公路水損壞及防治措施探討

劉衛(wèi)杰 張躍東

（河南省交通建設(shè)工程有限公司，河南 鄭州 450052）

1 前言

據(jù)國(guó)內(nèi)的大量路面損壞狀況調(diào)查和路面使用經(jīng)驗(yàn)表明。由于公路運(yùn)輸?shù)娜諠u繁忙、里程的延伸及車(chē)輛荷載的日以增大，瀝青路面的水損害情況日益加劇，造成一個(gè)嚴(yán)重的公路路面病害問(wèn)題。本文對(duì)公路水損壞提出了防治措施。有利于改善了路面的使用功能以其使用壽命。

2 公路早期損壞的類(lèi)型

我國(guó)公路路基路面存在的較為普遍的早期損壞現(xiàn)象，總體可歸納為以下幾類(lèi)：

瀝青面層早期損壞：車(chē)轍、泛油、松散、坑槽、水損害破壞；水泥混凝土路面斷板、折角、接縫跳車(chē)；橋面鋪裝局部破損；結(jié)構(gòu)物連接不順暢、橋頭及接縫跳車(chē)；路基沉降，如軟土路段、高填土路堤、半填半挖路段的沉降和開(kāi)裂；高邊坡滑塌。對(duì)于以上這些造成公路的早期損壞，在很大程度上是由于施工管理混亂，不嚴(yán)格按照規(guī)范施工造成的。但也不排除其他原因，如：規(guī)范本身的原因，設(shè)計(jì)的原因，汽車(chē)的嚴(yán)重超載等。這些損壞大多發(fā)生在雨季，基本上都與水有關(guān)系，損壞路段往往存在壓實(shí)不足和排水不良問(wèn)題。

瀝青路面作為一種無(wú)接縫的連續(xù)式路面，因其具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，能適應(yīng)各種行車(chē)荷載，且行車(chē)平穩(wěn)舒適，噪聲低以及便于維修的特點(diǎn)，在我國(guó)公路鋪筑中占有一定的比例。所謂瀝青路面水損害，主要是指滲透入瀝青路面的自由水分在溫度變化及車(chē)載負(fù)荷的作用下，逐步侵入瀝青與集料的界面上，導(dǎo)致瀝青膜從集料表明剝離以及集料之間的黏結(jié)力喪失而發(fā)生路面破壞的過(guò)程。其危害主要形式表現(xiàn)為：①網(wǎng)裂、變形和坑洞。滲入路面的降雨或路面積水長(zhǎng)期滯留在繼承頂面，浸泡和沖刷半剛性繼承混合料表層的細(xì)集料，形成灰漿，在行車(chē)荷載作用下，灰漿通過(guò)瀝青面層空隙被擠壓出路表，出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。若數(shù)量較少，則引起路面的變形和網(wǎng)裂；如數(shù)量過(guò)多，則可能形成坑洞現(xiàn)象等。②松散、坑槽。滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的自由水可使瀝青及集料之間的粘結(jié)力減弱，從而導(dǎo)致瀝青混凝土強(qiáng)度逐漸降低，直至完全松散。在行車(chē)論幾下易產(chǎn)生壓縮變形，甚至產(chǎn)生剪切變形，輪下的瀝青混凝土向外側(cè)擠出，使輪跡帶下陷，同時(shí)其兩側(cè)鼓起，形成嚴(yán)重的坑槽，極大地影響路面的交通運(yùn)輸。③泛油和油斑。泛油和油斑這種病害產(chǎn)生的主要原因是混合料離析。粗集料和細(xì)集料分別集中于鋪筑層的某些位置，使瀝青混凝土不均勻，導(dǎo)致集料和瀝青分離，瀝青集中到一處形成泛油和油斑。

