公路隧道路面结构设计与施工综述

陈瑞成

摘要：我国隧道路面结构形式繁多，但都存在各种各样的问题，严重制约了交通量的发展。本文作者根据多年来的工作经验，对公路隧道路面结构设计与施工进行了分析，具有重要的参考意义。

关键词:隧道;公路;路面;结构设计;施工

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

0.引言

近年来，我国的市场经济发展迅猛。由随着我国公路建设速度的不断加快及建设里程的不断增长，在我国这个多山的国家里，公路隧道正以其可提高线路标准、缩短运营里程、保护环境和不破坏森林植被等优点而越来越受到人们的青睐。但是目前国内对于隧道的研究主要集中在 2 个方面：一方面是隧道洞体本身的结构设计和施工技术，主要涉及地下工程和岩土工程；另一方面是隧道自身的环境，包括隧道通风和隧道照明、隧道安全性等。隧道路面的研究对隧道工程和道路工程来说都较少涉及，隧道内路面结构和材料设计没有对应的规范和指南，在隧道路面结构设计时通常套用公路或城市道路设计规范。我国隧道路面结构形式繁多，但都存在各种各样的问题，严重制约了交通量的发展。因此，加强公路隧道路面结构设计与施工的研究具有重要的意义。

1. 某公路隧道路面的设计和施工

某公路穿越崇山峻岭，隧道这一工程结构形式屡见不鲜，隧道内路面与洞外路堑段相比存在下面几个方面的特殊性:

1) 隧道在地层中穿越，其埋置条件、地应力条件与同外路堑段相比，在受力特性方面存在较大的差别。

2) 隧道处于山体中，地下水对隧道路面的影响比洞外更大。

3) 隧道为管状构造物，空间狭小，存在汽车尾气、粉尘在路面上的积聚现象，这些尾气、粉尘在路面表面的粘附比洞外路段要大。对水泥混凝土路面而言，油渍的污染、粉尘的积聚，使路面抗滑性能大大降低，且得不到天然降雨的冲洗，长期影响路面的抗滑性能，成为事故高发路段。

4) 洞内发生火灾事故时，容易引发次生事故，事故破坏力与损失比洞外要大，对路面的影响也比洞外严重。特别是采用沥青混凝土路面的隧道，因沥青是易燃材料，发生火灾事故时，会产生大量烟尘与有害气体，在特长隧道中，救援难度大，容易产生更为严重的后果，事故破坏力与损失会大大增加。

5) 隧道内光线差，视觉环境差，空间窄，路面施工条件差，养护维修难度相对较大，对交通影响大，而且不安全。

6) 在环境突变的洞口处，水泥混凝土路面易发生交通事故。鉴于上述情况，高速公路隧道路面的结构可靠度与使用品质对全线的道路畅通与交通安全影响很大。因此，在广西高速公路隧道路面的结构设计中，引入了永久性路面或长寿命的设计理念，在耐久性与结构可靠度方面进行了重点考虑，同时也着重考虑了营运安全因素。

综合考虑隧道外一般路段的路面结构情况( 4 cm 改性沥青SMA-13 表面层 + 6 cm 改性沥青 AC-20 中面层 + 7 cm 或 8 cm 厚AC-25 下面层 + 34 cm 厚 5% 水泥稳定碎石基层 + 18 cm 厚水泥稳定碎石底基层) ，广西高速公路的隧道路面采用了两种结构形式，一种是复合式沥青路面结构形式，另一种是连续配筋混凝土路面结构形式。长度在 1 500 m 以内的隧道，其路面结构采用复合式沥青路面结构，即 4 cm 改性沥青 SMA-13 +6 cm AC-20 改性沥青混凝土+ 17 cm( 施工过程中有些改为 20 cm 厚) 或 24 cm 厚 C40 连续配筋混凝土 +15 cm 或 20 cm 厚的 C15 混凝土基层。

某公路隧道路面沥青层的设计与施工，与一般路段相同，在此不再重复。下面就隧道路面中的连续配筋混凝土结构层的设计与施工作一简要介绍。

1) 连续配筋混凝土表面层的设计。

隧道中 27 cm 厚的 C40 连续配筋混凝土表面层，混凝土设计弯拉强度为 5． 0 MPa，路面宽度为 7． 5 m，行车道和超车道之间设一条纵向施工缝，板宽 3． 75 m，纵向施工缝拉杆由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。设有横缝的路段，横向缩缝间距要求在 8 m ～12 m，切缝深度 6 cm。纵向钢筋采用直径为 16 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋，横向间距为 10 cm，配筋率为 0． 745%。横向钢筋采用直径为12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋，纵向间距 30 cm。纵向钢筋布设在距板顶 11 cm 处，横向钢筋位于纵向钢筋之下。考虑到基层不平整，混凝土板下容易出现脱空现象; 同时，连续配筋混凝土板顶面要求切缝，需要钢筋控制裂缝宽度和间距的作用大大降低。因此，施工过程中有些路段将纵向钢筋布置在距板底 1/3 厚处( 距板底9 cm 处) ，并将横向缩缝间距改为5 m，切缝深度8 cm。

2) 复合式路面中连续配筋混凝土结构层的设计。

复合式路面中的连续配筋混凝土结构层，是厚度为 17 cm( 施工过程中有些改为20 cm 厚) 或24 cm 的 C40 连续配筋混凝土，设计弯拉强度为5． 0 MPa。路面宽度为7． 5 m，行车道和超车道之间设一条纵向施工缝，板宽 3． 75 m，纵向施工缝拉杆由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。横向缩缝间距要求在 8 m ～12 m。

