瀝青路面水破壞的分析及預(yù)防措施

薛寶利

摘要：本文論述了公路地表水、地下水的由來(lái)，分析了瀝青路面水破壞造成的病害現(xiàn)象以及有效的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：瀝青水破壞分析預(yù)防措施

一、概述

近幾年來(lái)，公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，但是許多公路建成運(yùn)營(yíng)后，發(fā)生早期損害較為嚴(yán)重，特別是瀝青路面，主要表現(xiàn)在坑槽、松散、脫皮、麻面等方面。產(chǎn)生這些病害的主要原因是水的破壞，如何有效的控制水破壞，保證公路的安全、舒適、暢通，延長(zhǎng)公路使用壽命，降低工程造價(jià)，是廣大公路工程技術(shù)人員的共同愿望。本文從瀝青路面設(shè)計(jì)、施工及管理等方面談?wù)勊畬?duì)瀝青路面造成的破壞及預(yù)防措施。

二、水破壞的表現(xiàn)方式

公路水破壞在公路中的表現(xiàn)有很多種，但主要有一下幾種：軟彈、唧漿、坑洞、沉陷、裂縫、破碎等。

三、原因分析

1.水的由來(lái)

造成瀝青路面水損害破壞的主要原因之一是瀝青混合料空隙率過(guò)大。設(shè)計(jì)時(shí)，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，混合料設(shè)計(jì)空隙率一般都在6%以上，而有關(guān)資料介紹，空隙率在8%-12%之間，路面水最容易侵入面層混合料內(nèi)部，一旦瀝青面層內(nèi)部含有一定的水分，水將在瀝青混合料內(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，這部分水逐漸侵入到瀝青與集料的界面上，使瀝青膜漸漸地從集料表面脫離，最終導(dǎo)致瀝青與集料之間的粘結(jié)力喪失，造成水破壞。尤其是瀝青類路面面層在使用初期，其透水性較大。因此，雨季表面水有可能透過(guò)瀝青面層進(jìn)入基層和底基層中。表面水也有可能從兩側(cè)路肩或路面與路肩的結(jié)合處以及中央分隔帶緣石（通常是預(yù)制混凝土塊）與路面的結(jié)合處透入路面結(jié)構(gòu)層中。如果瀝青面層上產(chǎn)生了裂縫，表面水更會(huì)從裂縫透入路面結(jié)構(gòu)層中。如果中央分隔帶下部無(wú)排水盲溝，表面又沒(méi)有封閉，則雨水還可能從中央分隔帶透入路面結(jié)構(gòu)層和土基上部。

在地下水位接近地表的地段，特別在路基填土不高時(shí)，地下水可通過(guò)毛細(xì)作用進(jìn)入土基上部和路面結(jié)構(gòu)層；在冰凍地區(qū)，由于冬季水分重分布的結(jié)果，路基上層和路面底基層都可能處于潮濕或過(guò)分潮濕狀態(tài)。瀝青面層雖不是完全不透水的，但卻能阻礙路面結(jié)構(gòu)層和土基中的水分蒸發(fā)。

2 .瀝青路面的沖刷唧漿現(xiàn)象形成原因

（1）發(fā)生在裂縫處的唧漿、網(wǎng)裂現(xiàn)象

唧漿、網(wǎng)裂。水透過(guò)瀝青面層滯留在半剛性基層頂面，在大量高速行車(chē)作用下，自由水產(chǎn)生很大的壓力并沖刷基層混合料表面的細(xì)料，形成灰白色漿?；覞{又被行車(chē)壓唧，通過(guò)各種形狀不一和寬窄不一的裂縫（橫縫、縱縫、斜縫、網(wǎng)裂）到路面，灰漿還可能通過(guò)水滲入瀝青混凝土的局部小面積或個(gè)別通道被壓唧到路表面，使路面產(chǎn)生網(wǎng)裂和變形。

（2）局部唧漿和坑洞

坑洞?？佣词亲畹湫偷乃茐默F(xiàn)象。當(dāng)自由水侵入并滯留在瀝青混凝土的孔隙中，不管是普通混凝土還是改性瀝青或加抗剝落劑的SMA，在行車(chē)作用下，特別是在降雨過(guò)程中和雨后行車(chē)道上的局部網(wǎng)裂會(huì)逐漸松散。松散的石料被車(chē)輪甩出形成坑洞。由于瀝青混凝土的不均勻性，坑洞總是首先在局部混凝土空隙率較大處產(chǎn)生，因此，它是隨機(jī)分布的一個(gè)孤立的坑洞。

水泥混凝土路面的面板下的基層同樣會(huì)產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象。混凝土面板的接縫處由于板在行車(chē)作用下的泵吸作用造成唧漿現(xiàn)象；由于唧漿使混凝土板的邊、角脫空而造成邊、角斷裂。

