2023年《安全管理论文》之公路隧道路面安全技术探讨.docx

公路隧道路面平安技术探讨 摘   要：论述了隧道路面结构形式的选择，探讨提高水泥混凝土路面抗滑性能措施和沥青路面的改善途径。关键词：隧道 路面 抗滑 平安随着公路建设的开展，公路隧道里程越来越长，特别是山区高速公路迅猛开展，特长、长隧道以及隧道群层出不穷，随之而来的就是隧道交通事故率不断上升，恶性事故时有发生。隧道交通平安问题成了公路隧道建设和运营中人们关注的焦点。统计资料显示，隧道路段是交通事故多发路段，而且一旦发生事故，造成的人员伤亡和财产损失往往比一般路段要严重得多。隧道路面的抗滑性能是决定隧道路段事故率上下的一个重要因素。因此合理选择隧道路面结构形式，对于控制隧道路段交通事故发生具有重要意义。在欧洲几乎所有的隧道都采用沥青路面，而在日本隧道中那么采用水泥混凝土路面。我国目前已建成的绝大局部二、三、四级公路隧道及大局部一级公路、高速公路隧道多采用水泥混凝土路面。近年来少数高速公路采用了铺设沥青上面层的复合路面。公路隧道究竟采取何种路面结构形式，主要根据公路等级以及隧道长度决定。1、隧道路面的结构形式及选择隧道路面的结构形式一般分为水泥混凝土路面和沥青混凝土路面结构形式。水泥混凝土路面包括普通水泥混凝土路面、钢纤维混凝土路面和连续配筋混凝土路面。沥青混凝土路面结构为沥青混合料上面层与水泥混凝土路面（含钢纤维混凝土路面、连续配筋混凝土路面）下面层组成的复合路面。隧道内路面结构方案的选择要根据隧道洞内行车条件的特殊性确定，如洞内空间狭小、视觉条件差、路面维护难度大、行车平安受气候环境影响大、路面粘附油烟粉尘较洞外路段大等。路面结构应经济合理、平安可靠、能够满足长期运营的要求。二、三、四级公路隧道一般采用普通水泥混凝土路面，高速、一级公路特长、长隧道一般也采用连续配筋混凝土或钢纤维混凝土路面，中、短隧道采用沥青混凝土路面。现行标准在高速公路中推荐使用沥青混凝土上面层与连续配筋混凝土或横向传力杆的普通混凝土下面层的复合式路面。2、水泥混凝土路面    从隧道路面营运交通事故发生率讲，因普通公路隧道均为单洞双向行车隧道，设计速度和运行速度一般在60Km/h以下，且多数隧道被限速在20～40Km/h，故水泥混凝土路面并没有因此而使事故发生率比洞外高，且普通公路隧道采用水泥混凝土路面不仅施工方便，造价低，耐久性好，而且浅色路面有利于照明。故从实践看，二、三、四级公路隧道宜采用水泥混凝土路面。对于高速、一级公路，采用水泥混凝土路面的特长、长隧道，但经过一个时期运营后，在洞口路段和隧道中间路段，通常由于水泥混凝土路面的抗滑能力快速衰减，车辆侧滑引起交通事故。从交通平安角度考虑，特长、长隧道路面采用水泥混凝土路面存在行车平安隐患。⑴洞口段特长、长隧道路面的路面设计形式，洞内采用水泥混凝土路面，洞外采用沥青混凝土路面，洞口内外路面类型不一致，面层抗滑性能存在差异，洞口又是行车最易发生交通事故的路段，尤其当洞内采用水泥混凝土路面而洞外采用沥青路面，事故最严重。洞外采用沥青路面与洞内采用水泥混凝土路面在干、湿两种状态下的实测路面摩察系数间表1。从表中可以看出，洞外为沥青路面，纵（横）向附着系数无明显差异，而洞内为水泥混凝土路面时，纵（横）向附着系数有明显差异，且在潮湿条件下下降一半。    水泥混凝土路面在干、湿两种状态下的路面摩察系数表1     测区隧道外路段（沥青路面）洞内150～250m隧道中段状态干干湿干湿纵向附着系数0.740.580.370.530.36横向附着系数比10075507048根据浙江省高速公路隧道水泥混凝土路面交通事故调查结果：①交通事故均发生在入口200～400m路段，占总事故的78.8％，并有70.4％发生在白天。②造成隧道内事故高发最直接的原因是隧道入口处两种路面工况（洞内为水泥混凝土路面，洞外为沥青混凝土路面）附着系数的巨大差异，车辆从隧道外驶入隧道内的时候，由于路面附着系数瞬间发生差异，对行车的适应性带来巨大影响，从而造成车辆侧滑发生事故。③事故集中在长隧道中，长度在1000m以上隧道发生事故率占总事故率的83.1％。另外从照明角度考虑，根据公路隧道通风照明设计标准（TJT 026.1）对于高速公路长、特长隧道规定，洞内一段路面宜与洞外路段保持一致，其长度不小于隧道照明引入段、适应段和过渡段长度的规定且不小于300m。建议特长、长隧道在进口处洞内设置300m复合型沥青混凝土路面作为过渡。洞口段洞内和洞外3s运行速度范围过渡段路面施画防滑标线。⑵中间段长隧道内水泥混凝土路面通过一段时期使用后，路面附着系数急剧降低，对行车平安将会造成隐患。根据我国各地工程实践，总体上讲普通公路隧道采用水泥混凝土路面效果是良好的，从隧道路面营运交通事故发生率讲，隧道水泥混凝土路面并没有因此而使事故发生率比洞外高。