无仰拱路段，纵向钢筋采用直径为 16 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋，横向间距为 10 cm，配筋率为 0．788%; 横向钢筋采用直径为12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋，纵向间距 30 cm，配筋率为 0．222% 。纵向钢筋布设在距板顶7 cm( 板厚17 cm) 或10 cm( 板厚24 cm) 处，

横向钢筋位于纵向钢筋之下。

带仰拱路段，纵向钢筋采用直径为 12 mm 的Ⅱ级螺纹钢筋，横向间距为 20 cm; 横向钢筋采用直径为 8 mm 的圆钢，纵向间距25 cm。纵向钢筋布设在距板顶 7 cm( 板厚 17 cm) 或 10 cm( 板厚24 cm) 处，横向钢筋位于纵向钢筋之下。

3) 端部处理。

约束连续配筋混凝土路面端部位移的主要措施，现行《公路水泥混凝土路面设计规范》中有钢筋混凝土矩形地梁锚固、混凝土灌注桩锚固、宽翼缘工字梁接缝与连续设置胀缝四种。钢筋混凝土矩形地梁与混凝土灌注桩造价较高、施工较复杂。胀缝往往是混凝土路面的薄弱环节，容易破损。而宽翼缘工字梁接缝，也容易损坏，主要原因之一是国内没有专门生产用于连续配筋混凝土端部锚固的工字钢梁，国内市场上的标准 H 型钢翼板过宽、腹板较薄和钢材强度偏低。广西高速公路的连续配筋混凝土复合式沥青混凝土路面采用桥梁毛勒伸缩缝装置作为端部处理。

4) 连续配筋混凝土板施工工艺。

采用滑模摊铺机铺筑隧道内的水泥混凝土路面，广西在国家主干线上的各条高速公路积累了丰富的经验，多座隧道都使用滑模摊铺，效果良好。广西高速公路主线采用沥青路面，隧道内的水泥混凝土路面比较少，且很分散，加之都是连续配筋混凝土路面，采用滑模摊铺机摊铺，施工难度很大。因此，部分高速公路隧道内连续配筋水泥混凝土板采用三辊轴机组施工。

a． 模板安装。

模板采用刚度足够的钢制模板。钢模的高度比路面设计厚度略低 3 mm ～5 mm，长度为 3 m。模板上预留拉杆插入孔，并焊接 5 cm 左右的定位套管，插入孔和套管孔的直径约大于拉杆外缘 3 mm。模板的加工精度符合 JTG F30-2003 公路水泥混凝土路面施工技术规范表 7． 2． 1。依据 JTG F30-2003 公路水泥混凝土路面施工技术规范第 7． 2． 2 条的技术要求安装模板。安装模板时，每米模板设置一个支撑固定装置，模板垂直度用垫木楔调整，用钢钎固定。

b． 钢筋布设。

在基层或路侧，按设计图纸预先准确标记出起讫点、有传力杆缩缝、钢筋网、路面板等的具体位置。确定路面板位置时，可采用挂线或直接用油漆在基层顶面划线。确定钢筋网的位置时，根据设计的钢筋间距在基层顶面直接用粉笔或油漆标示。

纵向钢筋每隔 30 m，采用绑扎方式连接，30 m 内采用焊接方式连接。双面焊不小于 5d( 钢筋直径) ，单面焊不小于 10d，绑扎搭接长度不小于 35d。纵向钢筋在同一横断面上不得有两个焊接或绑扎接头，相邻钢筋的焊接或绑扎接头分别错开 50 m 和90 cm。

横向钢筋置于纵向钢筋之下，绑扎在一起。钢筋网的定位必须准确，特别是在板的厚度方向。为了确保在混凝土拌合物压力、钢筋自重及振捣作用下钢筋网不下陷，施工过程中钢筋热胀冷缩、振捣等水平推力作用下支架不被推倒，试验段采用“Ω”形状的钢筋支架，采用梅花形布置，约 5 个/m2。钢筋网的安装质量遵照 JTG F30-2003 公路水泥混凝土路面施工技术规范第 8． 1． 4 条执行。

c． 混凝土铺筑。

采用混凝土罐车运输、排式振捣机振捣、直径 168 mm 辊轴的三辊轴仪整平。以 30 m 长度为一个施工段进行布料、振捣、整平等作业。施工技术要求按 JTG F30-2003 公路水泥混凝土路面施工技术规范第 7． 3 节和第8． 1． 5 条执行。采用节水保湿养护膜覆盖养生，并应及时切缝。对27 cm 厚的连续配筋混凝土表面层，养生 14 d 后，采用桁架式刻槽机做抗滑构造。

2.结语

公路隧道特殊的气候与环境,要求其路面结构密实、路面平整、水稳定性好和强度高,并具有良好的抗滑性能、耐久性和抗磨耗性;抗水性好,有良好的排水系统;抗腐蚀能力强,漫反射率高,颜色明亮,易修补。因此,在隧道路面设计时,应在深入调查、观测和研究气候、环境对隧道内路面结构和材料影响的基础上,依据隧道路面特点和不同路面类型的优缺点,提出结构形式合理、厚度和结构组合合理、经济合理、安全可靠、能满足长期营运要求的隧道路面方案,以提高隧道路面使用性能、使用寿命及服务水平,降低行车噪声和养护成本,提高公路隧道运营的安全性与综合效益。

参考文献:

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