（3）凍融現(xiàn)象

在冰凍地區(qū)，在地下水位接近地表或路基兩側(cè)有長(zhǎng)期積水的情況下，如果路基填土高度不大，在冬季土路基中會(huì)發(fā)生水分重分布，在0-30C溫度較長(zhǎng)期滯留的深度會(huì)形成嚴(yán)重的聚冰現(xiàn)象，土層中會(huì)有很多冰晶體，甚至冰夾層。這層土長(zhǎng)稱做路基中的聚冰帶。到春融期間該聚冰帶化凍時(shí)，土層變的過(guò)分潮濕，使土基的強(qiáng)度急劇下降。如果在這種可能變得過(guò)分潮濕的土基上鋪筑直接與土基相接觸的路面結(jié)構(gòu)層 的材料具有明顯的毛細(xì)水作用，例如含細(xì)土較多的粒料土、石灰土、水泥土等，則在這種材料層內(nèi)也會(huì)發(fā)生水分重分布現(xiàn)象。如這些材料層又位于冰凍深度范圍內(nèi)，則在這些材料層內(nèi)也可能發(fā)生聚冰帶，到春融化凍期間，這些材料的強(qiáng)度也會(huì)明顯下降，導(dǎo)致路面整體承載能力明顯下降，甚至發(fā)生破壞。

四、處理方法

1.地表水的處理

（1）由于路基路面排水設(shè)計(jì)不夠完善，對(duì)路面排水設(shè)施不夠重視，造成路面破損狀況較為普遍。因此在公路路面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步完善路面排水設(shè)計(jì)，如：增加路拱、增設(shè)排水設(shè)施、保持邊溝暢通等。為了防止路面面層的滲透，應(yīng)將其設(shè)計(jì)施工成不透水的密級(jí)配瀝青磨耗層，在路面結(jié)構(gòu)層中設(shè)置防水層、基層頂面設(shè)置封層，在中央分隔帶處設(shè)置縱橫向排水滲溝，在土路肩處采用碎石填料進(jìn)行填筑，在挖方路段應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況有針對(duì)性地進(jìn)行排水設(shè)計(jì)，減少水在路面的停留時(shí)間，以減少其對(duì)路面的破壞。

（2）對(duì)于路緣石的施工應(yīng)加以改進(jìn)，在施工中多采用現(xiàn)澆（或預(yù)制）路緣石，這種施工方法，增加了路緣石的整體性能，外觀也達(dá)到了平整順暢。但它隔斷了路面滲水的排出，極易造成路面與路緣石的結(jié)合部產(chǎn)生水破壞。

京滬高速公路滄州段在路緣石施工中，采用了一種預(yù)制路緣石下鋪設(shè)10厘米無(wú)砂混凝土的施工方法，從使用效果看，路基外側(cè)有明顯的水分滲出，解決了路面滲水排不出去的難題。

（3）中央分隔帶滲水的處理，為了減少中央分隔帶滲水對(duì)路面的水破壞，在中央分隔帶中增設(shè)小型明溝或盲溝，將滲水從盲溝中排出，消除因滲水對(duì)路面產(chǎn)生的水破壞。

（4）嚴(yán)格控制集料規(guī)格。瀝青路面的材料、集料規(guī)格，直接影響到瀝青與集料粘附性能，直接影響到水損害的程度。所以應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)原材料的把關(guān)，每批瀝青進(jìn)場(chǎng)都要進(jìn)行試驗(yàn)，保證瀝青的粘度、延度、針入度等各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，對(duì)每批集料進(jìn)場(chǎng)都要嚴(yán)格進(jìn)行抽檢、篩分。保證每批進(jìn)場(chǎng)充分保證瀝青混合料的粘結(jié)性能，提高瀝青集料的粘結(jié)力，降低水對(duì)瀝青路面的破壞能力。

（5）壓實(shí)度對(duì)瀝青路面的使用性能和壽命影響很大，它是保證瀝青混合料密實(shí)度與空隙率大小的關(guān)鍵。因此在施工過(guò)程中，進(jìn)一步加強(qiáng)管理，提高壓實(shí)機(jī)具標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)試驗(yàn)段得出的碾壓數(shù)據(jù)，控制碾壓遍數(shù)、速度、時(shí)間、溫度。碾壓要均勻，派專人指揮負(fù)責(zé)，從輕到重、從慢到快、從兩邊到中間，輪跡要重疊，既要保證路面平整度、路拱橫坡度，又要保證壓實(shí)度。并根據(jù)施工規(guī)范要求的壓實(shí)度抽檢頻率，進(jìn)行抽檢。發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度不足的地方堅(jiān)決返工，保證壓實(shí)度符合要求，降低混合料空隙率，減少水的侵入破壞。

