公路隧道路面安全性调查与分析

维普资讯 http://www.cqvip.com 总第２２３期　２００７年第４期　交　通科技　Ｓｅｒｉａｌ　ＮＯ．２２３　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２００７　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　公路隧道路面安全性调查与分析＊　屈言宾　赵永利　（东南大学交通学院南京　２１００９６）　摘要通过现场隧道调研和查阅国内外相关资料，对公路隧道路面的使用安全性作了分析研　究，分析了公路隧道路面在日常使用时以及特殊情况下的安全性和隧道路面的耐久性。并提出了　解决问题的建议。　关键词　隧道路面　工作环境　抗滑性能　隧道火灾　近年来，公路隧道交通事故时有发生，造成了　严重的经济损失和人员伤亡，公路隧道已经成为　交通安全控制的薄弱环节。如西南地区某高速公　路２００４年１月～２００５年１月，共发生交通事故　１８１起，其中隧道交通事故就达５６起，约占全线　事故总数的１／３［】］。因此开展隧道路面安全性调　查，观测和分析隧道路面结构和材料对隧道使用　安全性的影响，研究隧道内路面结构和材料设计　的方法是十分必要的。　１　隧道路面使用安全性影响因素分析　动，加上隧道入口抗滑性能较低以及路面超高的　存在，容易引起车辆侧滑，甚至翻车。据有关资　料　］，研究人员采用激光断面仪对某公路隧道路　面横坡进行了检测，由实测数据可知，隧道路面横　坡合格率仅为６．７％，这对路面排水十分不利。　在有纵坡存在时，雨天隧道内容易积水，不易排　出，给行车造成很大的危害。　（３）隧道路面处于较为封闭的环境，受阳光、　雨水等因素直接影响较少，尘埃和车辆废气沉积　在路面上，长期得不到雨水冲刷、阳光暴晒，　降低了路面的附着系数。如云南省昆石高速公　引发隧道交通事故的因素是多方面的［２］，笔　路清水沟隧道二号隧道内路面附着系数晴天为　０．５Ｏ～Ｏ．４５，雨天为０．４０～０．３５，大大低于水泥　路面０．７０～０．６０的正常附着系数。这样会使车　辆打滑失去控制，从而酿成车祸。　（４）我国在隧道路面结构设计方面缺乏必要　的规范，没有具体的设计原则和方法。大部分隧　道内路面结构都是根据以往的经验而定，未经过　专门的计算与设计。这就造成隧道路面投入使用　后，短期内出现路面滑溜、裂缝、水损害以及路面　者通过调查，分析了隧道路面的一些工作特性对　隧道交通安全的影响。　（１）隧道路面及材料主要分为两个类别：刚　性路面、柔性路面。水泥混凝土路面属于刚性路　面，其整体强度较高。但其抗滑性能衰减较快，尤　其在雨天，洞外路面雨水被汽车轮胎带入隧道内，　造成洞内路面的摩擦系数明显降低。资料表　明　］，潮湿状态下水泥路面的摩擦系数仅为正常　水平的４０　，极易引发交通事故。沥青路面则属　于柔性路面，行车相对平稳，但沥青路面有较强的　变形等病害。目前车辆普遍存在的超载、超限现　象也加剧了隧道路面的这些病害。这些路面病害　若得不到及时修补也会成为安全行车的重大　隐患。　吸收光线的特点，属于“黑色路面”，降低了隧道内　的照度，同时由于沥青具有可燃性，增加了隧道内　发生火灾时的危害性。　（２）隧道地形多为山地，隧道入口段坡道、弯　２隧道路面日常使用的安全性调查　道较多，地形条件比较复杂。隧道外一般是沥青　公路隧道一般位于道路转向部位，且隧道路　混凝土路面，若洞内采用水泥混凝土路面，当车辆　进入隧道时，由于刚度突然增大，存在横向缩缝振　面具有纵坡大、坡道长、交通量大等特点，同时路　面比较湿滑，隧道内车辆运行防滑问题就显得更　加突出。因此我们确定隧道路面日常使用的安全　性调查主要是路面抗滑性能的调查。