城市道路瀝青路面水損壞的影響因素與養(yǎng)護(hù)對(duì)策

汪建新

摘要：城市道路瀝青路面水損壞對(duì)路面的安全性能影響很大，本文從水的來(lái)源與交通量過(guò)大和重載方面分析了城市道路瀝青路面水損壞的影響因素，并針對(duì)性的探討了相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：水損壞 瀝青路面 城市道路

0 引言

水損壞的范疇較寬，一般認(rèn)為只要是路面結(jié)構(gòu)層透入水后使路面產(chǎn)生的早期破壞現(xiàn)象，都可稱為水損壞[1][2]。主要表現(xiàn)為水使瀝青膜從集料表面脫落，失去附著力的過(guò)程，對(duì)城市道路瀝青路面的安全性能影響很大。本文對(duì)城市道路瀝青路面水損壞的影響因素進(jìn)行分析，探討相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)對(duì)策。

1 引起路面水損壞的水的來(lái)源

水的進(jìn)入是瀝青路面產(chǎn)生水損壞的本質(zhì)原因。引起路面水損害的水源，一般可分為以下幾個(gè)方面：

1.1 自然降水。水損壞的程度和速度與城市道路的降水量大小有密切關(guān)系。在其它條件都相同的情況下，南方多雨潮濕的城市，瀝青路面的水損壞要比半干旱地區(qū)城市(特別是干旱地區(qū)城市)嚴(yán)重得多。在降水量不大的情況下，瀝青混凝土透水但不能夠排水時(shí)，基層的沖刷、PEP漿，面層產(chǎn)生坑澗可以是一個(gè)緩慢的過(guò)程。在冰凍地區(qū)，冬季的雪水逐漸滲透入并滯留在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，一個(gè)冬季要發(fā)生多次凍融循環(huán)，結(jié)構(gòu)層材料的整體性會(huì)被部分削弱。春季化凍期間，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水會(huì)在車輛荷載作用下進(jìn)一步加速路面水損壞。

1.2 路表積水。在路面橫坡不夠或平整度不足時(shí)容易導(dǎo)致自然降水；在面表集聚，路面材料不會(huì)是絕對(duì)不透水的，在行車荷載的動(dòng)水壓力作用下，水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

1.3 中央分隔帶滲水。有些城市道路曾經(jīng)在中央分隔帶內(nèi)灌水，同時(shí)在中央分隔帶邊緣開(kāi)挖，發(fā)現(xiàn)很快就流出大量的水，由此可見(jiàn)自然降水和用于澆灌綠化植物的水容易自中央分隔帶路面結(jié)構(gòu)層間滲入到城市道路的路面內(nèi)部。

1.4 挖方路段的地下水。在挖方路段，路基兩側(cè)地下水位較高時(shí)，巖層裂隙水及毛細(xì)水自下而上滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。一般來(lái)說(shuō)，挖方路段的水損壞比填方路段嚴(yán)重，其重要原因是挖方破壞了水力平衡，使路基下方出現(xiàn)水壓力而向上涌水[3]。目前，挖方路段的大多采用漿砌片石護(hù)坡，將路堤內(nèi)的水徹底封住，路基下部的水沒(méi)有出路，損壞將不可避免。

因此在城市道路瀝青路面內(nèi)部或多或少都會(huì)存在一定量的水，面瀝青層的水是易進(jìn)不易出，在不能及時(shí)排走的情況下，危害性就更大。

2 針對(duì)水源的養(yǎng)護(hù)對(duì)策

城市道路瀝青路面的水損壞是水造成的，如果能把水封住，不進(jìn)入路面，或?qū)⑦M(jìn)入路面的水及時(shí)排走，不在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部滯留，就不會(huì)產(chǎn)生水損壞。因此，做好路面的防排水設(shè)施十分重要。解決水的辦法，一是封，二是排。從表面封水使得水從表面排走；從中面層封水，使水從上面層中排走；基層表面封水，防止水從瀝青面層下來(lái)浸泡基層；若水進(jìn)入基層，則要采用排水式基層。當(dāng)路面出現(xiàn)坑槽、麻面、松散等現(xiàn)象時(shí)，除對(duì)路面進(jìn)行一般性修補(bǔ)外，關(guān)鍵是要分析水損害產(chǎn)生的原因，并找出水源采取相應(yīng)的措施。

