（1）结合木冲隧道的净空要求，综合考虑沥青面层的耐久性及抗开裂的性能，通过反复的马歇尔试验，优化混合料级配并将SMA-13面层的厚度由原设计方案的4 cm增加至5 cm，以确保良好的路用性能以及耐久性。

（2）施工过程中粗细集料、填料、沥青、纤维稳定剂均按设计和施工规范要求按批次进行抽样检测，合格后方可使用。

（3）混合料的拌制：按生产配合比比例投料、控制温度和拌和时间，表面层SMA-13拌和时需要按比例投放木质纤维稳定剂，纤维必须在混合料中充分分散，湿拌时间宜控制在≥45 s，混合料的矿料温度为180 ℃～200 ℃，沥青温度为170 ℃～180 ℃，混合料出厂温度为175 ℃～185 ℃。