3 瀝青路面水損壞的原理機(jī)制及原因

3.1 瀝青路面誰(shuí)損壞的原理機(jī)制

3.1.1 水降低瀝青和集料之間的粘附力及粘結(jié)力

依據(jù)極性理論，瀝青可以理解為表面活性物質(zhì)在非極性碳?xì)浠衔镏械娜芤?。瀝青和各集料等經(jīng)過(guò)一定級(jí)配形成混合料之后，粘附于各種石料表面形成吸附層。水損害有可能是從瀝青面層的下面層開(kāi)始的。由于水分進(jìn)入瀝青路面，滯留在基層上面，瀝青面層的下面層又往往是空隙率較大的瀝青碎石或Ⅱ型瀝青混合料，空隙中充滿(mǎn)著水分，給瀝青路面水損害造成了潛在的威脅。所以在集料與瀝青膜剝離、發(fā)生松散后，瀝青混合料不再成一個(gè)整體，集料在荷載作用下對(duì)基層表面產(chǎn)生撞擊，基層的粉質(zhì)部分如水泥、石灰、粉煤灰以及土質(zhì)部分便成為稀漿，通過(guò)路面的縫隙向上擠出，在瀝青路面上可以看到白色的唧漿，面層可見(jiàn)局部的龜甲狀裂縫，這是瀝青路面水損害最明顯的標(biāo)志。當(dāng)瀝青路面上出現(xiàn)一塊塊泛白色的網(wǎng)狀裂縫區(qū)的時(shí)候，下面層已經(jīng)成為瀝青膜完全脫落的松散集料，坑槽已不可避免。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。黏附力和黏結(jié)力的損失相互影響，共同造成水損害及導(dǎo)致其惡化。

3.1.2 路面內(nèi)部動(dòng)力水壓的沖刷破壞

降落路面的雨水大部分經(jīng)路面的橫坡和縱坡排走，但亦有相當(dāng)一部分通過(guò)路面的空隙、接縫等滲透入路面結(jié)構(gòu)之內(nèi)。若路基及路面下層為透水性較低時(shí)，滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的自由水便無(wú)法滲出，被強(qiáng)迫形成滯留水，長(zhǎng)期浸泡和沖刷基層材料中的結(jié)合料，使之形成灰漿而被擠壓處路面，降低了瀝青路面的強(qiáng)度及承載力。從而降低瀝青路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，從而產(chǎn)生各種形式的破壞。

3.2 瀝青混凝土水損害的原因

3.2.1 設(shè)計(jì)角度分析

造成瀝青路面誰(shuí)損害破壞的主要原因之一是瀝青混合料空隙過(guò)大，設(shè)計(jì)的時(shí)候，有時(shí)為了考慮瀝青路面的抗滑性能，保證路面行車(chē)有一定的構(gòu)造深度，混合料沒(méi)計(jì)空隙率一般都在60%以上，而據(jù)有關(guān)資料介紹，孔隙率在8%-12%之間，路面水最容易浸入面層混合料內(nèi)部自由流動(dòng)，再加上車(chē)輛荷載的反復(fù)作用，面層中的水產(chǎn)生壓動(dòng)力，這部分水逐漸侵入瀝青與集料的界面上，使瀝青膜漸漸地從集料表現(xiàn)脫離，最終導(dǎo)致瀝青與集料之間的黏結(jié)力喪失造成水損害破壞。

3.2.2 施工角度分析

瀝青面層混合料的壓實(shí)度不足是導(dǎo)致水破壞的最直接原因。壓實(shí)度越高瀝青混合料嵌鎖越緊、越密實(shí)，實(shí)際孔隙率就越小。但往往在實(shí)際施工中，由于壓力機(jī)具故障、操作不規(guī)范、碾壓不均勻、碾壓遍數(shù)不夠、碾壓控制不好，造成地方壓實(shí)度不足，而且有時(shí)為了片面追求

