淺談城市道路與橋梁的防水問題

馬永軍

（內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

淺談城市道路與橋梁的防水問題

馬永軍

（內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

近年來由于我國城市道路和橋梁的大量興建，對城市道路和橋梁結(jié)構(gòu)防水技術(shù)的研究已提到議事日程上來.主要針對城市道橋漏水，導(dǎo)致道橋結(jié)構(gòu)腐蝕嚴重，從而影響道路和橋梁的安全度和耐久性.目前我國大部分道路工程在設(shè)計過程中均考慮了防水措施，如：改善面層粒料級配(將瀝青碎石混合料改進為瀝青混凝土)，并做乳化瀝青下封層等.從使用情況來看，隨著使用期的增長，面層逐漸開裂，雨水滲入，在車輛的反復(fù)碾壓下出現(xiàn)松散、積泥現(xiàn)象，最終使路面遭到破壞.因此，當前關(guān)注和提高道路路面的防水、排水能力是極為重要的.在道路工程建設(shè)中，使用復(fù)合防水卷材不但能夠保證道路工程防水質(zhì)量、同時還能加快工程施工進度，大大地降低了建設(shè)單位的使用投資，也可以產(chǎn)生良好的社會效益與經(jīng)濟效益.

城市道路；橋梁結(jié)構(gòu)；防水技術(shù)

1 緒論

1.1 前言

眾所周知，自20世紀80年代中期，由于我國城市道路和橋梁的大量興建，對城市道路和橋梁結(jié)構(gòu)防水技術(shù)的研究已提到議事日程上來.目前我國大部分道路工程在設(shè)計過程中均考慮了防水措施，如：改善面層粒料級配(將瀝青碎石混合料改進為瀝青混凝土)，并做乳化瀝青下封層等.從使用情況來看，隨著使用期的增長，面層逐漸開裂，雨水滲入，在車輛的反復(fù)碾壓下出現(xiàn)松散、積泥現(xiàn)象，最終使路面遭到破壞.因此，當前關(guān)注和提高道路路面的防水、排水能力是極為重要的.近年來，道路路面防水的基本思路是在瀝青面層中加入土工織物以增強其抗?jié)B水能力；通過改善集料的級配組成使路面基層具有透水能力，通過水力計算確定排水基層厚度；合理配置基層結(jié)構(gòu)，建立完善的滲入水排出通道，從而解決防滲水問題.美國、日本和西歐等國家對城市道路和橋梁防水問題十分重視，明確規(guī)定城市和公路橋梁必須設(shè)置防水層，并從結(jié)構(gòu)類型、面層材料、防水技術(shù)、施工方法、設(shè)計年限、使用性能、維修費用等方面做出了詳盡的規(guī)定.但前些年我國的城市橋梁結(jié)構(gòu)防水尚未形成一套完整的防水標準和施工規(guī)程，特別是適合于評價和選用橋梁橋面柔性鋪裝防水材料的試驗手段和性能指標，且由于不少橋梁不做防水或防水不利造成橋面滲水、鋼筋銹蝕、鋪裝層剝落、堿骨料反應(yīng)及混凝土脹裂等嚴重的損壞問題，極大地影響著橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和正常使用壽命，以及行車的舒適性和安全性.因此，需要在工程實踐中不斷加強對城市道路和橋梁結(jié)構(gòu)防水問題的研究，有效地促進工程防水質(zhì)量，以提高城市道路和橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性.此外，加強國內(nèi)及國際間城市橋梁結(jié)構(gòu)防水技術(shù)的學術(shù)交流，不斷搜集和了解國外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，總結(jié)正反兩方面的經(jīng)驗教訓(xùn)，樹立技術(shù)創(chuàng)新觀念，重視城市道路和橋梁防水技術(shù)的標準化建設(shè)，發(fā)揮科研、材料、設(shè)計、施工、管理等各方面的積極作用.與此同時，亦應(yīng)關(guān)注城市橋梁結(jié)構(gòu)防水技術(shù)的最新發(fā)展和尚有爭議的一些問題，通過探討和交流,進一步促進我國橋梁防水技術(shù)的發(fā)展.

