隧道路面材料类型选择分析
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第27卷第18期 2011年9月 甘肃科技 Gansu Science and T 27 See. Ⅳ0.18 2Ol1
隧道路面材料类型选择分析
李生梅
(兰州资源环境职业技术学院,甘肃兰州730021)
摘要:对隧道工程常用的两种不同路面材料的优缺点,从8个方面进行了比较和分析,结合工程施工实际内容,提 出了路面材料类型选择的方案。 关键词:隧道工程;隧道路面;沥青混凝土;水泥混凝土;类型选择;分析 中图分类号:U416.217
隧道工程是公路工程中的控制性咽喉工程,其
路面类型的选择一直是一个较有争议的话题。沥青
混凝土路面具有施工工艺简单、施工工期较短、养护
维修方便、行车抗滑安全性好等优点;而水泥混凝土 路面则具有水稳性好、耐久性高、防火性能优越、照
度和采光性强,有助于节约照明能源等优势。在过 去,我国的公路隧道路面大多选用沥青混凝土材料,
近数十年以来,随着隧道施工工艺和施工机械的迅
速发展,我国修建了许多中长或特长隧道。这些隧 道都普遍选用水泥混凝土路面。为何几乎所有的公 路隧道均优先选用水泥混凝土路面,这是因为综合
考虑公路隧道内的路面特点、路面施工问题、路面实
际使用寿命及隧道安全的结果。
1 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,在路面施工期问,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。
2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。
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lO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5O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1O年,没有任何破损,沥 青路面则很难达到这个年限。
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4不同材料隧道路面防火安全性分析
隧道内的安全问题一直很受关注,在沥青路面
中,由于沥青材料自身的特点,在洞内偶然事故引发
的火灾,温度超过300℃时,沥青混凝土可燃烧并产
生高温(超过800℃)气体,这种燃烧会产生大量有 害气体,会造成人员烧伤或窒息死亡。有试验表明,
等量的燃油燃烧时,在水泥混凝土路面上的火焰高 度约为0.3mm,而在沥青路面上的高度为2.5~
3mm,而且从防火安全性上讲,阻燃沥青也起不到阻
燃的效果,因此,考虑防火、防烟等安全问题,长大公 路隧道内应该优选不会燃烧的水泥混凝土路面。
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不同材料隧道路面照度与采光性分
析
公路隧道尤其是长大隧道内的光线较暗,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(照明度)。与此相反,水泥混凝
土路面的反光特性对道路安全具有重要作用,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,公路隧道内也适宜采用白色水泥混
凝土路面。
7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。
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。 综合考虑上述各项因素,对公路隧道路面的
类型选择,笔者以为,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]JTG F40—2004,公路沥青路面施工技术规范[S]. [2]JTG 034—2004,公路混凝土路面施工技术规范[S]. [3]JTJ 026—90,公路隧道设计规范[S]. [4]傅智,王大鹏.隧道沥青路面的“软肋”[J].中国公 路,2006(22).