金华市交通规划设计院有限公司浙江金华321000
摘要:随着经济、社会的发展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发展的方向,公路隧道技术也将不断创新发展来满足各方要求。可以预见,在未来较长一段时间内,出于安全方面的考虑,特长隧道路面类型仍以砼路面为主,但隧道砼路面施工工艺需进一步改进,以提高通车后的路面使用性能。当然,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舒适度,新式沥青路面也将成为未来特长隧道路面的一个重要的选择类型。
关键词:公路隧道;路面;类型
1.我国公路路面现状
公路路面的技术状况、行车性能直接关系到隧道交通安全。由于特长公路隧道洞内空间狭窄,通风困难,视线差,加之特长公路隧道一旦洞内发生交通事故,救援及路面修补难度远高于隧道外路面。因此,对特长隧道内的路面要求不仅有良好的平整度、抗滑性、低噪音,而且要有长期的稳定性和耐久性,并且要便于维护。这是对隧道路面功能的要求,也是我们努力的方向。国内外目前对特长隧道采用水泥混凝土路面还是采用沥青混凝土路面存在两种不同的观点。事实上,这两种路面在隧道中使用仍然各有优缺点,有不同的适应条件和使用范围。
2.不同材料隧道路面在施工期间的工作环境分析
公路隧道铺设沥青路面时,在路面施工期间,由于隧道通风设施往往还没有来得及安装,致使整条隧道通风性能较差,即使在隧道口安装鼓风机,但由于隧道洞口尺寸过大,污染空气的排放效果往往比较差。没有好的通风条件,热拌沥青混凝土施工时产生的浓烟很难迅速排除,这不仅会严重影响施工人员的身体健康,还会直接影响隧道路面的施工质量。而且,由于浓烟在隧道内积聚,造成隧道内局部含氧量过低,对施工机械也会产生不良影响。因此,
从施工角度考虑,长大公路隧道应避免铺设沥青混凝土路面,而应以水泥混凝土路面为主要结构型式。采用水泥混凝土路面时,隧道内没有热沥青混合料挥发的有毒气体。目前,我国隧道滑模摊铺技术在建设规模、施工速度、平整度、弯拉强度及耐久性等方面已经达到国际先进水平,为修建高耐久性能的隧道路面提供了坚实的技术后盾。因此,在我国高速公路、一级公路的隧道路面上,为提高路面的施工质量与耐用年限,应采用滑模摊铺机连续摊铺混凝土路面,这可以在很大程度上保证隧道路面的清洁施工和人员健康。
3.不同材料隧道路面使用耐久性分析
从延长路面使用年限与减少返修次数而言,水泥混凝土路面比沥青混凝土路面具有独特优势。国内有许多公路隧道水泥混凝土路面使用超过20年没进行过大修的记录,但却很少有正常使用超过10年的沥青混凝土路面。野外水泥混凝土路面也是如此,北京首都机场老水泥混凝土路面已经使用了50年,至今仍在正常通车中,而国内、外还没有见到一条可使用30年以上的野外沥青路面或隧道沥青路面。为保证路面更长的使用寿命,我国近年来铺设的高速公路隧道水泥混凝土路面,采用了钢纤维混凝土摊铺,板厚没有减薄,有些服役期已经超过10年,没有任何破损,沥青路面则很难达到这个年限。
4.照度与采光问题分析
公路隧道光线较暗,行车视线较差,而沥青路面由于颜色黑,反射率低,会直接影响路面的亮度。与此相反,砼路面的反光性能较好,隧道中使用普通水泥混凝土路面极其广泛,造价低,施工工艺简单,洞内反光效果较好,使用及管理经验成熟,施工过程中对空气污染较小、水稳定性相对沥青路面较好、从延长使用寿命及较少返修次数上面,砼路面较沥青路面有独特优势,防火性能优良。因为它有助于提供道路标线或背景等能见度对比,从而防止眩光。照明能耗是隧道运营管理中的一项重要花费,水泥路面在相同条件下可减少隧道内照明要求和能耗,有助于节约照明能源,因此,从照度与采光两方面考虑,公路隧道内适宜采用水泥混凝土路面。