车辆进入以　及驶出隧道时一般要减速和加速，汽车轮胎与隧　＊广东省交通科学研究计划项目（ＧＣＫＹ一１—２４）‘　收稿日期：２００７一Ｏ１—３１　维普资讯 http://www.cqvip.com 屈言宾　赵永利：公路隧道路面安全性调查与分析　２００７年第４期　道路面的摩擦很大，造成路面的构造深度衰减很　快，常呈湿滑状态，非常不利于车辆的安全行驶。　山西晋城至阳城高速公路是沟通晋豫陕的重　要高速公路，全长３６　ｋｍ，位于Ｋ５＋８９０～Ｋ７＋　７５８的牛王山隧道，长度为１　８６８　ｍ，采用水泥混　凝土路面。自１９９８年投入运营以来其南线路面　抗滑性能急剧下降，使用１年半后，其路面构造深　度由竣工时的０．７２　ｍｍ下降到不足０．２　ｍｍ，路　表面光滑如镜。与此对应的是由于隧道内路面抗　滑性能下降引起的车辆侧滑事故呈大幅度上升趋　势，１９９９年占到全线交通事故的５０　。　由水泥混凝土隧道路面的抗滑性不足造成的　交通事故损失是很惨重的，为了增加抗滑性，通常　在路表面刻横向槽来提高水泥混凝土隧道路面的　抗滑性。有时为了防止车辆进入隧道后产生侧　滑，有些隧道路面采用多向刻槽。经验表明，采用　多向刻槽效果好于单纯采用横向刻槽。　虽然采取这些措施来提高路面的抗滑性能，　但是使用一段时间以后，路面抗滑性能仍不能满　足要求。如浙江省上三高速公路上任胡岭隧道原　路面为水泥混凝土路面，但运营后由于其交通事　故频繁，特别是在雨天路面潮湿时，其路面摩擦系　数会由干燥时的０．４２降为０．２６，在超车道上则　变化更大，由０．６降到０．３。据测定，隧道内的水　泥混凝土路面在潮湿状态下，其摩擦系数为干燥　状态下的４０％，仅是沥青混凝土路面的２５　。而　沥青混凝土路面由于其较深的表面纹理和与轮胎　良好的附着性，表现出优良的抗滑性。因此在原　水泥混凝土路面上加铺一层沥青混凝土罩面层可　以有效提高其抗滑性能。　成渝高速公路上缙云山隧道原为水泥混凝土　路面，通车后的１６个月中发生交通事故２５次，其　中雨天交通事故８次，占３２　。１９９８年５月在混　凝土路面上新铺４　ｃｍ中粒式沥青混凝土路面，改　善了抗滑性能后又运行２５个月时，雨天交通事故　仅占１１．５　，比处置前几乎减少２／３。因此，改善　被磨光的混凝土路面的抗滑性能对减少雨天交通　事故产生了明显的效果。　３隧道路面在特殊条件下的安全性调查　隧道路面在特殊条件下的安全性调查主要是　对隧道火灾事故的调查。统计数字表明，随着公　路隧道数量增加，其火灾也日益增多。国内目前　还缺少这方面的数字统计。在国外，如日本１９８６　年进行了统计，结果表明，高速公路隧道内的火灾　事故比率为每１亿车・ｋｍ发生０．５起。另外，德　国对汉堡连接联邦高速公路的易北河隧道初期运　营情况也进行了统计，报告表明隧道中平均每月　发生一次车辆起火事故。从上述结果可以看出，　隧道火灾事故随着高速公路的延伸而增多，其机　率随着隧道长度和通行车辆的增加而增加。国内　外很多隧道也发生了相当严重的火灾事故，造成　巨大的财产和生命损失。　近半个世纪以来，隧道火灾带给人们的损失　是十分严重的。表１简要列出了世界上发生的一　些隧道事故。　表１隧道火灾事放简表　近年来国内也发生过几次隧道火灾事故：　１９９８年７月７日福建盘陀山第二公路隧道因货　车起火发生火灾；１９９９年浙江大溪岭隧道发生火　灾；２００２年１月，一辆满载皮鞋、打火机和透明胶　水等杂物的东风大货车，行至猫狸岭隧道左洞距　隧道出口７８０　ｍ附近时发生火灾，整个火灾持续　２　ｈ，中断交通１８　ｄ；２００６年在浙江温州温瞿公路　天长岭隧道和３１９国道黔江段的正阳一号隧道又　分别发生火灾事故，造成巨大的直接与间接经济　损失。　当隧道内发生火灾时，由于其相对封闭的　环境导致隧道内温度急剧升高，一般在起火后　的４～１０　ｒａｉｎ内，温度即达到最高（１　０００℃）以　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第４期　屈言宾　赵永利：公路隧道路面安全性调查与分析　上。