浅述隧道路面刻槽防滑改造工艺

浅述隧道路面刻槽防滑改造工艺
铜黄高速公路罗圈梁隧道全长1980m，隧道路面为水泥混凝土路面。

上行方向为下坡路段，纵坡为 2.8%。

由于交通流量大，大型货车比较多，隧道上行方向路面的摩擦系数大幅度降低，交通事故时有发生。

2008年9月，对该隧道上行路面进行了抗滑处理，效果明显，本文就铜黄公路罗圈梁隧道抗滑工艺的选择、施工前后效果对比及施工中工艺的控制及费用等情况进行分析，探讨通过刻槽工艺改造隧道砼路面抗滑性能的问题。

一、工藝对比分析及选择
目前市场上常用的水泥混凝土路面防滑处理工艺主要有以下几种：刻槽、高分子聚合物抗滑磨耗层和薄层沥青混凝土罩面等工艺。

其技术特点如下：
1、刻槽（梯形槽）：是指利用刻槽机在已硬化的水泥混凝土路面形成边缘整齐的凹形槽，以提高路面的抗滑性能。

其优点是：有效防止行驶车辆横向打滑；有利于路面排水，连续的纵向刻槽可形成微型纵向排水系统，可迅速排干路面积水，在长陡路段效果尤其显著；耐磨性好，磨损小，行车导向性好；利于路面清洁，槽内堆积的砂石、粉屑等杂物，在车轮与刻槽产生的摩阻力、风力、气流的作用下，易于这些杂物的排除，起到清理路面的作用；降低行车噪声，纵向刻槽的存在能够减弱轮胎与路面间的空气泵吸作用，降低路面噪音。

另外，梯形刻槽与普通刻槽（矩形槽）相比具有以下优点：梯形刻槽比矩形刻槽抗滑性能好，梯形槽上口大、下口小的断面与车辆轮胎的接触面积大，所以产生的摩擦系数较比矩形槽高；梯形槽的使用寿命较长，矩形槽在车辆轮胎的作用下刻槽边缘容易损坏；矩形刻槽后路面噪音较大，而梯形槽能够减弱轮胎与路面间的空气泵吸作用，降低路面噪音。

其缺点是：纵横结合刻槽后形成的路面混凝土小块边角部分在轮胎作用下容易损坏；纵向刻槽后路面纵向摩擦系数较小，车辆刹车距离较大。

2、高分子聚合物抗滑磨耗层：是指在旧混凝土路面喷涂摊铺聚合物沥青或环氧树脂等高分子粘结材料，再粘撒耐磨性好、粒型好的骨料或3-4mm粒径的铬矿渣，经过碾压后形成镶嵌结构的抗滑磨耗层。

优点：路面防滑性好，高粘结性能材料将粒型好的防滑石紧紧粘结在路面上，显著增加了路面与轮胎之间的摩阻力；耐磨性好，表面防滑石具有很高的耐磨性；路面颜色可调，可以通过选择石料的颜色及掺假颜料来改变路面的颜色；厚度薄，一般厚度为3-10mm，不增
加路面标高。

缺点：施工工期较长，施工完后不能立即开放交通，不适用于在隧道内进行施工；另外造价较高。

3、薄层沥青混凝土罩面：是指在旧路面上加铺薄层沥青混凝土罩面，形成一层具有较大构造深度、抗滑性能好的磨耗层。

优点：改善路面抗滑能力，提高平整度；施工时间短，开放交通快。

缺点：薄层沥青混凝土罩面与水泥混凝土路面之间的粘结较差，运营一段时间后容易出现罩面脱落现象，影响路面平整度和抗滑效果。

根据以上三个抗滑工艺的比较，我们可以看出，三种抗滑处理工艺，各有千秋，但就目前隧道路面和交通状况看，最为合适的处理方法是用第一种方案。

理由如下：
1、从环保角度考虑：高分子聚合物抗滑磨耗层和薄层沥青混凝土罩面工艺在施工时污染较为严重，所采用的各类施工材料对施工人员的危害较大。

2、从经济的角度考虑：高分子聚合物抗滑磨耗层和薄层沥青混凝土罩面工艺都需要大型的摊铺碾压设备，其施工价格较高。

而刻槽工艺只需配备1-2台小型的刻槽机和相关的操作人员，其操作简便，性价比很好。

3、从施工的效率考虑：采用这种工艺，不仅造价合适，更重要的是，刻槽工艺施工非常简单，不象高分子聚合物抗滑磨耗层工艺那样动用大量的机械设备和人力，施工准备简单，施工效率高，也不象薄层沥青混凝土罩面那样，需要大量的原材料，如石料、沥青等。

4、从施工安全和行车安全方面考虑：刻槽工艺需要人员少，所需辅助设备少，不产生任何污染，特别是铜黄路上车流量很大，隧道里视线不好，空气比较混浊，高分子聚合物抗滑磨耗层和薄层沥青混凝土罩面工艺都要进一步加剧隧道内的污染，给隧道行车造成很大的安全隐患。

5、从开放交通的时间上：高分子聚合物抗滑磨耗层和薄层沥青混凝土罩面工艺施工结束后，都需要一段时间的养生，而刻槽工艺则随时可以开放交通，不需要养生时间，立即可以开放交通。

