摘要：结合隧道进出口内外结构、材料、环境等差异，分析对比目前高速公路隧道进出口的常用路面结构、过渡段路面结构特点。通过对路面结构进行比较，总结隧道内外路面结构特有病害以及相关病害预防措施，进而确保车辆在隧道过渡段的行驶安全。
关键词：隧道进出口；路面结构；病害预防措施
0引言
随着我国交通建设的大力发展，公路隧道建设发展迅速[1]。公路隧道建设目前也由发展期逐渐转为运营期，早期建设的隧道暴露出一些建设初期的不足，例如，隧道进出口处的路面出现不均匀沉降、裂缝、推移和拥包等病害，而造成这些病害的主要原因是工程设计人员对路面结构、材料、温度、湿度等隧道内外环境因素考虑不周[2-4]。同时，由于隧道进出口光线照射不均，驾驶员视野、车辆速率也会发生变化，进出口路段受到的动载作用大小、作用方向发生剧变，从而引起过渡段较为特殊的病害发生。因此，有必要总结工程设计经验，分析目前公路隧道建设面临的技术难题，推动隧道工程更好地发展。
综上所述，本文从隧道工程设计因素出发，结合国内常用的进出口路面结构，分析其路面病害，并提出相关预防措施，以便我国路面结构及材料能够更好地适应现代交通的需求。
1隧道进出口路面设计考虑因素
相对于公路宽敞、开放的环境，隧道则是一个相对封闭、空间狭小的管状环境。长隧道内的环境是相对恒温的，温度波动较小，而隧道外的环境受气候影响在一天中的波动较大。一般而言，我国隧道内的路面采用的大都为水泥路面结构，隧道外的高等级路面大都为沥青路面结构。本文研究的隧道进出口是从隧道外的沥青路面过渡到隧道内的水泥路面结构，在此过渡过程中，路面结构处于两种不同外界环境中。这里的外界环境主要包括温度环境、水环境和光线等。由此造成隧道进出口处内外路面结构及材料存在明显的差异，主要表现如下：
（1）隧道进出口内外路基和路面结构差异
隧道内的路基以岩石路基为主，隧道外的路基一般为土基，但土基在强度和刚度方面远逊于岩石路基。因此，造成隧道进出口处的路基因车辆荷载产生的应变不同，导致不均匀沉降现象的产生。同样的，隧道进出口内外的路面结构不同，路面的整体承载力和抗变形能力就会不同，致使公路与隧道连接处产生不均匀沉降的现象，从而造成错台。
（2）隧道进出口内外路面材料差异
当隧道进出口的路面材料不同时，这两种路面与车辆轮胎的摩擦系数也会不同，导致车辆行驶到进出口交界处时，路面的摩擦系数瞬间发生变化，严重时会造成车辆侧滑影响行车安全。尤其是雨天，雨水使路面摩擦系数下降，加大了隧道内外的路面摩擦系数差距，从而引起交通事故。所以，隧道内外应采用摩擦系数相近的路面材料。
（3）隧道进出口内外的温度环境差异
隧道内路面处于半封闭环境中，不受自然环境的影响，全年气温比较稳定，温度变化幅度小，路表温差也不大。而隧道外路面经受着自然环境的影响，年气温变化较大。当隧道进出口存在较大的温差形成热对流时，对进出口交界处路面的损害较大，如果设计不当，长期使用后，将加快进出口交界处路面材料老化速度。
（4）隧道进出口内外的水环境差异
雨水会因车轮携带或者沿道路纵坡流入隧道内，因此，在进出口的过渡段路面易在冬天产生结冰，夏季产生积水，使路面表层结构遭到破坏或车辆打滑，危及行车安全。
（5）隧道内外视野和光线差异
隧道是一个封闭的环境，隧道外光线与隧道内光线差别很大，驾驶员会因为光线突然变化产生不适。因此会对驾驶员造成紧张心理，导致汽车驶入或驶出隧道时发生交通事故的概率升高。
2隧道进出口路面结构
