公路隧道路面结构设计与施工综述

公路隧道路面结构设计与施工综述摘要：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(4cm改性沥青SMA-13表面层+6cm改性沥青AC-20中面层+7cm或8cm厚AC-25下面层+34cm厚5%水泥稳定碎石基层+18cm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1500m以内的隧道，其路面结构采用复合式沥青路面结构，即4cm改性沥青SMA-13+6cmAC-20改性沥青混凝土+17cm(施工过程中有些改为20cm厚)或24cm厚C40连续配筋混凝土+15cm或20cm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27cm厚的C40连续配筋混凝土表面层，混凝土设计弯拉强度为50MPa，路面宽度为75m，行车道和超车道之间设一条纵向施工缝，板宽375m，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8m12m，切缝深度6cm。纵向钢筋采用直径为16mm的级螺纹钢筋，横向间距为10cm，配筋率为0745%。横向钢筋采用直径为12mm的级螺纹钢筋，纵向间距30cm。纵向钢筋布设在距板顶11cm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9cm处)，并将横向缩缝间距改为5m，切缝深度8cm。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17cm(施工过程中有些改为20cm厚)或24cm的C40连续配筋混凝土，设计弯拉强度为50MPa。路面宽度为75m，行车道和超车道之间设一条纵向施工缝，板宽375m，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8m12m。无仰拱路段，纵向钢筋采用直径为16mm的级螺纹钢筋，横向间距为10cm，配筋率为0788%;横向钢筋采用直径为12mm的级螺纹钢筋，纵向间距30cm，配筋率为0222%。纵向钢筋布设在距板顶7cm(板厚17cm)或10cm(板厚24cm)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12mm的级螺纹钢筋，横向间距为20cm;横向钢筋采用直径为8mm的圆钢，纵向间距25cm。纵向钢筋布设在距板顶7cm(板厚17cm)或10cm(板厚24cm)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3mm5mm，长度为3m。模板上预留拉杆插入孔，并焊接5cm左右的定位套管，插入孔