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

關(guān)于橋面防水問題，丹麥早在20世紀20年代就開始進行研究，美國、英國、法國、德國和日本等國也在上個世紀50、60年代對此問題進行了廣泛的研究，并取得了不少成果，尤以英國最為系統(tǒng)和全面.這些成果已成為現(xiàn)今歐美混凝土橋面防水設(shè)計的原則.[1]我國由于各種原因，至今尚無關(guān)于橋面防水的材料、設(shè)計和施工技術(shù)等規(guī)范.目前，國內(nèi)大多數(shù)橋面防水的材料選擇往往與生產(chǎn)廠家的推銷和宣傳有關(guān)，而設(shè)計則取決于橋梁工程師個人的經(jīng)驗，因此導(dǎo)致橋面的防水屢屢發(fā)生一些工程質(zhì)量的問題.改性瀝青防水材料自上世紀60年代初在意大利、法國、荷蘭等國開發(fā)應(yīng)用以來，美國、日本和西歐等國開始對橋梁防水問題逐漸重視并明確規(guī)定城市和公路橋梁必須設(shè)置防水層.[2]西歐十一國不但對聚合物改性瀝青卷材制訂了各自的標準，隨著應(yīng)用推廣，還制訂了聯(lián)合標準，對結(jié)構(gòu)類型、面層材料、防水技術(shù)、施工方法、設(shè)計年限、使用性能、維修費用等做了詳盡的規(guī)定.1972年7月，世界經(jīng)濟合作組織的14個國家聯(lián)合就“混凝土橋面防水”發(fā)表了一份研究報告，報告中總結(jié)了各個國家橋面防水狀況和采取的防水方式，對其成員國采用的橋面防水層進行了系統(tǒng)研究，并提出了一些檢測防水材料的具體標準.到目前為止，發(fā)達工業(yè)國家基本上完成防水材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，并實現(xiàn)了材料生產(chǎn)工藝技術(shù)的系統(tǒng)開發(fā)、生產(chǎn)裝備的自動化、應(yīng)用技術(shù)的配套，以及市場管理、制度法規(guī)相對完善等等.

我國自上個世紀80年代后期，開始重視橋面防水技術(shù).目前，我國的橋梁防水層主要為：北京地區(qū)采用厚4mm的熱熔法APP改性瀝青橋面專用防水卷材，而南方各大城市采用厚1mm的聚合物改性瀝青橋面防水涂料.[4]從這兩類比較流行的橋面防水材料的實際工程實例來看，均存在不同的缺陷.APP改性瀝青防水卷材沿用建筑屋面防水卷材的做法，由于厚度偏厚，過多的瀝青在水泥砼面板與瀝青鋪裝層形成潤滑作用，導(dǎo)致高溫下層間抗剪強度不足，使瀝青鋪裝出現(xiàn)滑移、脫落等病害.聚合物改性瀝青橋面防水涂料易于施工，但由于涂層太薄，在瀝青混凝土攤鋪時容易受到損壞，從而影響防水效果.

1993年頒布的我國現(xiàn)行《城市橋梁設(shè)計準則》(CJJ11-931)規(guī)定，城市橋梁鋼筋混凝土橋橋面是否另設(shè)防水層，視橋梁結(jié)構(gòu)的型式而定：“橋面系產(chǎn)生負彎矩(懸臂梁、連續(xù)梁、剛架，及連續(xù)板和大挑臂板等)，橋面頂面產(chǎn)生拉應(yīng)力，則全橋面（包括車行道和人行道部分）均須設(shè)置柔性防水層；若上部構(gòu)造為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，在設(shè)計荷載下，主梁上緣及橋面板上緣（縱、橫向）不產(chǎn)生拉應(yīng)力，則可只設(shè)鋪裝，不另設(shè)防水層.規(guī)定具有鋼筋混凝土橋面的鋼筋，全橋面應(yīng)設(shè)置柔性防水層.規(guī)定柔性防水層可用飽浸瀝青料的卷材，以3～4層瀝青料逐層粘貼構(gòu)成.”20世紀80年代以來，我國各大、中城市日益重視城市橋梁結(jié)構(gòu)防水技術(shù)并進行專題研究.[5]通過研究分析表明，城市橋梁防水主要存在3個問題：一是橋梁設(shè)計問題，表現(xiàn)在鋪裝設(shè)計不合理和受力薄弱環(huán)節(jié)未做防水（承受負彎矩支點）以及橋梁結(jié)構(gòu)防水設(shè)計不合理造成的問題；二是防水材料問題，主要是缺少橋梁專用的防水材料；三是施工環(huán)節(jié)，防水施工質(zhì)量尚未形成統(tǒng)一的操作規(guī)程和驗收標準，缺少專業(yè)的橋梁工程防水施工隊伍.