2.1隧道进出口路面设计特点
为适应车辆在隧道进出口路段的行驶变化，确保过渡段路面结构能为车辆的行驶提供良好的条件，有必要对隧道进出口路段特殊复杂环境进行路面结构设计，因此，在路面结构设计时需要考虑以下几点。
（1）提供良好的隧道进出口内外路面结构的刚度过渡。良好的路面结构过渡段设计可以最大限度地减少隧道内外结构间变形的差别。
（2）隧道进出口内外路面抗滑性及表面平整性能保持一致性。隧道进出口是车辆频繁减速刹车或加速的路段，车轮对路面的磨耗作用要大于一般路面，因此要求隧道进出口路面抗滑能力要高于一般路面，且进出口内外路面的摩擦力能够保持一致。此外，为减少车辆行驶的阻力，需保证隧道进出口路面的平整性。
（3）隧道内外路面过渡段的路面环境尽量保持一致。气候、环境因素都会影响行车安全，因此，在选择路面结构时应充分考虑以上的路面环境影响因素。
2.2隧道进出口内外路面的主要结构类型
2.2.1隧道内路面结构
目前，隧道内常用的路面结构有水泥混凝土路面和PCC-AC复合路面。水泥混凝土路面结构的主要优点有：水稳定性好、承载能力强、颜色浅亮对照明有利。但水泥混凝土路面结构的后期维修会比较困难。而复合式路面结构兼顾了沥青面层的功能性与水泥混凝土路面的结构性能，提高了行驶舒适性，并降低了刚性面层受到的荷载应力和温度的影响。此外，复合式路面对下层材料的要求也可适当放宽，可采用较低标号水泥和地方非规格集料等，也可不考虑水泥混凝土面板的抗滑、耐磨要求。如山东的穆陵关隧道、鹁鸽岩隧道的路面采用的就是复合式路面结构。
2.2.2隧道外路面结构
隧道外的路面结构以沥青路面结构为主。为了与隧道内的路面结构平衡，现在多采用半刚性基层沥青路面作为隧道外的路面结构。其中沥青层厚度一般为15～18cm，表面层大多采用SMA材料，基层一般采用水泥或石灰粉煤灰等无机结合料稳定粒料，底基层一般采用石灰土。
2.2.3隧道内外过渡段路面结构
隧道进出口过渡段是隧道入口方向隧道外300m至隧道入口方向隧道内190m，隧道出口方向隧道内170m至隧道出口方向隧道外200m。相比于长隧道，隧道进出口过渡段短于隧道的两个端口位置，通风、排气较为通畅，因此对进出口的火灾问题考虑较少，路面结构设计时主要考虑过渡段路面特点与隧道内外路面结构类型，建议隧道进出口路面选择舒适性良好、抗滑性能良好、结构一致、后期维修方便的复合式路面。
3隧道进出口路面病害及预防措施
3.1隧道进出口路面特有病害
（1）不均匀沉降
造成不均匀沉降的原因有两方面，首先是施工操作过程中，未将隧道下卧土基压实。当隧道纵向距离较长时，隧道会跨越不同性质的土层，在行车荷载长期作用下，不同土层会发生不同程度的固结沉降，特别是在隧道进出口处，动载作用的激增导致过渡段沉降更大。另一方面是隧道进出口处的路面设计问题，由上述介绍可知，进出口路面结构、材料、路基均不相同，其承载能力、刚度也不尽相同，在行车荷载、内外环境差异长期作用下，使隧道过渡段路面发生差异沉降。当车辆在不均匀沉降的过渡段高速行驶时会发生跳车现象，严重影响行车安全，甚至影响整个隧道安全。
（2）推移和拥包
推移和拥包是沥青混凝土路面的常见病害，在隧道进出口处更是无法避免的。目前，隧道进出口过渡段常用结构为沥青面层+水泥混凝土板（白+黑）组合形式，由于水泥板受刚度的影响，车辆的通行使结构层的拉应力远大于沥青面层的抗弯拉强度。经车轮反复碾压形成车辙，致使沥青路面的黏结性被破坏，进而导致推移和拥包的产生。
