数据驱动的高速公路隧道路面抗滑性能分析与养护技术研究

0 引言

改革开放至今，我国的高速公路里程数逐年增长，截至2022 年年末，全国四级及以上等级公路里程 516.25 万公里，占公路里程比重为 96.4% 。其中高速公路里程 17.73 万公里，相比 2021 年增加 0.82 万公里[1]。隧道作为重要的公路组成部分，其在设计中大多参照普通等级公路的路基路面，并未考虑隧道内环境以及车辆行驶特点的差异带来的特殊安全要求[2]。由于隧道路面处于闭塞的空间，环境潮湿且空气流动性较差，路面抗滑性能的衰减相较于普通高速公路的路面更快[3]。高速公路隧道路面抗滑性能的下降会导致驾驶安全系数的降低，从而导致交通事故的发生概率增大[4]。据统计，近两年山西省高速公路共发生交通事故 16219起，其中发生于隧道内的交通事故 1025 起，占比 6.3% ，在隧道内发生的事故数量已经足以引起管理部门的重视。且研究表明[5]，隧道路面抗滑性能与交通安全关系密切，为了保障高速公路隧道内的驾驶安全，必须对高速公路隧道路面抗滑性能进行研究，分析其衰减特性，并提出针对性养护技术，提高高速公路隧道路面抗滑性能。为了研究高速公路隧道路面抗滑性能，本文基于山西省高速公路部分路段隧道的基础信息，分析和研究了其抗滑性能的衰减情况，并对相应的养护技术进行研究，提出合理的养护手段。本文所进行的研究可以为高速公路隧道路面性能的保持和改善提供借鉴。

1 山西省高速公路隧道信息统计与分析

1.1 隧道长度统计及分类情况

本文共统计到山西省高速公路的788 座隧道单洞，里程总和为 1102.444km （分上下行）。根据《公路隧道设计规范》，公路隧道根据隧道长度可分为四类。分类标准见表1。

因此，按照隧道长度分，山西省高速公路短隧道共计296 座，总长度为 89.601km ；中隧道共计 207 座，总长度为 145.87km ；长隧道共计 187 座，总长度为 347.796km ；特长隧道共计98 座，总长度为 519.177km 。统计信息列于表 2.

2.1 隧道路面抗滑性能检测概述

为了分析山西省内高速公路隧道的抗滑性能衰减情况，对山西省高速公路隧道中的76 座隧道进行路面检测，共 151 个半幅，总检测里程 483284 延米。其中有 45 座半幅隧道为水泥混凝土路面，其余 106 座半幅隧道为沥青混凝土路面。检测时，首先检测隧道入口至隧道出口处的路面横向力系数（SFC）和路面抗滑性能指数（SRI）的百米值，检测完成后将百米值取平均作为整条隧道的抗滑性能指标检测值。按相关规范要求隧道路面抗滑性能应满足：

（1）高速公路和一级公路的长隧道、特长隧道，洞内不少于 300m 路面应保持与洞外路面一致；

（2）高速公路和一级公路隧道沥青混凝土路面横向力系数（SFC）应大于或等于40；

（3）高速公路和一级公路隧道水泥混凝土路面抗滑性能指数（SRI）应大于或等于 80

2.2 检测数据及空间分布规律

对于水头隧道和六郎山隧道，隧道起终点位置的抗滑性能较为良好，隧道内部的抗滑性能衰减严重，两者相差较大；对于天河山隧道，整体的抗滑性能处于较低水平，左幅行车道起点处抗滑性能衰减严重，至终点处有所回升。整体分析发现隧道的起终点处的抗滑性能指标检测值较高，而隧道中间段的检测值较低。进入隧道入口后，抗滑性能下降明显，并在隧道内部处于较低的抗滑水平，接近隧道出口处时，抗滑性能有所回升。