2 城市道路防水的技術(shù)措施

2.1 道路工程施工中的防水技術(shù)措施

2.1.1 提高道路的防、排水能力

提高阻止雨水和雪水滲入的能力，就要采用在粗粒式瀝青混凝土上設(shè)土工布防水層這種方法，土工布防水層要采用二油一布的形式.由于各種原因所產(chǎn)生的水和雨水、雪水滲入到面層以后，要使其迅速排出，這需要增強基層綜合排水能力，要求基層有足夠的孔隙率以供排水之需與建立完整的排水通道.通過調(diào)整水泥穩(wěn)定碎石基層混合料的級配組合，使它不但能夠滿足作為受力基層的力學性能，而且具有足夠的排滲入水能力.建立排水通道，在水泥穩(wěn)定碎石下加設(shè)級配碎石層，讓從水泥穩(wěn)定碎石基層滲下來的水能夠及時排出路面.

2.1.2 使用土工布防水層

乳化瀝青防水層雖然能有效地提高路面的防滲能力，但是隨著時間的推移，網(wǎng)裂等病害出現(xiàn)在路面上以后，乳化瀝青防水層也就喪失了它的作用.在粗粒式瀝青混凝土與細粒式瀝青混凝土的中間加設(shè)土工布防水層，把瀝青混凝土面層做成“有機玻璃”的形式，可以有效地提高面層的抗裂能力，使防水層的有效性得到保證.下乳化瀝青層的作用是填充粗粒式瀝青混凝土的表面空隙，能夠保證粗粒式瀝青混凝土粘結(jié)密實牢固.由于粗粒式瀝青混凝土表面已經(jīng)相當平整并且已經(jīng)有了瀝青，所以下乳化瀝青層的乳化瀝青用快裂型比較適宜，同時這樣也有利于隨即鋪設(shè)土工織物.土工織物采用的纖維織物最好是結(jié)構(gòu)比較稀的那種，這樣既能保證上下層乳化瀝青形成一體，又具有“加筋”性能，防止面層網(wǎng)裂.

在下乳化瀝青層與土工織物鋪設(shè)完后，要隨即用慢裂型乳化瀝青撒布，這樣能夠保證整體性和防水性及與隨后要鋪設(shè)的細粒式瀝青混凝土的結(jié)合.20～40分鐘后撒中砂或者石屑，使上下乳化瀝青層有效結(jié)合，包裹土工織物并讓砂粒嵌入土工織物孔內(nèi).

2.1.3 采用透水性的水泥穩(wěn)定碎石基層

高速水泥穩(wěn)定碎石的級配，應(yīng)在組成級配試驗時充分考慮到排水性的要求，總的原則是在級配符合基層施工規(guī)范要求的同時，還要作如下調(diào)整：減少4.75毫米以下的細料（<10%），集料要選用潔凈并堅硬耐久的碎石，其壓碎值不大于30%，最大粒徑20cm或25cm并且不超過層厚的2/3，使級配的基礎(chǔ)滲透系數(shù)>300m/d，要作變水頭或者常水頭試驗，以確保其可靠性.

2.2 道路防水構(gòu)造和施工

2.2.1 道路防水構(gòu)造與操作要點

道路防水構(gòu)造由路面板、找平層、粘結(jié)層、防水層、保護層、路面鋪裝層組成.鋼筋混凝土路面板質(zhì)量的好壞，直接影響到公路的使用壽命，因此要提高和加強混凝土的自防水能力，提高混凝土的密實性，減少混凝土孔隙率.同時混凝土的強度要高，并且耐酸堿腐蝕，抗凍性好，要避免外加劑引起的混凝土溫度干縮變形.路面板上要做水泥砂漿找平層，防水層采用復(fù)合防水卷材，用摻15%的聚乙烯醇膠液的水泥素漿作粘接劑，在潮濕的基層上就可以施工，能和水泥材料在凝固過程中直接粘合，粘結(jié)密實牢固.鋪裝鋼筋混凝土橋路面，厚度要控制在100mm內(nèi)，澆注完后，表面用稀漿封層，以提高路面的磨耗性與防水性.找平基層應(yīng)壓實、平整牢固，表面清潔干凈，用2m直尺檢查基層與直尺間的最大空隙不應(yīng)超過5mm，并且每米內(nèi)不得超過一處.基層不得有疏松、空鼓、尖凸、脫皮、凹陷和起砂等現(xiàn)象，不得有明水，陰陽角處要做成半徑為200mm的圓弧或者135°鈍角.