（3）裂缝
隧道进出口过渡段极易产生裂缝等病害。根据调查可知，隧道内外路面结构均不相同，且与过渡段相接。由于内外路面结构基层刚度的不同，行车荷载下使其承载能力不同，两结构累计变形程度也不同，最终导致出现横向裂缝、纵向裂缝或网状裂缝。同时，在降雨天气条件下，雨水通过裂缝渗入路面结构层中，在动水压力的作用下加速了结构层瓦解失强，降低了隧道进出口过渡段的承载能力。3.2隧道进出口路面病害预防措施
（1）提高隧道内外道路平顺性
道路平顺性是道路线形组合设计的评价标准之一，良好的视觉柔和度和线路布置对隧道进出口的安全性与耐久性具有重要作用。同时，考虑隧道平顺度主要是由于隧道内外路面结构、材料的差异性，在行车荷载作用下易产生不均匀沉降、车辙等病害。因此，可将平顺性理念引入隧道进出口处过渡段，使路面结构刚度连续，不会由于结构层刚度突变而产生跳车现象，减少进出口处路面病害以及交通事故。除了要有路线平顺度，还要有路面结构材料的平顺度，极大限度地减少承重层刚度的骤变，从而确保隧道进出口安全稳定[5]。
（2）增强隧道进出口路面抗滑性
由于车辆在隧道进出口路段处会发生频繁减速和加速现象，以及隧道进出口处环境（温度、湿度、照度、噪声、路面污染物等）的影响，使路面裸露的集料逐渐被磨光、磨平，则对路面的抗滑性和表面平整度要求更高。当隧道存在长大纵坡、弯道较多时，对路面与轮胎之间的摩阻系数有较高要求，良好的抗滑性是极其重要的。当隧道外部路段为抗滑性较好的沥青路面，隧道内部路面为抗滑性较低的水泥混凝土路面，车辆高速行驶通过隧道进出口时，由于抗滑性能的骤变，车辆极易发生侧翻，则隧道内外路面摩阻系数不应相差过大。在降雨季节，隧道外轮胎与路面形成水膜，降低了车轮与路面的附着能力；当车辆进入隧道内部时，隧道内外路段雨水湿度不同，较高的抗滑性能会使车辆减速，进而引起车辙。因此，可设置彩色抗滑路面。彩色抗滑路面技术是将高分子树脂黏合剂涂抹在路面上，可增大摩阻系数及减少刹车距离，其高效的抗滑性能可大幅减少侧翻事故的发生。
（3）隧道进出口路段地质处理
从地质结构角度出发，我国分布着大量工程性不良的黏性土，若隧道进出口路段地质存在差异性，如红黏土、膨胀土等高塑性黏土，其具有遇水膨胀、失水收缩等特点，极易发生泥化、软化或者开裂变形等现象。隧道过渡段是由三种不同类型的路面结构组成，当其土基不同，在动水压力作用下会发生不均匀沉降，产生反射裂缝，严重影响进出口处路面稳定性、耐久性等。
4结语 www.pingkanwang.com
针对隧道进出口处路面出现的不均匀沉降、裂缝、推移等病害，鉴于目前隧道进出口常用路面结构特点，在优化设计中，除了要考虑路面结构、材料、温度环境、水环境、光照环境等，更要注重刚度过渡、抗滑性、平整度等因素，切实抓好施工、设计中的每个环节。通过总结施工、设计经验，对隧道进出口处路面病害进行控制，提高隧道工程的建设质量。
参考文献：
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[2]高静，王瑜，姚殿梅.隧道进出口过渡段长度与位置分布探析[J].西部交通科技，2011，47（6）：31-34.
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[5]徐国英，薛大兵，姚新民，等.不同等级路面下车辆行驶平顺性分析[J].山东工业技术，2017，248（18）：246，298.
