城市下穿立交路面病害探討及改良設(shè)計

李培俊

摘 要：受地質(zhì)條件、地下水位等影響，下穿立交極易出現(xiàn)路面開裂、下沉、滲水等病害。本文從實際下穿立交路面整治工程出發(fā)，通過對粉砂段下穿立交路面病害成因進(jìn)行探討，選用復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，通過完善道路內(nèi)部排水等相關(guān)措施，提出粉砂路段下穿立交路面改良設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：下穿立交;粉砂路段;路面病害;復(fù)合式路面

0 引言

受鐵路自己高程影響，目前城市下穿鐵路立交一般采用框架橋型式下穿，位于地面以下5 m～6 m。與一般道路相比，下穿立交具有埋深大、縱坡較大、匯水面積較大、車輛減速及制動行為較頻繁、節(jié)點對區(qū)域交通影響較大等特點。受地質(zhì)條件、地下水位等因素影響，下穿道路極易出現(xiàn)路面開裂、下沉、滲水等病害，不僅影響道路的正常使用，縮短了路面使用壽命，造成投資浪費，而且增加后期路面改造實施難度，加大二次改造費用投入。

本文從實際下穿立交路面整治工程出發(fā)，理論實踐相結(jié)合，通過選用復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，完善道路內(nèi)部排水等相關(guān)措施，對粉砂段下穿立交路面病害進(jìn)行整治。并提出相關(guān)改良設(shè)計方案，為后續(xù)的下穿立交路面設(shè)計提供指導(dǎo)，對提升路面工程的耐久性、經(jīng)濟(jì)性都具有重要的意義。

1 下穿立交路面病害成因

下穿立交路面損壞的產(chǎn)生同路面所處的工作環(huán)境，路面材料自身特點以及施工條件等因素均有很大關(guān)系，其原因主要有以下兩點[1，2]：（1）下穿道路具有交通量大、集中、渠化交通嚴(yán)重、車輛減速及制動次數(shù)高、埋深大、坡度大等交通特點，使得行車荷載施加于面層鋪裝層的縱向和橫向水平力大大增加，使其內(nèi)部產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，超過鋪裝層材料的抗剪強(qiáng)度，從而引起不確定破壞面的剪切變形。（2）下穿道路與兩側(cè)地面高差較大，與地下水位高程較接近，道路內(nèi)部濕度較大，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的水損壞和唧泥，直接影響路面的使用性能與耐久性，同時較大濕度降低了路面的抗滑性對行車安全不利。

2 粉砂段地質(zhì)特性

粉砂土塑性指標(biāo)低。毛細(xì)管發(fā)育，水穩(wěn)定性差，常規(guī)的壓實方法和工藝難以壓實。在行車與自重荷載作用下，容易產(chǎn)生不均勻沉降。此外，粉砂土滲水性強(qiáng)，水分積聚現(xiàn)象嚴(yán)重，在水頭及動荷載作用下，粉砂可能發(fā)生管涌及液化等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。

3 工程實例

該整治工程位于南京地區(qū)，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料，場地主要分布粉砂夾粉質(zhì)粘土及粉砂層，不良地質(zhì)層較厚，土層承載力較低，地下水位較高，隨季節(jié)變化較大，對本項目路基、路面設(shè)計影響較大。

原路面設(shè)計為：4 cmSUP-13+8 cmSUP-20+ 24 cm鋼筋混凝土+水穩(wěn)碎石底基層。運營一年多以后，路面多處滲水，出現(xiàn)離析、坑洞等病害，道路無法正常使用。

經(jīng)分析，本次路面滲水，主要原因是地下水位較高，地下水沿路面孔隙上滲，造成路面出現(xiàn)不同程度的滲水現(xiàn)象。受地下水影響，導(dǎo)致瀝青路面離析及路面脫空。

為了及時排除入滲的地下水，將水穩(wěn)碎石底基層調(diào)整至級配碎石，級配碎石具有較好的穩(wěn)定性及滲透性，配合配水系統(tǒng)，能及時排除滲入基層的地下水。此外，在級配碎石中部及底部各鋪設(shè)一層復(fù)合土工布，復(fù)合土工布不僅滲透性能較好，能將地下水及時滲出，還能減小土中毛隙水上升。排水溝側(cè)壁每隔1 m開孔預(yù)留橫向泄水管，在水量較大區(qū)域加密橫向排水，將水快速排出，防止由于路面結(jié)構(gòu)較長時間浸泡在水中導(dǎo)致的基層的強(qiáng)度降低變形增大引發(fā)的路面病害。