2.1 路表水引起路面病害的養(yǎng)護(hù)措施。通過(guò)在路面結(jié)構(gòu)中設(shè)防水層盡量減少水的下滲，設(shè)排水層減少、排除、盡快疏導(dǎo)路面層間的滯水，從而防止或減少水分滯留在路面內(nèi)部，侵蝕瀝青混合料。在上面層下設(shè)置改性瀝青防水粘結(jié)層，是防止面表向下滲水的有效措施。鋪筑防水粘結(jié)層后，可以減緩路表水的下滲過(guò)程，在路表產(chǎn)生坑槽等水損害現(xiàn)象，日常養(yǎng)護(hù)即能修復(fù)。而且能夠增強(qiáng)上面層和中面層的層間粘結(jié)效果，從而使路面結(jié)構(gòu)受力更加均勻。

2.2 地下水引起路面病害的養(yǎng)護(hù)措施。路塹挖方路段或半填半挖段常有春融時(shí)融化的雪水通過(guò)裂縫和孔隙滲入路基使路基含水量上升、軟化變形、承載力降低，并滲透到基層，造成路面松散等破壞。應(yīng)在路基頂面鋪筑水穩(wěn)性好的水泥穩(wěn)定碎石層取代遇水軟化的灰土層，或采取措施引出地下水并在基層下設(shè)排水墊層，重作路面結(jié)構(gòu)層。我們?cè)趯?shí)際工程中，在裂隙水引起路面病害嚴(yán)重的挖方段就采用了如下措施：降低邊溝底部標(biāo)高，使之低于路面結(jié)構(gòu)層，路基頂面設(shè)級(jí)配碎石排水層，其上鋪筑水泥穩(wěn)定碎石，取得了令人滿意的效果。

2.3 完善排水系統(tǒng)。雨、雪水滲入路面內(nèi)部是難以避免的，但是當(dāng)瀝青層直接鋪筑在非常致密的無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料基層上時(shí)，迅速排水就比較困難。例如，在路面上鉆孔后，其中的水可以存留數(shù)天。由于各種原因，水積存于路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部時(shí)，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，一般可以考慮路面邊緣排水，即層間水可以通過(guò)路肩設(shè)置的縱向排水盲溝排出。盲溝寬度25~50cm，深度根據(jù)排水需要調(diào)整?？v向排水溝中央部分設(shè)縱向帶孔的PVC管或填充單一粒徑的碎石、多孔混凝土、砂濾層，縱向溝外面包有單向滲透的土工布，每隔十幾米或幾十米再設(shè)一橫向溝將水排至邊溝。若中央分隔帶為粉砂土，由于粉砂土本身的特性，毛細(xì)水較為活躍，大氣降水、綠化澆水等容易從側(cè)面侵入路面結(jié)構(gòu)層界面間，因此砂土段中央分隔帶防排水措施非常重要。除常規(guī)方法外，沿路面結(jié)構(gòu)邊緣鋪設(shè)防水土工布和在中央分隔帶兩側(cè)設(shè)防滲墻等方法也時(shí)有采用。