尤其是沥青混凝土隧道路面，高温下沥青燃　烧也会产生大量的烟雾，未经稀释的烟雾中的有　毒气体和微尘比高温对人体的危害更大。另外隧　道火灾蔓延迅速，据德ＧＭＴ现场火灾实验表明，　隧道内一旦起火，火灾时隧道内的温度有一个急　剧增加的过程，轿车起火后不到１０　ｍｉｎ就会形成　大火。同时当车辆由外面高速路上进入隧道后，　横断面变小，车辆间距变短，若前面发生交通事　故，后面车上的驾驶员不易发现，容易产生追尾造　成交通堵塞。　隧道火灾发生的原因是多方面的，归纳起来　主要有以下几点：　（１）车辆本身发生火灾引起隧道火灾。引起　车辆着火的原因主要是线路老化或者发动机部位　有混合气体泄漏，从而引起短路着火或者汽化器　着火。如１９６４年日本关门隧道大火就是汽车电　气线路故障引起的。　（２）货物着火引起隧道火灾。当载有易燃或　易爆物品的车辆经过隧道时，这些货物自燃或遇　到明火而发生燃烧。如１９４９年美国纽约“霍兰”　隧道火灾，就是由于货物着火引起的。　（３）车辆撞击起火。隧道内空间相对较小，　比较昏暗，能见度较低，容易发生车辆相撞事故。　如１９７８年荷兰凡尔逊隧道火灾，１９７９年日本烧　津隧道火灾，都是由于在隧道内发生交通事故、车　辆互相撞击引起的。　（４）隧道内电气线路或电器设备短路起火。　近年来交通密度增大，危险品运输量增多，车辆行　驶速度加快，隧道的数量和长度在不断增加是隧　道火灾发生的一个诱因。　当隧道内发生火灾时，由于隧道相对封闭的　环境，短时间内就能达到较高的温度，并产生大量　的有毒烟雾，火势蔓延的范围迅速扩大，造成巨大　的损失。　４隧道路面耐久性调查　隧道路面的耐久性调查是指对隧道路面可保　持必要服务水平条件下的使用寿命的调查。隧道　在投入使用后，路面要经受环境因素、行车荷载以　及隧道洞体设计、地质结构等因素的综合作用，另　外由于各方面的原因，我国在隧道内路面结构和　材料设计方面的研究还比较薄弱，也没有专门的　规范和指南可供参考，大部分隧道内路面结构都　是根据以往的经验而定，未经过专门的计算与设　计。随着使用年限的增加，隧道路面会发生各种　形式的病害，主要表现为路面滑溜类、路面裂缝、　隧道路面水损坏及表面变形等。病害的出现将直　接影响隧道路面的服务品质，从而降低隧道路面　的安全性和通行能力。　调查结果显示，虽然早期修建的水泥混凝土　隧道路面结构性能较耐久，但其表面使用品质衰　减较快，对行车安全造成很大的影响；为了提高其　表面抗滑性能，一般在原水泥混凝土路面上加铺　一层沥青混凝土，但使用２～３年就出现很明显的　反射裂缝；由于隧道是一个相对封闭的环境，内部　环境温度变化幅度较小，隧道内沥青路面的使用　环境明显优于普通的高速公路，因此更能发挥沥　青路面的优势，但也对隧道沥青路面提出抗滑和　耐久性的要求。　５　结语　（１）隧道内湿度较大，车辆的渠化程度高，因　此路表的构造深度衰减较快，常呈湿滑状态，水泥　混凝土隧道路面不利于行车安全，沥青路面越来　越受到重视，为更多工程采用。　（２　隧道内由于相对封闭，隧道火灾导致洞　内设施和结构的严重毁坏。由于沥青混凝土隧道　路面具有可燃性，因此对阻燃沥青隧道路面的研　究受到普遍重视。　（３）隧道路面独特的工作环境，内部环境温　度变化幅度较小，隧道内沥青路面的使用环境明　显优于普通的高速公路，因此更能发挥沥青路面　的优势，但是也对隧道沥青路面提出抗滑和耐久　性的要求。　参考文献　［１］何家祥．马璐．邓卫东．高速公路隧道交通安全问　题及对策分析［Ｊ］．公路交通技术２００６（３）：ｌ　３４一ｌ３６．　Ｅ２３王超．刘　成．公路隧道交通事故发生机理及预　防对策［Ｊ］．山东交通科技，２００６（３）：７－９．　［３］杨　轸，郭忠印．隧道路面抗滑性能测定及其对行　车安全影响分析［Ｊ］，重庆交通学院学报．２００６（６）：　４０－４４．　［４］　陈建勋，罗彦斌，姜久纯．运营公路隧道安全评估　［Ｊ］．现代隧道技术，２００６（４）：７ｌ一７４．