整改結(jié)束三年多以來，運營狀況整體穩(wěn)定良好，路面上沒有再出現(xiàn)瀝青路面離析、坑洞、沉陷、脫空等病害（圖3）。

4 改良設(shè)計措施

（1）選用合適的路面組合結(jié)構(gòu)，提高路面結(jié)構(gòu)使用壽命。

考慮下穿道路交通量大、對區(qū)域交通控制性大、車輛的加減速比較頻繁、維修困難等特點，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，選用抗車轍、抗裂、抗滑、水穩(wěn)定性能更好耐久性強(qiáng)的SMA面層結(jié)構(gòu)及水泥混凝土剛性基層，形成復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，剛性基層起承重作用，瀝青面層起功能作用，復(fù)合路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度高、使用壽命長、維修費用小。

（2）加強(qiáng)剛?cè)峤缑嬷g的層間結(jié)合，減少復(fù)合路面損壞的發(fā)生。

為了有效防止復(fù)合式路面各種損壞的發(fā)生，必須加強(qiáng)剛?cè)峤缑嬷g的層間結(jié)合，粘層須能夠協(xié)調(diào)下承層與鋪裝層之間的變形，防止上下結(jié)構(gòu)層的分離（脫層），并在改進(jìn)鋪裝層受力狀態(tài)的同時，防止路面水的下滲。

采用SBS改性乳化瀝青碎石加強(qiáng)剛?cè)峤缑嬷g的層間結(jié)合，SBS改性劑與瀝青混合后，除保持原有瀝青防水的可靠性外，不僅提高了防水層的高溫抗剪強(qiáng)度，改善了防水層的低溫抗裂性與延緩反射裂縫上升的能力，還可以與上層瀝青混凝土融為一體，消除了面層與防水層之間的軟弱夾層，進(jìn)一步提高了面層的整體強(qiáng)度。

（3）采取合理措施排出進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)地下水，減輕道路水損壞程度。1）選擇合理底基層。推薦采用排水性底基層，以級配碎石為底基層，便于收集入滲地下水。2）完善道路內(nèi)部排水措施。下穿道路路面結(jié)構(gòu)防排水措施要體現(xiàn)“防、排、截、堵”相結(jié)合的原則。在路面低部設(shè)置排水盲溝，將基底部滲水及面層與排水溝接縫處滲水引入排水溝;并在水量較大區(qū)域加密橫向排水盲溝。

5 粉砂段下穿道路改良設(shè)計方案

5.1 路面設(shè)計

下穿U槽段機(jī)動車道路面結(jié)構(gòu)由上往下分別是：4 cm SMA-13 細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石+粘層+8 cm SUP-20 中粒式瀝青混凝土+SBS改性乳化瀝青碎石粘結(jié)防水層+26 cm鋼筋混凝土基層+級配碎石調(diào)平層。

5.2 排水設(shè)計

（1）中分帶排水。中分帶回填土上采用聚乙烯復(fù)合土工膜封閉，復(fù)合土工膜上方采用碎石收集中分帶排水，并通過橫向排水管就近接入機(jī)動車道雨水井。

（2）排水盲溝。在路面低部設(shè)置排水盲溝，不僅可以將碎石調(diào)平層處滲水引入道路兩側(cè)排水溝，還可以收集面層與排水溝接縫處滲水;并在水量較大區(qū)域加密橫向排水盲溝。

6 結(jié)語

（1）本次改良設(shè)計復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)（白+黑）的整體強(qiáng)度高、使用壽命長、維修費用小等特點。在混凝土基層與瀝青面層之間設(shè)置SBS改性乳化瀝青碎石粘層，協(xié)調(diào)下承層與鋪裝層之間的變形，防止上下結(jié)構(gòu)層的分離（脫層），并在改進(jìn)鋪裝層受力狀態(tài)的同時，防止路面水下滲。

（2）采用級配碎石排水性底基層，便于收集入滲地下水，在路面低部設(shè)置排水盲溝，將基底部滲水及面層與排水溝接縫處滲水引入排水溝。

（3）粉砂段下穿U槽選用路面結(jié)構(gòu)為：4 cm SMA-13 細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石+粘層+8 cm SUP-20 中粒式瀝青混凝土+SBS改性乳化瀝青碎石粘結(jié)防水層+26 cm鋼筋混凝土基層+級配碎石調(diào)平層。

（4）在下穿道路路面設(shè)計中，本次改良設(shè)計方案從理論上可以有效的減少交通重載及地下水等帶來的下穿道路路面損害，可在以后的下穿引道項目中應(yīng)用及推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉朝暉.連續(xù)配筋混凝土剛?cè)釓?fù)合式瀝青路面研究[D].長沙：長沙理工大學(xué)，2007.

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