高速公路隧道段水泥路面抗滑性不足的原因及对策分析

张婀娜

（河北雄安京翼质量检测服务有限公司，河北 保定 071700）

0 引言

高速公路是现代交通运输基础设施重要组成部分，其通行情况对当地经济发展有着重要影响，而路面质量直接关系到高速公路通行的稳定性和质量好坏[1]。据相关调查[2]，在高速公路隧道安全事故中，由隧道段水泥路面质量问题导致的事故占比较大，因此必须确保高速公路隧道段水泥路面的质量满足行车安全要求。为了降低安全事故发生率，要定期对高速公路隧道段路面进行日常养护和病害处治，分析引起抗滑性不足等病害诱因，有效确保车辆的安全通行。

1 病害调查情况及成因分析

1.1 病害调查情况

某高速公路隧道段路面为28cm厚水泥混凝土路面，在经过多年通车运营之后部分路段出现了抗滑性不足的问题，严重影响了行车安全性和舒适性。为确保隧道运营安全，需对该隧道中水泥路面抗滑性能不足的路段进行现场调查、检测，并分析路面抗滑性不足的原因，提出相应的处治策略。调查结果显示，水泥路面病害存在油污、潮湿、光面、刻槽深度较浅等问题。上行车道油污情况如图1所示，上行车道大面积光面情况如图2所示，下行车道刻槽深度较浅情况如图3所示。

图1 上行车道油污

图2 上行车道大面积光面

图3 下行车道刻槽深度较浅

现场调查发现，抗滑性不足路段主要在上行车道，路面多处出现油污，部分路段甚至存在明显的光面。下行车道刻槽深度较浅，约为0.5～2mm，小于规范刻槽深度2～4mm的要求。该高速公路隧道段大部分路段水泥路面刻槽间距为20mm，槽宽为3～5mm，满足要求，但部分路段刻槽间距为30mm，不满足要求。

根据《公路技术状况评定标准》（JTG 5210—2018）要求，当横向力系数SFC＜40时，路面抗滑性能指数SRI＜80，路面抗滑性能评定等级为“中”及以下，表明路面抗滑性能不足。对该高速公路隧道段水泥路面进行抗滑性能检测，其中横向力系数SFC检测结果如表1所示。

表1 高速公路隧道段水泥路面不同检测点的SFC值

据统计，隧道段水泥路面横向力系数SFC一般在通车2年后就会降至40以下。从表1看出，隧道水泥路面的抗滑性能上行车道比下行车道下降明显，其中上行车道SFC的最小值为18.7，下行车道SFC的最小值为30.2，上行车道抗滑性能不足的路段比下行车道要长。

1.2 病害形成原因分析

1.2.1 内因

内因主要包括行车道路段存在刻槽深度不够、刻槽间距、槽宽不满足要求、刻槽漏刻等。

刻槽深度对高速公路隧道段水泥路面抗滑性的影响主要体现在路面排水、耐久性等方面。在槽宽、槽间距一定的情况下，槽深越大，相应的磨耗越小，使用年限就越长，越能避免出现滑水、水雾现象等，路面抗滑性也越好[3]。现场调查表明，该隧道中部分水泥路面的下行车道刻槽深度较浅，主要由隧道段水泥路面在刻槽时施工质量控制不严所致。

刻槽间距越小，单位长度范围内的刻槽数量越多，轮胎与路面的实际接触面积就越小。相同轮胎压力和车辆荷载下，轮胎于路面单位接触压力越大，轮胎于路面间的附着力大，路面摩擦性能越好[4]。正常情况下，该隧道的刻槽间距一般为20mm，满足间距为15～25mm的要求，但有部分路段为30mm，间距明显过宽，影响了路面的抗滑性能。

槽宽可提高水泥路面的排水能力，使车辆轮胎与路面之间的水尽快排出，保持轮胎与路面的良好接触状态，从而有效提高雨雪天气路面的抗滑性能。但若只增大槽宽，刻槽净间距将减小，轮胎与路面实际接触面积减少，会降低行车舒适度。槽间距为20mm时，水泥路面的横向力系数（SFC）随槽宽增加而增大，但该趋势当槽宽超过4mm后呈下降趋势。因此，需要合理控制槽宽，该隧道的槽宽一般为3～5mm，满足要求。

按照设计要求，水泥混凝土路表面必须采用拉毛、拉槽、压槽或刻槽等方法来提高水泥路面的抗滑性能[5]。对于纵坡小于3%的路段，采用纵向槽，其侧向力系数较大，安全性较高，噪声较小。据现场调查发现，隧道段水泥路面除下行出口处有一段纵横向槽的试验路段之外，其他路段均为纵向刻槽。上行车道的部分路段出现漏刻情况，行成了光面，影响到行车安全性。

1.2.2 外因

外因主要是车辆的频繁制动、车辆排放的油污和形成的水膜造成抗滑性下降。

隧道作为该高速公路的关键路段，行车密度大，车辆间行车干扰较大，诱发车辆较频繁地制动。隧道出入口会对司机分别产生“白洞效应”和“黑洞效应”，导致司机本能地制动减速[6]。水泥路面在车轮的不断摩擦作用下，表面构造深度不断下降，在运营2～3年后，水泥路面抗滑性持续下降。