2.2.2 水泥膠粘劑和聚氨酯密封膠的配置

水泥膠粘劑的配置：配置摻15%聚乙烯醇膠液的水泥時，要先用水把水泥浸透，然后按比例加入聚乙烯醇膠液，攪拌均勻，制備的水泥膠粘劑要求沒有沉淀、凝塊和離析現(xiàn)象如果氣溫較高、基層吸水率大時，需多加水使水泥膠粘劑稀些；當氣溫低、基層比較潮濕時，制備的水泥膠粘劑也相應(yīng)的稠些.聚氨酯密封膠的配置：采用的雙組分聚氨酯密封膠按規(guī)定以1∶1.5的比例混合攪拌均勻，用于涂刷流水口、收縮縫和卷材收頭等節(jié)點細部構(gòu)造.

2.2.3 復(fù)合防水卷材的使用

復(fù)合防水卷材最好在5～25℃、風力5級以下鋪貼，在施工過程中，要做好防雨措施.施工后的卷材接縫和收頭部位最好用袋狀松散重物壓好，以防被風刮起.為防止卷材變形起鼓，氣溫較高時要注意灑水養(yǎng)護降溫.卷材的搭接寬度不得小于100mm，上下兩層與相鄰兩幅卷材的接縫需錯開1/3～2/3寬，并且兩層卷材不得相互垂直粘貼.

3 橋面鋪裝防水施工技術(shù)

3.1 橋面防水涂料的優(yōu)選

3.1.1 聚氨酯彈性防水涂料

以聚氨脂為主體，配合其他材料組合而成，固化后形成富有彈性的橡膠狀防水層.其優(yōu)點是耐高溫、涂料自身的防水性能好，耐老化性能好;缺點是對基層干燥度的要求高，與瀝青混合料的親和性差，易出現(xiàn)層間分離，致使瀝青鋪裝脫落，而且造價較高.因此，無論是從防水效果，還是從使用成本來看都不足取.

3.1.2 環(huán)氧膠乳防水涂料

為環(huán)氧樹脂乳液和氯丁膠乳的混合體.其特點是與水泥混凝土的親和性好，有延展性，造價適中;但與瀝青混合料的親和性差，易出現(xiàn)瀝青混凝土的擁包、脫落.可以用作邊梁外側(cè)的涂層以及下部結(jié)構(gòu)的防水涂層.

3.1.3 陽離子氯丁膠乳瀝青防水涂料

主要成分為氯丁膠乳、石油瀝青和水以及配套材料.對基層的干燥度要求低，能適應(yīng)氣溫較低季節(jié)施工，雨季施工時必須在施工后10h內(nèi)無雨，否則應(yīng)補涂.目前這種材料的耐高溫性能稍差，對水泥混凝土面層的附著力不夠穩(wěn)定，而且完全人工操作，施工工期較長.

3.1.4 聚合物瀝青橋面防水涂料

該產(chǎn)品是以復(fù)合離子型乳化瀝青、橡膠、樹脂改性劑為主要原料構(gòu)成的單組分水乳型防水涂料.其特點是與水泥混凝土及瀝青混合料表面的粘結(jié)均非常牢固，耐高低溫，160℃高溫不流淌，不起泡、不滑動;-20℃不開裂，在熱瀝青混合料攤鋪后，可以軟化與其粘結(jié)，粘結(jié)強度高，耐久性能好，冷施工、操作安全簡便、施工速度快，成膜時間快，1h可以表干，12h后可以進行鋪筑瀝青混凝土，能適應(yīng)快速施工，而且價格比其他品種的涂料都便宜.