（6）橋梁滲水的處理,對(duì)于鋪設(shè)瀝青混凝土鋪裝層的橋面，在設(shè)計(jì)施工中雖然對(duì)于橋面排水做了安排，但往往忽略了橋面滲水的處理，因此，在橋面兩側(cè)常出現(xiàn)水破壞現(xiàn)象。這是因?yàn)椋阂皇切顾孜恢脝?wèn)題，泄水孔入口高出水泥混凝土面層，使?jié)B水無(wú)法排出；二是由于泄水孔間距較大，滲水不能及時(shí)排出；三是梁體間在澆注契口縫時(shí)不飽滿有積水存在，空心梁體內(nèi)部有積水，冬季產(chǎn)生凍脹造成破壞（已出現(xiàn)具體實(shí)例）；

解決方法：一是使泄水孔口高度設(shè)置在低于水泥混凝土面層0.5厘米的位置上，避免孔口積水；二是在橋面兩側(cè)設(shè)置易透水的結(jié)構(gòu)層，京滬高速公路采用了在橋面邊緣處將瀝青混凝土下面層10厘米范圍內(nèi)鋪裝無(wú)砂混凝土，使橋面滲水及時(shí)排出，經(jīng)觀察使用效果良好；三是施工時(shí)注意契口縫震搗密實(shí)，吊裝前將梁體內(nèi)積水清除干凈，如出現(xiàn)積水現(xiàn)象，立即在積水痕跡處打眼將水放出，避免凍脹。

2地下水的處理

對(duì)于地下水的處理根據(jù)各地地質(zhì)、地理?xiàng)l件的不同有很多不同的處理方法。

（1）排除公路邊溝積水

當(dāng)邊溝積水較多時(shí)，公路路基在一定范圍內(nèi)受到水的浸漬，使路基產(chǎn)生水破壞。當(dāng)公路沿線有良好的排疏宣泄條件時(shí)，可采用疏干路基邊溝范圍內(nèi)的淺水層，加快路基自然固結(jié)的方法，將低軟土內(nèi)的含水量，改善土壤物理性質(zhì)。

（2）設(shè)置墊層

修筑適宜的結(jié)構(gòu)墊層，以調(diào)節(jié)路基的水溫狀態(tài)，也是一種有效的處理方法，而且應(yīng)用范圍比較廣泛。目前主要應(yīng)用的是防水層和割斷層。防水層主要應(yīng)用各種合成材料和瀝青、水泥等結(jié)合料，摻入集料共同組成不透水、抗沖刷的結(jié)構(gòu)層，設(shè)置于路基和路面之間或路基底部，起到防止地下水侵入的作用。割斷層與防水層類似，主要目的在于割斷地下水的上升路徑，從而減小或消除其對(duì)路基的破壞作用。

（3）提高路基標(biāo)高

人為提高路基標(biāo)高，保證路基工作層在下水位以上一定高度，這是最簡(jiǎn)單和傳統(tǒng)的解決方法。對(duì)路堤而言實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易、簡(jiǎn)單，但由于路塹和零填情況，還有當(dāng)缺乏合格的填土?xí)r，實(shí)現(xiàn)起來(lái)可能不現(xiàn)實(shí)。

人工提高路基標(biāo)高主要考慮地下水位高度和選擇合格的路基填料，保證公路路基穩(wěn)定性所要求的路基標(biāo)高應(yīng)至少高出地下水位2M以上，同時(shí)提高標(biāo)高可以預(yù)防和消除路基深層凍漲，兩者綜合確定高度。在提高的同時(shí)應(yīng)特別注意填土不能破壞天然的地下排水條件，且不要造成出現(xiàn)人工水頭的條件。

五、加強(qiáng)公路養(yǎng)護(hù)管理

公路建成后，養(yǎng)護(hù)是關(guān)鍵。要延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命，必須加強(qiáng)路面的養(yǎng)護(hù)管理。雨后要及時(shí)補(bǔ)洞，補(bǔ)洞要及時(shí)，補(bǔ)洞要規(guī)范、整齊，嚴(yán)格按照《瀝青公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求及操作規(guī)程進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，把瀝青路面的病害消滅在萌芽狀態(tài)，避免雨水從病害處滲入，造成路基彈簧路面大面積破壞。

六、 結(jié)語(yǔ)

瀝青路面發(fā)生的早期損害主要是水的破壞造成的，應(yīng)著重從設(shè)計(jì)、施工、管理的角度出發(fā)，采取切實(shí)有效的措施，減少瀝青路面水的滲透，盡量降低水的破壞，相信只要我們共同努力，分析透公路水產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的治理措施，一定能夠消除隱患，減少公路破壞。