高速公路长大隧道路面类型选择分析及建议

关于隧道路面类型选用分析作者：rblfluo 2016/11/14公路路面的技术状况、行车性能直接关系到隧道交通安全。

由于公路隧道洞内空间狭窄，通风困难，视线差、汽车尾气污染，隧道内路面维修较洞外困难，往往容易造成交通阻断，相对更容易引发交通事故，影响整条公路的正常通行。

因此，对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。

长期以来，国内外研究人员从提高隧道路面的行车安全性目的出发，在路面的耐久性、抗滑性、排水机理，以及施工工艺、维修技术等方面展开大量研究，取得很多研究成果。

国内外目前对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。

就我国来讲，水泥混凝土路面还是占绝大多数，接近90%。

一、水泥混凝土路面水泥混凝土路面属于刚性路面，其特点是整体刚度大、路面板强度高，水泥混凝土相对沥青路面黑色路面属于“白色路面”，在隧道内照度高，同时水泥混凝土路面使用寿命长，现行水泥混凝土路面设计年限一般为30年，属于“长寿命路面”。

水泥混凝土路面在实际使用过程，考虑道路使用环境条件、超载等不利因素影响，正常情况下一般可以达到十年左右不用大修。

维护间隔时间长，因而养护费用少。

然而，根据国内外近些年大量调查和研究表明，对行车速度较快的公路特别是高速公路隧道，采用水泥混凝土路面存在行车安全性问题，导致容易产生交通事故，主要表现为以下几点不足：（1）行车视觉亮度差异。

高速公路隧道外道路路面一般采用沥青混合料路面，当隧道内采用水泥混凝土路面时，由于两种路面的颜色反差很大，在长隧道进出口和中短隧道多的路段，道路显著的亮度差异对驾驶员的眼睛刺激很大。

（2）噪音大。

研究表明，隧道内采用水泥混凝土路面噪音比采用沥青混凝土路面要高6~7个分贝，加上隧道周边空间封闭性，加剧噪音对人的刺激，噪音分布性的差异性容易导致驾驶员操作反应产生偏差。

（3）震动大。

水泥混凝土路面与沥青混凝土路面路面刚度相差较大，加上水泥混凝土路面存在短距离（约3~5米）横向缩缝，所以使得进出隧道时的车辆产生明显的振动，路感显著不同，驾驶员在方向盘操控感觉差别较大，对安全行车不利。

（4）抗滑性能差。

由于水泥混凝土路面与沥青混凝土路面路表的磨擦系数存在着明显差异，尤其有雨时，洞外路面雨水被汽车轮胎带进隧道路面，造成洞内水泥混凝土路面的表面摩擦系数明显减低。

有资料表明，隧道水泥混凝土路面受潮后，其摆值摩擦系数由80减少到32，是原来的40%，是沥青混凝土路面结构的25%。

同时，长期交通运营积累在洞内路面汽车尾气沉淀物也迅速降低路面的抗滑性能，容易导致汽车侧向滑溜，带来很大的交通事故隐患。

（5）行驶条件变化不利行车。

对于洞外采用沥青混凝土路面的隧道，进入隧道段由于道路亮度变化、路面刚度突然增大、存在横向缩缝振动，汽车行驶路感差别大，加上在雨天不利环境条件下，高速行驶进入隧道轮胎带进隧道的雨水、水泥混凝土路面抗滑性明显减低、轮胎抓地性能减低，容易导致车轮打滑，加上隧道内视觉空间大大小于洞外，以至容易导致驾驶员精神紧张而方向盘操作失控引起车祸。