平整度。忽視了壓實(shí)度。最終導(dǎo)致面層混合料壓實(shí)度不足?？紫堵蔬^(guò)大，帶來(lái)水損害破壞。

3.2.3 排水設(shè)施分析

搞好路面排水設(shè)施，對(duì)保證公路的使用性能和使用壽命具有十分重要的作用，排水是指水滲入面層后，應(yīng)使其迅速排出。這就要求基層應(yīng)擁有足夠的孔隙率用以供應(yīng)排水的需要和簡(jiǎn)歷完整的排水通道。

4 公路水損害的防治措施

就目前瀝青路面而言，雨水透入瀝青面層往往是不可避免的，既然瀝青路面的水損害是來(lái)源于瀝青膜從集料表面的剝離，其條件是水分介入到瀝青與集料界面上，改變了瀝青、集料與水分的關(guān)系所造成的。那么，排除結(jié)構(gòu)因素，預(yù)防水損壞的關(guān)鍵就要通過(guò)下面幾點(diǎn)途徑來(lái)解決：

4.1 堵水

堵水主要包括幾個(gè)方面：一是改造中央分隔帶，鏟除草皮，鋪設(shè)水泥預(yù)制塊，并用砂漿勾縫，減少?gòu)闹醒敕指魩B入結(jié)構(gòu)層的水量；二是加強(qiáng)對(duì)各種接縫、斷板裂縫的重新灌縫工作，保證板塊接縫和斷板裂縫的密封效果。此處尤其應(yīng)注意灌路肩與路面間的接縫，因?yàn)榇私涌p已被沖刷成一個(gè)較嚴(yán)重的進(jìn)水通道。接縫的灌縫工作應(yīng)在下面介紹的灌漿穩(wěn)板工作完成之后進(jìn)行。

4.2 灌漿穩(wěn)板

灌漿穩(wěn)板的主要作用：一是填充作用；二是堵水作用；三是提高抗水沖刷能力。

4.2.1 填充作用

灌漿可以填充板底脫空、穩(wěn)定層粒料空隙、大粒徑粒料周邊的空洞、各種裂縫等，擠占自由水存在的空間，恢復(fù)板快均勻支撐，有效仰制病害的進(jìn)一步發(fā)展，避免板快斷裂和破碎。

4.2.2 堵水作用

灌漿可以將路面接縫、裂縫、中央分隔帶和邊溝等滲水縫隙堵住，減輕地表水向板底的滲入。同時(shí)，灌漿形成一層密實(shí)的封水層，有效地抑制毛細(xì)孔地下水的滲透軟化，與路面板接縫灌縫結(jié)合，有效減輕水泥混凝土路面板水破壞的程度。

4.2.3 提高抗水沖刷能力

灌漿可以使水泥漿滲透進(jìn)基層的微孔隙，形成致密的較高強(qiáng)度的結(jié)石體，并在脫空處形成一層高強(qiáng)度耐沖刷的水泥砂漿層，大大提高了原有基層材料的抗水沖刷能力。

4.3 邊緣排水

經(jīng)過(guò)上述兩種措施的處治，在一定程度上減少了結(jié)構(gòu)層中的自由水，但結(jié)構(gòu)層中依然存在著較多的自由水，這些水如不能很好地排出，水損害就依然存在。為此我們?cè)黾恿诉吘壟潘胧?，邊緣排水施工按如下方法進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

在公路的早期破壞中，水損害發(fā)生后使得瀝青從集料表面脫落，從而使路面出現(xiàn)松散、剝落、坑洞等病害，嚴(yán)重危害道路的使用性能。水對(duì)瀝青路面的滲透導(dǎo)致唧漿，加速路面不規(guī)則裂縫、坑槽的形成與發(fā)展，并導(dǎo)致路面下陷，是路面早期破損的主要原因之一。因此，只有解決好公路水損壞及其防治的問(wèn)題，才能大幅度提高公路的使用壽命和行車(chē)舒適度。

[1]王金龍.瀝青路面水損壞及防治措施研究[J].濰坊學(xué)院學(xué)報(bào),2009,(02).

[2]葉志成,朱朝輝.瀝青路面早期水損壞的原因分析[J].安徽建筑,2005,(04).