综上几点，可以看出，在隧道抗滑处理工艺上，使用刻槽工艺具有非常好的施工质量，非常高的施工效率，非常好的施工安全性，非常好的环保性，而且价格比较低。

所以我们在对罗圈梁隧道进行路面抗滑处理时选用了刻槽工艺。

二、工程施工前后效果对比
1、抗滑检测数据对比
在罗圈梁隧道抗滑处理前后均对隧道水泥混凝土路面抗滑性能做了检测，检测依据《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008），采用摩擦系数测定车测定路面横向力系数试验方法。

该方法测定的横向力系数是一个综合指标，不但能表征车辆在路面上的制动抗力，还表征路面对车辆发生侧滑的抗力，能更为贴切地描述水泥混凝土路面的抗滑性能。

并根据检测结果对各隧道路面横向力系数进行评价，两次检测数据对比2、交通事故发生情况对比
根据路政、交警部门对于罗圈梁隧道上行2008-2009年发生事故的统计，2008年1-8月份（抗滑改造前）该隧道共发生交通事故13起，2008年9-12月份（抗滑处理后）未发生一起交通事故。

2009年1-12月供发生交通事故2起。

说明路面抗滑处理后路面的横向力系数得到了明显提升，道路的安全行驶得到了保障，对此沿线高速交警部门给予了极高的评价。

三、施工工艺的控制
在罗圈梁隧道路面抗滑处理中，在隧道进出口各200米路面纵横向相结合进行刻槽（主要是考虑到隧道进出口易积水，路面抗滑性不能保证），隧道中间全部采用纵向刻槽，刻槽断面为梯形，刻槽深度控制在4-6mm范围内，槽上宽6mm、下宽3mm，槽与槽净间距20mm。

该工艺在施工时注意以下几个方面：
1、刻槽深度的控制。

目前市场上常用的刻槽机一次性刻槽的深度为2-3mm，与罗圈梁隧道刻槽深度不匹配，如按照設计深度（4-6mm）一次刻到位，将会出现刻槽深度深浅不一的现象，并且会降低刻槽机的使用效率，加块刀片的磨损。

所以分次进行刻槽，每次的刻槽深度为2-3mm，这样既可保证刻槽的深度、均匀性，也可以降低刀片的磨损。

另外，施工时操驾人员严格控制刻槽机的行进速度，一般控制在1.2m/min，刻槽速度约为0.48m2/min。

2、刻槽刀片的要求。

目前市场上的刻槽机常用刀片为小尺寸矩形片，本次施工中所要求的梯形刀片要提前定做。

每台刻槽机一次可安装10片刀具，刻槽500-600m2后刀具磨损严重，必须进行更换，所以刀具的定制应按照所需刻槽的面积进行购置，保证刀具磨损后能够及时进行更换，避免因刀具的不足而影响施工工期。

3、刻槽时要注意保护混凝土板纵横缝。

纵向刻槽，纹理与纵缝平行，施工时注意不要破坏纵缝；纵向刻槽每个作业段要尽可能长一些，并注意各个作业段之间刻槽的对齐。

横向刻槽也要注意保护横缝不被损坏。

4、相邻面板在刻槽时要保持沟槽连贯、顺直。

施工时要先划出标线或先挂线后施工，机械操作人员必须随时控制、调整刻槽机械，以确保刻槽的顺直度和质量。

5、在刻槽作业过程中，由于刻槽机金刚石刀头与水泥混凝土面板之间不断的摩擦作用，使刀头发热，因而要对刀头采取一定的冷却措施。

刀头冷却用水量比较大，需专人供刻槽机用水。

为尽量缩短作业时间，如有几台刻槽机可以一起施工加快进度。

同时，注意在施工作业过程中，刻一段清洗一段，以保证刻槽内的杂物能够得到及时的清理。

刻槽时宜由高到低进行。

四、费用分析及控制
1、费用分析
罗圈梁隧道刻槽单价较普通刻槽稍高，约为普通刻槽单价的2-3倍。

原因如下：
①相比刻槽机所需梯形刀具需要专门进行定做，且需分次进行刻槽。

②运营高速公路隧道内施工，交通安全保畅费用较大。

③由于是第一次在混凝土路面上实施刻槽工艺，为验证刻槽处理后的抗滑效果，委托专业检测公司对施工后的路面抗滑系数进行了专项检测。

2、费用的控制
梯形刀具的定制应根据需刻槽的实际面积来订购，避免因刀具不足而影响施工工期；在刻槽时应根据设计刻槽深度进行施工，一次性达到设计深度，避免重复施工，减小刀具的磨损，提高刀具的使用效率；交通管制应根据隧道所处路段的实际情况进行封闭，减少不必要的浪费。

五、结语：
我国隧道路面多为水泥混凝土路面，运营通车多年后，路面抗滑性能将不断下降，特别是处在下坡路段的隧道混凝土路面尤为显著。

本文分析总结了铜黄高速公路隧道水泥混凝土路面通过刻槽提升路面抗滑性能的经验，针对隧道水泥混
凝土路面抗滑性能的不足进行了改造，既提升了路面抗滑性能，又大幅度减少了交通事故的发生，更好的为司乘人员提供快速、舒适、安全的高速公路隧道通行环境。