5.不同材料隧道路面行车抗滑安全性分析
国内不少地方在公路隧道中不愿意使用水泥混凝土路面的一个重要原因是,沥青路面比水泥路面行车更安全,其实这种观点随着水泥路面摊铺技术的发展应该改变的。通过大量隧道路面抗滑性能的检测,笔者发现我国公路隧道内水泥混凝土路面的侧向摩擦系数有的确实很小,实测最小值仅为0.17,一般平均值约0.20左右,不满足高速车辆正常刹车所需要的最小值0.35以上的要求。造成这种情况的原因是不少隧道水泥路面所用的砂过细,有的采用了细度模数不足2.0的细砂,加上卡车洒水、隧道漏水、水泥路表面湿滑等原因,导致了一些不应有的行车滑溜事故。不过,我们应该知道,水泥路面与沥青路面在抗滑安全方面采取的技术措施是不同的,沥青路面主要靠高磨光值的粗集料,而水泥混凝土路面则主要靠更硬、较大的石英砂颗粒。正确的做法是将隧道水泥混凝土路面用砂的细度模数控制在2.5~3.5之间,使用中、粗石英河砂,确保新建隧道水泥路面的侧向摩擦系数不小于0.45,使用中的路面的侧向摩擦系数最小值在0.35以上,以满足行车要求。
6.不同材料隧道路面养护维修及时性分析
隧道内路面的养护维修质量和及时性对保证全线畅通至关重要。当隧道路面发生破损影响车辆正常通行和行车安全时,相比较而言,沥青路面的养护维修要比水泥混凝土路面更加方便和及时。过去我国公路隧道混凝土路面施工多采用小型机具和三辊轴机组施工方式,隧道路面质量较差、病害较多、破损较快,路面破损后的缓慢修复严重影响了车辆通行。近年来,我国隧道滑模摊铺技术在建设规模、施工速度、平整度、弯拉强度及耐久性等方面已经达到国际先进水平,为修建高耐久性能的隧道路面提供了坚实的技术后盾。
7.不同材料隧道路面运营期间的水稳性分析
公路隧道路面内的水主要来自4个方面:拱顶、拱壁的渗水和滴、漏水;沿道路纵坡流入的雨水;上涌的地下水或泉水;空气中凝聚的水分。由于上述因素的影响,隧道内路面经常处于潮湿状态,水泥混凝土路面由于其材料性质和结构特点,对防水效果有得天独厚的优势。而沥青路面的水稳定性较差,易产生局部水损害和基础唧泥等不良现象,直接影响路面的使用性能和耐久性,因此,为提高路面在潮湿环境下的耐久性,建议在隧道内摊铺水稳定性好的水泥混凝土路面。
8.不同材料隧道路面经济成本分析
近年来,由于原油和沥青价格飚升了近三倍,我国高速公路沥青资源及供应问题越来越严重,高速公路沥青路面的造价已经超过了水泥混凝土路面的两倍。为了国家经济建设安全和降低高等级公路造价,我们不仅应该坚持世界各国在隧道中长期使用的水泥混凝土路面,而且在高速公路建设中也应更多地建造水泥混凝土路面。
9.结语
综合考虑上述各项因素,对公路隧道路面的类型选择,我以为,当隧道较短时,考虑施工的便利,避免更换施工机械,可以沿用隧道外的路面结构,使用沥青路面结构;而对于长度在1000m以上中等、长或特长的隧道,必须优先使用水泥混凝土路面,不建议像现在这样使用越来越多的沥青路面。
参考文献:
[1]刘敦文.地下岩体工程灾害隐患雷达探测与控制研究[D].中南大学,2001.
[2]刘清.高速公路交通灾害预警管理系统研究[D].武汉理工大学,2004.
[3]张林洪.山区公路工程地质环境中的水渗流机制研究[D].昆明理工大学,2006.
[4]米思兴.软土地区机场飞行区地下穿越工法适应性研究[D].同济大学,2007.