对于高速公路隧道而言，一些地区（如浙江）调查研究说明，高速公路隧道的交通事故率远大于洞外路段，根据浙江省调查结果，事故发生有以下特点：① 2022年调查所有的隧道交通事故均发生在水泥混凝土路面中，沥青路面几乎无事故发生。而且目前沥青混凝土路面隧道也无因侧滑引起的交通事故。②事故多以车辆侧滑撞墙（占42.3％）和侧滑撞车（占38.7％）为主，占总事故的81％。③事故多发生在超速行驶的小客车和小型货车上，占82.1％。④事故集中在长隧道中，长度在1000m以上隧道发生事故率占总事故率的83.1％。 通过事故发生的主要原因分析：①隧道洞内水泥混凝土路面摩擦系数过低。②水泥混凝土路面附着系数下降原因分析及其对交通事故的影响如下：a.由于过往车辆尾气中的小颗粒在隧道路面中的沉积，加上车辆行驶中滴漏的燃油、机油等物质，会在隧道路面上形成滑腻性薄膜层，从而使隧道路面附着系数下降。b.中、短隧道由于自然通风好，此类物质不易在路面上积聚，受影响不大，而长隧道受此影响严重。c.当路面枯燥时，此类物质对路面附着系数不构成明显影响，而当路面处于潮湿状态下时，此类物质形成一层“滑膜〞，使路面附着系数明显下降。d此类物质仅对水泥混凝土路面的附着系数构成影响，而对沥青路面不构成影响。故此提出以下措施建议：①对隧道中间段水泥混凝土路面进行纵向刻槽处理，或同时采用横向刻槽和纵向刻槽相结合的方法，以防运行车辆侧滑。刻槽深度在使用初期应符合各级公路水泥混凝土路面外表构造深度要求，高速公路、一级公路构造深度为0.8～1.2mm，二、三、四级公路为0.6～1.0mm。②铺设反响性树脂抗滑层，厚度5～10mm，构造深度≥1.2mm，粘结碎石粒径2～6mm，石料磨光值≥50，宜为浅色，该抗滑层与水泥混凝土路面结合力≥2.0Mpa。③铺设露石水泥混凝土路面。所谓露石水泥混凝土路面，是在路面面层水泥混凝土混合料铺筑完成后，喷洒露石济对混凝土外表进行化学处理，使外表2～3mm厚水泥砂浆在一定时间内不凝结，但不影响主体混凝土的正常凝结硬化，当主体混凝土到达一定强度后，刷洗其外表进行外表除浆，露出2mm高度、均匀分布的粗集料外表，这样形成的水泥混凝土路面就是露石水泥混凝土路面。露石水泥混凝土路面具有卓越的抗滑性能，优良的减噪、散光防眩、排水、耐磨性能，对提高隧道内能见度也有一定的积极意义。近年来，在一些经济兴旺国家，对露石水泥混凝土路面已进行了研究，并在新建水泥混凝土路面中得到较普遍的应用。我国对此路面的研究刚刚起步，在隧道中的研究尚属空白。因此，对高抗滑低噪声性能露石水泥混凝土路面，在长大隧道中应进行深入研究和推广使用，对提高隧道内路面的抗滑性能、降低交通事故发生率具有重要的现实意义。⑶长大下坡路段对于长大下坡路段的特长隧道，车辆应减速行驶。建议根据隧道长度，在隧道中部和出口段设置一处或多处微震路面，提醒驾驶人员减速慢行，每处微震路面长度一般可采用35m。3、沥青混凝土路面随着高等级公路的建设，沥青混凝土复合式路面在隧道路面设计中得到广泛运用。隧道路面采用沥青混凝土上面层和水泥混凝土下面层组成的复合式路面，解决了由于洞口内外采用不同结构形式路面附着系数的差异问题，以及洞内采用水泥混凝土路面长期使用后路面附着系数急剧降低的问题。在照明方面，由于路面和标线反差大，视角明显，行驶者普遍反映良好，事故率降低。从隧道内防火和照明以及路基存在地下水位问题角度来讲，应进一步优化隧道洞内沥青混凝土面层的设计，以确保行车平安。⑴、从防火角度讲，隧道内是火灾发生率较高路段，一旦发生火灾损失重大。建议对隧道内沥青混凝土路面进行研究，采用阻燃性能良好的沥青路面。⑵、从照明角度讲，建议沥青路面面层至少含15％的人造反光材料，如Grenette，Luxovite，Synopal牌及类似产品，或含至少30％反光很好的钙长石（anorthosites），如Arcdyte，Labradorite牌闪光拉长石、宫拉玄武岩等。⑶、从防排水角度讲，石质路基存在地下水位问题，故应解决好路基排水及和控制地下水位，以防止对沥青路面寿命造成不良影响。沥青面层应具有与混凝土面板粘结牢固、防渗水、抗滑耐磨、低温抗开裂、高温抗车辙、抗剥离及阻燃的良好性能。4、结束语隧道路面采用水泥混凝土路面有其有利的一面，不仅施工方便，造价低，耐久性好，而且浅色路面有利于照明，但水泥混凝土路面抗滑性能低是一个致命弱点，如何提高混凝土路面的抗滑性能是应该考虑的关键因素。我国已有多条高速公路隧道采用沥青混凝土上面层和水泥混凝土下面层的复合路面结构，从使用情况看，虽然造价比水泥混凝土路面有所提高，但路面的抗滑性能得到保证，而且在照明方面，由于路面与标线反差大，视觉明显，行驶者普遍反映良好，事故率降低。随着沥青复合式路面的广泛应用，隧道内由于路面抗滑性能低造成的交通事故率显著降低，对隧道交通平安具有积极作用。