2.4 裂縫引起的水損壞。在路面裂縫產(chǎn)生后，包括縱、橫、網(wǎng)狀、塊狀龜裂以及不規(guī)則裂縫，都會(huì)為水分進(jìn)入瀝青層內(nèi)部提供更為便捷的通道，水分在瀝青面層內(nèi)部?jī)?chǔ)存和沖刷現(xiàn)象也就更為嚴(yán)重。由于裂縫的作用導(dǎo)致層間的斷開(kāi)，水分長(zhǎng)期滯留在瀝青層間，造成斷開(kāi)的瀝青層混合料的松散和剝落。路面裂縫尤其是橫向裂縫是不可避免，在路面出現(xiàn)裂縫時(shí)就采取及時(shí)有效的灌縫措施是非常必要的。為了防止裂縫在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的貫通，在路面結(jié)構(gòu)中鋪設(shè)應(yīng)力吸收層或設(shè)置過(guò)渡層，對(duì)延緩路面病害的發(fā)展是非常有效的。

2.5 動(dòng)水壓力導(dǎo)致的水損壞。城市道路中在快速行車或重載貨車作用下，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)水壓力，使得水分透過(guò)孔隙較大的表面層進(jìn)入面層內(nèi)部。高孔隙水壓力產(chǎn)生的高速水流會(huì)對(duì)瀝青混合料產(chǎn)生直接的沖刷作用，一旦瀝青剝落，細(xì)料被帶走，反復(fù)的沖刷作用會(huì)使瀝青混合料的不連通孔隙，變成連通孔隙，使路面逐漸形成空洞和凹陷，進(jìn)一步破壞結(jié)構(gòu)的整體性，使破損范圍不斷擴(kuò)大，嚴(yán)重降低路面的使用性能[2]?？紫端畨毫υ酱?，對(duì)路面的破壞越嚴(yán)重。因此對(duì)這類型的破壞須采取兩種極端的養(yǎng)護(hù)方法，第一種是采用絕對(duì)密實(shí)不進(jìn)水的罩面層，同時(shí)設(shè)置層間防水措施，但必須充分考慮表面層的抗滑性能和高溫性能；第二種是采用OGFC等排水型路面加防水層的養(yǎng)護(hù)方法，保證水分在進(jìn)入面層后能夠自由流出，避免產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)水壓力。

3 交通量過(guò)大和重載引起的水損壞和養(yǎng)護(hù)對(duì)策

交通荷載是城市道路產(chǎn)生水損壞不可忽視的外因，而在交通量大的城市道路上，路面承受動(dòng)水沖蝕作用的時(shí)間較長(zhǎng)，更容易導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的水損壞。從力學(xué)的角度分析表明，隨著交通荷載的增大，路面結(jié)構(gòu)在各個(gè)方向的受力都直線增大，直接導(dǎo)致路面的疲勞破壞。重載和水的共同作用更會(huì)加速路面的破壞，在路面剪應(yīng)力超過(guò)路面的抗剪切極限強(qiáng)度時(shí)會(huì)導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。交通量增大還會(huì)引起早期裂縫、成為水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的通道，加快病害的發(fā)展。養(yǎng)護(hù)對(duì)策：現(xiàn)在從中央到地方都已經(jīng)開(kāi)展重視“治超”問(wèn)題，開(kāi)始采取了一系列的措施。但是，治超立法和汽車改型并不是短時(shí)間內(nèi)可以解決的問(wèn)題。針對(duì)當(dāng)前一些城市道路日益嚴(yán)重的超載現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)大力研發(fā)城市道路超載車輛的查詢系統(tǒng)，以全面掌控違法貨車的信息。針對(duì)重載車輛對(duì)城市道路造成的破壞，應(yīng)加大處罰力度，制定嚴(yán)厲的處罰政策，以爭(zhēng)取杜絕城市道路中貨車的超載行為。同時(shí)針對(duì)在不同使用環(huán)境下，瀝青路面承受行車荷載的能力不同，在長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)觀察的基礎(chǔ)上確定不同環(huán)境下路面可以承受的荷載能力，在夏季特別高溫的時(shí)段封閉部分路段的貨車交通，或管制一些大型貨車通行；在雨季來(lái)臨前進(jìn)行全面疏通水路和修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)工作，同時(shí)根據(jù)路面溫度和雨水狀況，管制大型貨車的通行。