由于隧道封闭性的特点，汽车排放物、滴漏的机油和燃油、带进隧道内的尘土等在隧道路面上形成油腻性薄膜层。随着运营时间的延长，附着在路表的油腻性薄膜层面积越来越大，严重影响行车安全性。隧道路表面存在潮湿现象，主要因为隧道路面结构水膜、车辆刹车毂降温洒的水及车辆带进隧道内的雨水等。路面潮湿时水分与路面污染物相混合形成的水膜，使轮胎与路面间产生润滑作用，导致附着系数下降，特别是水泥混凝土路面由于亲油性差，在隧道段路面油污污染与潮湿的综合影响下，附着系数将下降更为明显，抗滑性降低。

通过现场调查和相关资料查询，发现该高速公路隧道段出现抗滑性不足和路面抗滑性下降的主要原因是行车道刻槽参数不符合要求、行车道漏刻、车辆频繁制动、路面出现油污和水膜等。

2 提高高速公路隧道段水泥路面抗滑性措施

根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1—2001）的要求，高速公路隧道段水泥路面抗滑性等级为“中”及“中以下”，应采取刻槽、罩面等措施以提高抗滑性能。提高水泥路面抗滑性能的技术主要有：抛丸、精铣刨、微表处、加铺沥青混凝土等。

2.1 抛丸

抛丸指应用抛丸机通过机械的方法，利用离心力把金属丸料以很高的速度和一定的角度抛射到需要处理的物体工作面上，让丸料高速冲击工作表面，使工作表面上的杂质、附着物及其他需要清理的物质处于剥离状态。利用抛丸可以形成许多均匀致密的小坑，使表面积增加，路面粗糙度和摩擦系数也随之增大，从而提高路面附着力，使路面抗滑性也得到显著提升，确保行车安全。但抛丸是一种短期内的应急措施，不适宜长期使用。

2.2 精铣刨

精铣刨是指通过专业的机械设备，在水泥路面上铣刨出一个新的、具有细密纹理的路面，从而增加路面摩擦力，提高水泥路面的抗滑性。由于精铣刨是在标准铣刨工艺的基础上更换密集刀头的“精铣刨鼓”，利用精铣刨鼓刀间距更小的特点，对路面实施更细密的铣刨处理。精铣刨的铣刨深度为0～100mm，不会影响原有路面的深层结构，因此精铣刨后的路面不需要加铺新面层即可开放交通。

精铣刨虽然能够有效改善高速公路隧道段水泥路面的抗滑性能，但在使用一段时间后，在行车荷载的作用下水泥路面又会逐渐被磨光，易在铣刨面形成积水，长此以往，路面厚度减薄可能降低高速公路路面行车荷载的承载力，造成水泥路面新病害的产生。

2.3 微表处

微表处技术是将由聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比组成的稀浆混合料摊铺在路表面[7]。微表处技术可以在路面上形成一层耐磨的路面磨耗层，恢复路面表面纹理，增加粗糙度，提高路面抗滑性能，延长路面使用寿命。

微表处多用于路面预防性养护，属于罩面类预防性养护措施，能快速解决路面的抗滑性不足的问题[8]。由于隧道段水泥路面刚度较大，且部分路段比较潮湿，微表处在于隧道水泥路面中不易破乳，也容易发生层间黏结强度不足的问题，在隧道段水泥路面的预防性养护中需要考虑充分。

2.4 加铺沥青混凝土

加铺沥青混凝土指对原水泥路面采用加铺热拌沥青混凝土SMA-13或AC-13，可以起到保护路面结构，延缓路面损坏，修正路面缺陷，提高路面平整度，解决水泥路面表面磨耗、磨光等抗滑损失，改善外观，提高行车舒适度的作用。加铺沥青混凝土对于隧道段水泥路面铣刨之后的抗滑不足会有很大改善。由于在精铣刨或抛丸之后，路面厚度有一定变薄，应在满足隧道净高要求的条件下加铺沥青混凝土面层。

综上，解决该高速公路隧道段水泥路面抗滑性不足的问题时，需要结合路面结构、所处环境、病害成因，通过方案比选确定适宜的处治方案。该高速公路隧道段水泥路面处治决定前期采用精铣刨技术，运营一段时间之后，选择加铺沥青混凝土的处治对策。

3 结语

高速公路隧道段水泥路面出现抗滑性不足的原因是多方面的，需根据项目的实际情况，采取有效的措施进行处治。通过现场调查和分析，发现该高速公路隧道段水泥路面抗滑性不足的原因主要由行车道刻槽漏刻、行车道刻槽参数不满足要求、车辆频繁制动、路面出现油污和水膜等引起。对该高速公路隧道段水泥路面进行横向力系数检测，发现抗滑性不满足要求的路段主要在上行车道。通过对该高速公路隧道段水泥路面抗滑性不足的初步处治方案进行对比分析，最后决定采用前期应用精铣刨技术，在隧道净空满足要求的前提下，后期加铺沥青混凝土面层的方案。