3.1.5 PC橡膠防水卷材防水層

該產(chǎn)品具有較好的粘結(jié)強度，即可以自粘又能與混凝土表面進行粘結(jié)，還能與瀝青混合料牢固地粘結(jié).可以做成lmm以下的薄膜粘結(jié)到基面上.其低溫性能優(yōu)異，在-40℃溫度下1h繞Φ10mm金屬絲對折無裂紋.而且施工速度快，鋪設(shè)1h以后即可通行.但這種材料目前尚未大量地使用，積累的資料還不多.

3.2 橋面防水涂料的施工要點

(1)防水涂料施工對水泥混凝土鋪裝的要求是必須達到強度指標，牢固、密實，任何防水材料都必須涂在合格的基層上，表面必須平整、粗糙，不能有鋼筋等尖銳突出物，并且無垃圾、無浮灰、無松散、無漿皮、無污染.對于乳液類型的涂料，可以用水沖洗橋面，待基本干燥、無積水后即可施工，對濕度大的部位可以用強力吹風機或空氣壓縮機吹干.

(2)防水涂料自身的性能是保證防水效果的關(guān)鍵，必須保證在瀝青混合料與水泥混凝土之間起到牢固的粘結(jié)作用，材料本身必須滿足在160℃高溫下不流淌的要求.所以，必須選擇優(yōu)質(zhì)的防水材料.

(3)對于乳液類型的防水涂料，高溫天氣施工應(yīng)避開中午，以避免形成氣泡，一旦形成氣泡，應(yīng)立即進行處理，弄平后不影響粘結(jié)力.

(4)收水口部位及陰陽角處應(yīng)作特殊處理.

(5)在防水層未完全干透之前，禁止行人車輛通行.在攤鋪瀝青混合料時，應(yīng)及時檢查被損壞的部位并立即修補.

4 結(jié)論

掌握道路和橋梁防水構(gòu)造，提高道橋防水技術(shù)，已經(jīng)是未來道橋工程建設(shè)發(fā)展的必然趨勢.抓好道路防水技術(shù)的施工要點，是保證道路使用壽命的重要手段.在道路工程建設(shè)中，使用復(fù)合防水卷材不但能夠保證道路工程防水質(zhì)量、同時還能加快工程施工進度，大大地降低了建設(shè)單位的使用投資，也可以產(chǎn)生良好的社會效益與經(jīng)濟效益.橋梁必須設(shè)置完善的防水系統(tǒng)，在保證橋面質(zhì)量的基礎(chǔ)上，還必須設(shè)置防水層，合理選擇橋面防水材料，正確地進行防水施工，嚴格控制防水施工的質(zhì)量.同時必須設(shè)計防水型的伸縮縫，對帽梁頂部、邊梁外側(cè)以及下部結(jié)構(gòu)水位浮動部位，都應(yīng)當考慮防水問題，并控制好安裝質(zhì)量，以防止雨水對混凝土的侵害.只有形成良好的防水系統(tǒng)，才能保證橋梁的使用壽命.目前我國的道路防水技術(shù)還不是那么盡如人意，希望通過這些年的不斷研究與總結(jié)，我國未來的道路防水技術(shù)能夠快速地邁上一個新臺階，同時也告誡施工單位，在現(xiàn)有道路防水技術(shù)水平的條件下，要充分重視起道路防水技術(shù)的施工要點，為我國長壽命道路的建設(shè)負起責任.

〔1〕穆祥純.城市橋梁結(jié)構(gòu)防水技術(shù)的研究和應(yīng)用.第十四屆全國橋梁結(jié)構(gòu)學術(shù)大會論文集[J].同濟大學出版社，2002.

〔2〕穆祥純.我國城市橋梁結(jié)構(gòu)防水技術(shù)綜述[J].中國建筑防水,2001（2）.

〔3〕余榮安,余愛飛.道路防水技術(shù)及檢測施工[J].交通世界,2009(19).

〔4〕楊良明,周冬華.道路及橋梁卷材防水設(shè)計與施工技術(shù)探討[J].施工技術(shù),2004(9).

〔5〕王斐峰,魏茂林,鄧學鈞.重載道路橋梁橋面防水試驗研究[J].特種結(jié)構(gòu),2005(2).

U418.5+4；U443.33

A

1673-260X（2011）08-0215-03