4 不同水損壞階段的養(yǎng)護(hù)對(duì)策

在水損壞的早期階段，路面只有輕微且小面積的麻面，點(diǎn)狀的坑槽較少，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的坑槽修補(bǔ)和灌縫，這種日常養(yǎng)護(hù)對(duì)水損壞起到了最基本的預(yù)防作用。當(dāng)瀝青路面正常使用一段時(shí)期后，路面開(kāi)始出現(xiàn)松散、損失小骨料的現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生許多細(xì)微裂縫。早期的細(xì)微裂縫的寬度一般小于5mm沒(méi)有豎向變形，但不屬于正常的溫縮裂縫，而是瀝青混凝土受水侵蝕后出現(xiàn)了瀝青與集料的剝離、瀝青也表現(xiàn)出了初步老化現(xiàn)象而造成的。裂縫發(fā)展速度較快，鉆孔取出的芯樣往往在中下面層有較大的孔洞。這一時(shí)期的路面處于基本完好的狀態(tài)，此時(shí)實(shí)際測(cè)得的瀝青路面質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)如彎沉、平整度、抗滑等雖然較高，評(píng)價(jià)等級(jí)一般為優(yōu)。但水損壞快速發(fā)展的條件如大空隙率、高裂隙率已經(jīng)具備，如果沒(méi)有對(duì)上述微小病害及時(shí)處理，這些病害在一個(gè)雨季后將明顯擴(kuò)大，導(dǎo)致明顯的龜裂、坑洞、推移等病害，需要對(duì)路面進(jìn)行全面封水[4]。輕微的水損壞得不到有效治理必然會(huì)繼續(xù)發(fā)展，尤其是路面既有裂縫較密集時(shí)會(huì)加快、加深發(fā)展程度，出現(xiàn)少量的卿漿、坑槽。變形類的損壞有輕微沉陷、擁包、車轍深度一般小于15mm(瀝青混凝土油石比較高、渠化交通嚴(yán)重、高溫天氣集中路段車轍較大)。路面抗滑性能變差，路面狀況指數(shù)降低，平整度也有所下降，治理措施應(yīng)注重恢復(fù)表面行駛功能，常規(guī)的處理方法是對(duì)路面進(jìn)行統(tǒng)刨，然后進(jìn)行熱瀝青罩面，采用超薄罩面可以提高路面使用性能，延長(zhǎng)路面使用壽命，同時(shí)在薄層罩面下面設(shè)置防水粘結(jié)層，可以預(yù)防進(jìn)一步的水損壞，提高路面整體承載能力。在交通量較少時(shí)采用稀漿封層、微表處等措施能夠恢復(fù)路面平整度和抗滑性能，并能夠有效阻止裂縫及龜裂的進(jìn)一步擴(kuò)散。

當(dāng)表面裂縫較寬、在輪跡帶位置出現(xiàn)沉陷漿，路面出現(xiàn)少量網(wǎng)裂、沉陷時(shí)，說(shuō)明路面結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到一定的影響。個(gè)別破壞嚴(yán)重路段的代表彎沉值一般接近設(shè)計(jì)彎沉，破損狀況較為嚴(yán)重。此時(shí)應(yīng)根據(jù)路面檢測(cè)指標(biāo)和實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行特定功能的罩面，并徹底處理已經(jīng)產(chǎn)生的路面破壞，減少舊路病害對(duì)新加鋪層的影響。

當(dāng)水損壞發(fā)展到后期，路面破壞一般是各種破壞因素(水損壞、路基或路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足等)共同作用、各種病害交叉發(fā)展的結(jié)果，瀝青混合料性能變差，半剛性基層強(qiáng)度降低，路面表現(xiàn)為沉陷、大面積不規(guī)則裂縫、網(wǎng)裂，此時(shí)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，必須對(duì)面層甚至基層進(jìn)行挖補(bǔ)，開(kāi)展全面的大修。

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