有调查表明，设计车速较高的公路隧道采用水泥混凝土路面的交通事故率要比采用沥青路面高得多。

为了提高公路隧道内水泥混凝土路面抗滑性能，目前我国许多地方采用对水泥混凝土路面表面进行刻痕、凿毛等增糙措施，同时，加强路面的排水，取得一定效果。

但是，水泥混凝土路面经过增糙措施后一般使用一年后由于高速行车的车轮磨耗，很快增糙层就会磨损掉，需要继续增糙处理，大大增加养护成本。

同时，连续的增糙处理都会削减水泥混凝土路面的有效厚度，给路面结构厚度处理带来难题。

在这种情况下提出了用露石水泥混凝土进行长大隧道道面的铺装。

目前该技术仍在进一步研究中。

露石水泥混凝土在长大隧道路面铺装上的应用，有效的弥补了普通混凝土在长大隧道路面铺装上的不足。

尤其是在降噪和抗滑方面改善比较明显，从而提高公路隧道水泥混凝土路面抗滑性能和行车安全性。

但在其他方面如行车视觉亮度差异、震动大和行驶条件变化不利行车等方面仍未有改善。

二、沥青路面沥青路面结构层属于柔性路面。

其特点是路面结构层抗压弹性模量约为水泥混凝土一半，具有一定的吸收汽车动荷载产生的振动，无伸缩缝，故行车相对平稳，噪音小。

设计年限一般为15年，从实际使用情况来看，正常情况下一般可以达到3~5年左右不用大修，维护工作方便。

沥青路面的不足之处是属于“黑色路面”，其路面有较强的吸收光线作用，降低隧道的的光照度，使用寿命比水泥混凝土路面短，需要经常维护。

在多水路段，需要做好路面抗水技术处理。

由于沥青路面中的沥青存在易燃的可能性，近些年来国内外对隧道是采用水泥混凝土路面或沥青路面一直存在争议，对隧道沥青路面火灾过程的安全性问题是争议最大的问题。

同时为了降低沥青的可燃性，开发出了阻燃剂，从而大大降低了沥青燃烧的可能性，提高了沥青混凝土在长大隧道铺装中的安全性。

下表是一些使用沥青混凝土铺装的隧道。

三、复合路面随着研究的深入，人们从趋利避害的思路出发，研究能否将两者结合起来，形成复合式路面。

这种路面应该是发挥两种路面各自的优势，弥补各自的缺点，并利用对两种路面研究的新技术和新成果，形成优势互补，确保隧道路面功能最大化的路面结构。

具体结构形式为：阻燃反光沥青混凝土（8~10cm）+水泥混凝土（25~30cm）+基层+。

这种结构可满足隧道路面的要求：有良好的平整度、抗滑性、低噪音，而且有长期的稳定性和耐久性，并且要便于维护。

笔者认为是当下比较合适的选择。

设计思路是发挥了两种路面各自的优点。

当水泥混凝土路面铺筑在下层时，其缺点如抗滑衰减快、噪音大等缺点被位于其上的沥青混凝土面层“掩埋了”，缺点没了，全剩优点了。

而位于其上的沥青混凝土，由于主要承担功能性作用，厚度减小了（8~10cm），所以燃烧的量减少了。

进而为了不让它燃烧，确保安全，要求加入阻燃剂，进一步降低了燃烧的可能性，提升了安全等级。

《细则》为了进一步克服沥青混凝土路面在隧道铺装上亮度的不足，要求“应提高路面的反射率，选择隧道路面类型时，宜选用光反射率较大的材料及结构”。

）在隧道施工技术较发达的日本，主要采用半柔性路面铺装技术，它结合了沥青混凝土和水泥混凝土两方面工艺的半柔性铺装，具有耐油性和阻燃性好的特点，也较适应于隧道的湿润环境。

但施工控制不好，易造成抗滑性能低，半柔性路面铺装与其下的水泥混凝土调平层间必须使用界面剂，同时仍然存在灰尘大的问题。

四、有关规范要求《公路隧道设计细则》（中华人民共和国行业推荐标准JTG/T D70-2010）19.3条：表19.3.2 常用路面面层类型及适用条件隧道路面设计宜符合以下规定：1 各级公路隧道可采用水泥混凝土路面，但应采取措施，提高其抗滑和降噪性能。