隧道抗滑性能的两个检测指标与其对应的要求进行比对，得到如图2 和图3 所示折线图。对图像进行分析，得到如下结果：

（1）从SFC 指标对17 座隧道进行评价，其中水头隧道、六郎山隧道右幅、天河山隧道、云山隧道右幅、中条山隧道以及藏山隧道的SFC 检测值低于40，不满足规范要求。

（2）从SRI 指标对17 座隧道进行评价，其中水头隧道、六郎山隧道、天河山隧道、云山隧道、中条山隧道、藏山隧道以及沐池隧道的SRI 检测值低于80，不满足规范要求。

2.3 检测数据分析与讨论

完成对部分隧道的抗滑性能检测数据的分析后，对所有经过检测的隧道的检测结果进行统计，检测得到的结果如下：

（1）76 座隧道中，共有 44 座半幅隧道不满足高速公路和一级公路的长隧道、特长隧道，洞内不少于 300m 路面应保持与洞外路面一致的要求，剩余107 座半幅隧道满足高速公路和一级公路的长隧道、特长隧道，洞内不少于 300m 路面应保持与洞外路面一致的要求。

（2）在106 座沥青混凝土路面隧道中，有17 座隧道不满足高速公路和一级公路隧道沥青混凝土路面横向力系数（SFC）应大于或等于40 的要求，其余 89 座满足该要求。

（3）在 45 座水泥混凝土路面隧道中有 32 座不满足高速公路和一级公路隧道水泥混凝土路面抗滑性能指数（SRI）评价等级应为优或良（ SRIgtrsim80 ）的要求，13 座满足该要求。

（4）在 151 座半幅隧道中，合格率（检测合格点数与检测总点数的比值）大于等于 80% 的有81 座，合格率小于 80% 的70 座，其中有 9 座半幅隧道的合格率低于 10% 。

从上述统计结果中可以看出，山西省内约 30% 的高速公路和一级公路的长隧道、特长隧道路面的抗滑性能不能满足规范要求。抗滑性能不满足规范要求的沥青混凝土路面隧道共 17座，占总沥青混凝土路面隧道的 16% ，而对于水泥混凝土路面隧道，共 32 座，占比 71% ，不满足抗滑性能要求的水泥混凝土路面隧道多于不满足抗滑性能的沥青混凝土路面。

5 结语

本文通过对山西省部分高速公路隧道路面抗滑性能进行检测，得到以下结论：

（1）在接受检测的山西省高速公路隧道路面中，部分隧道路面的抗滑性能已经无法满足规范要求，其中水泥混凝土路面占比较大。对于水泥混凝土路面，应额外养护，保证其抗滑性能稳定。对于高速公路隧道的出入口，其抗滑性能较隧道的中部较优，但部分隧道仍低于要求。

（2）隧道路面抗滑性能的衰减主要由以下原因造成：路面材料易磨损；隧道内部空气流动性差、密闭潮湿，汽车尾气、油烟等易在路面形成水膜、油膜；路面施工质量不佳，通车后路面的抗滑结构易磨损。

（3）对于抗滑性能衰减严重的路面，可以采用路面维修，修补路面的抗滑结构，在进行养护时，应选择耐磨、抗滑性能好的材料，以保证修补后的路面的抗滑性能维持在较高的水平。此外，可以通过安装智能交通管理设施、完善照明设施等，保证驾驶员行车平稳，减少急刹车和过快提速，降低轮胎对路面的磨损。

参考文献

[1][1]殷缶，梅深.2022 年交通运输行业发展统计公报[J].水道港口，2023，44（06）：1002+1006.

[2]徐志祥;吁新华;高速公路隧道路面抗滑性能分布规律及养护关键技术研究[J].世界交通运输工程技术论坛（WTC2021）论文集（上），2021：7.

[3]杨小强，谭振宇.Thus 极薄磨耗层在抗滑养护中的应用研究[J].湖南交通科技，2017，43（4）：196-199.

作者简介：陶文胜（1970～），男，高级工程师。本课题受安徽交控集团科技项目（JKKJ-2021-12）支持。