2 当设计速度大于80KM/h时，宜采用沥青混合料上面层与水泥混凝土下面层组成复合式路面。

宜削减沥青路面在隧道着火情况下参与燃烧并释放浓烟，对营运安全和救援工作的不利影响，其面层应加入阻燃剂的复合改性沥青。

沥青阻燃剂应具有良好的热稳定性和耐久性，且不应影响沥青及沥青混合料的使用性能。

应重视采用沥青路面降低隧道内整体亮度，且进出口段（尤其是进口段）亮度变化较大的特点。

应提高路面的反射率，选择隧道路面类型时，宜选用光反射率较大的材料及结构。

我国现行的《公路隧道设计规范》（中华人民共和国行业标准JTG D70-2004）15.3.1各级公路隧道可采用水泥混凝土路面。

有条件时，可采用上面层沥青混合料与下面层水泥混凝土路面组成的复合式路面。

正在审查中的新的“公路隧道设计规范”：15.3隧道路面15.3.1高速公路、一级公路隧道宜采用沥青混合料上面层与水泥混凝土下面层组成复合式路面。

其他等级公路隧道可采用复合式路面或水泥混凝土路面。

15隧道路基与路面15.1 一般规定15.1.1 隧道路面结构应根据交通量、设计速度、平纵线形指标、当地环境条件、材料供应情况、全寿命周期费用分析等因素，进行经济、技术比较后确定。

15.1.2 隧道路基应为稳定、密实、匀质路基，为路面结构提供均匀的支承。

15.1.3 隧道路面应具有足够的强度、平整、耐久、抗滑、耐磨等性能。

15.1.4 隧道路面结构下应有完善的排水系统。

15.2 隧道路基15.2.1 设置仰拱的隧道，仰拱填充层可为路基层，其填充材料和填充要求应符合本规范第 5 章、第8 章的相关规定。

15.2.2 不设仰拱的隧道，路基应为稳定的石质地基。

15.3 隧道路面15.3.1 高速公路、一级公路隧道宜采用沥青混合料上面层与混凝土下面层组成的复合式路面。

其他等级公路隧道可采用复合式路面或水泥混凝土路面。

15.3.2 应根据隧道结构和地质条件确定隧道路面结构，无仰拱隧道路面应设置基层和面层，可根据需要增设整平层；设仰拱的隧道可只设基层和面层。

15.3.3 路面基层设计应符合下列规定：1 无仰拱隧道路面基层应置于坚实的地基上。

2 基层宜采用素混凝土，厚度宜为120mm~200mm，抗压强度不应低于C20 或弯拉强度不应低于 1.8MPa，且应设置与混凝土面层相对应的横向缩缝。

3 一次摊铺宽度大于7.5m 时，应设纵向缩缝。

4 增设整平层时，整平层平均厚度不宜小于150mm。

15.3.4 隧道采用水泥混凝土路面面层时设计应符合下列规定：1 二、三、四级公路宜采用设接缝的普通水泥混凝土面层；水泥混凝土面层厚度：三、四级公路隧道宜为200～220mm，混凝土强度等级宜为C35～C40，抗折强度宜为4.0～4.5MPa；二级公路隧道厚度宜为220～240mm，混凝土强度等级不宜小于C40，抗折强度宜为4.5～5.0MPa。

2 高速公路、一级公路应采用连续配筋混凝土面层或钢纤维混凝土面层。

水泥混凝土面层厚度宜为240～260mm，混凝土强度等级宜为C40～C50，抗折强度不宜小于 5.0MPa。

3 面层厚度、接缝构造与布设间距、钢纤维混凝土钢纤维掺量、面层特殊部位的配筋均应符合现行《水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40）的有关规定；洞口段应设胀缝；衬砌结构变化处应结合衬砌变形缝统一设置横向接缝。

4 各级水泥混凝土路面结构可靠度设计标准、材料性能和结构参数及变异水平、设计方法、标准轴载、材料组成和性质参数均应符合现行《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40）的有关规定。

高速公路、一级公路隧道水泥混凝土路面粗、细集料的级别均宜采用Ⅰ级。

5 路面表面构造应采用刻槽、压槽、拉毛或拉槽等方法制作，构造深度在使用初期应满足表15.3.4 要求。

表面构造采用刻槽时，宜采用纵向刻槽，进洞口段及坡度较大的隧道宜同时采用纵向和横向刻槽。