高速公路路基路面早期水損害與防治技術(shù)探析

陳琛 吉世祖

海南中交高速公路投資建設(shè)有限公司，中國(guó)·海南 海口 570000

1 引言

高速公路工程結(jié)構(gòu)中，路基路面是重要的組成部分，其主要作用是防雪、防雨、防曬等，可以有效保護(hù)路基結(jié)構(gòu)。路基路面施工保證質(zhì)量，能夠確保后期道路投入使用之后獲得良好效果。如果投入使用之后有路基路面滲水、水損害的問(wèn)題，就意味著工程存在質(zhì)量問(wèn)題，就要及時(shí)采取技術(shù)措施處理；否則，投入使用之后頻繁維修，操作煩瑣，不僅提高成本，而且無(wú)法獲得良好效果。如果道路路基路面的滲水、水損害情況非常嚴(yán)重，要認(rèn)真修補(bǔ)，保證質(zhì)量，否則對(duì)工程整體美觀度產(chǎn)生不良影響。所以，高速公路工程路基路面工程施工的過(guò)程中，做好水損害與防治技術(shù)是非常必要的[1]。論文的研究中，針對(duì)高速公路路基路面的水損害分析，明確產(chǎn)生水損害的原因，提出防治策略。

2 高速公路路基路面的水損害分析

在中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，高速公路的意義重大，其對(duì)國(guó)家城市發(fā)展以及友好往來(lái)起到一定的促進(jìn)作用，使得各個(gè)地區(qū)的城市實(shí)現(xiàn)共同繁榮，人們的出行更加便利而且安全。但是，中國(guó)高速公路建設(shè)中會(huì)受到諸多因素的影響而導(dǎo)致路基路面損壞，導(dǎo)致其使用壽命縮短，甚至嚴(yán)重威脅到交通安全，人們的生命財(cái)產(chǎn)無(wú)法保證。所以，需要嚴(yán)格控制路基路面水損害，保證高速公路質(zhì)量。高速公路路基路面水損害有多種形式，其中具有典型意義的是填筑施工過(guò)程中土含水量非常大，路基壓實(shí)施工的時(shí)候容易翻漿，可能導(dǎo)致路基路面缺乏穩(wěn)定性，如果長(zhǎng)期使用就會(huì)坍塌。在填筑有較大含水量的情況下進(jìn)行碾壓施工，當(dāng)壓力已經(jīng)超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，土中的顆粒遭到破壞。由于土的周?chē)兴?，如果壓力超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，破壞了水膜，就會(huì)有自由水形成，建成高速公路之后投入使用，加之雨水沖刷，就會(huì)導(dǎo)致水土流失，路基下面就會(huì)形成脫空，因此導(dǎo)致道路塌陷，存在安全隱患。

現(xiàn)在的高速公路建設(shè)中，瀝青是普遍應(yīng)用的路面材料。但是，瀝青路面存在一個(gè)突出缺點(diǎn)，即很容易遭到水損害，因此導(dǎo)致坑槽、路面松散等現(xiàn)象，如果不能及時(shí)修復(fù)，水就會(huì)向地下繼續(xù)流，嚴(yán)重傷害高速公路地基，表面看不出異樣，事實(shí)上損害已經(jīng)非常嚴(yán)重。在公路上有大量車(chē)行駛的時(shí)候，如果下面的結(jié)構(gòu)在重力過(guò)大的情況下不能有效支撐，就會(huì)產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象，地下結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，并因此導(dǎo)致交通事故。所以，要實(shí)施必要的路面保護(hù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修復(fù)，保證公路質(zhì)量。

高速公路使用混凝土路面，該材料的硬度強(qiáng)大，即便是很大的重力也能夠承受，用于現(xiàn)在的公路建設(shè)中意義重大。混凝土路面出現(xiàn)水損害，主要是因?yàn)楦咚俟愤M(jìn)行了坡度設(shè)計(jì)，路面不夠平整，道路低洼處路基及路面結(jié)構(gòu)常處于飽水現(xiàn)象，強(qiáng)度降低，在汽車(chē)反復(fù)荷載作用下，易造成斷板、破碎板等嚴(yán)重后果。

混凝土有水損害現(xiàn)象的一個(gè)重要原因是：雨天時(shí)，雨水會(huì)滲入高速公路地基中，在不能及時(shí)排出的情況下，地基中的水飽和，高速公路長(zhǎng)期使用，地基下面就會(huì)形成流動(dòng)的泥土，產(chǎn)生脫空，導(dǎo)致坍塌，造成嚴(yán)重的交通事故。

3 高速公路路基路面出現(xiàn)水損害的原因

3.1 外在原因

高速公路路基路面出現(xiàn)水損害，其外在因素體現(xiàn)在三個(gè)方面，即自然因素的存在，由于水的問(wèn)題導(dǎo)致水損害，交通荷載導(dǎo)致的水損害，具體如下：

其一，自然因素的存在。自然因素是客觀存在的，需要采取必要的預(yù)防措施。氣候環(huán)境對(duì)高速公路路基路面有一定的影響，尤其是降雨和空氣溫度，會(huì)嚴(yán)重影響高速公路質(zhì)量。例如，在環(huán)境溫度比較高的情況下，路基路面的溫度也很高，此時(shí)如果大量降雨，路面溫度快速降低，路面溫度不斷變化，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。此時(shí)，水流就會(huì)順著裂縫進(jìn)入路基層，表現(xiàn)為水損害[2]。

其二，由于水的問(wèn)題導(dǎo)致水損害。高速公路施工中使用的瀝青材料如果在潮濕環(huán)境中放置，或者直接接觸到水，就無(wú)法充分發(fā)揮瀝青性能，不能很好地粘合礦料，使得瀝青混合料不能保證很好的穩(wěn)定性，強(qiáng)度也會(huì)有所降低，高速公路質(zhì)量無(wú)法保證，因此導(dǎo)致的隱患使工程安全系數(shù)降低，導(dǎo)致水損害。

其三，交通荷載導(dǎo)致的水損害。交通荷載是導(dǎo)致水損害的直接原因，主要是車(chē)輛行駛中產(chǎn)生交通荷載會(huì)造成反復(fù)影響，瀝青材料與礦料之間在較高剪切力作用下就會(huì)被破壞，如果有降水，水流就會(huì)進(jìn)入路基內(nèi)部，受到動(dòng)水壓力影響，就會(huì)發(fā)生水損害。

3.2 內(nèi)在原因

當(dāng)高速公路路基路面發(fā)生水損害的時(shí)候，造成這方面原因主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：路面孔隙率不符合要求，對(duì)公路透水產(chǎn)生一定的影響；高速公路基層存在問(wèn)題；路面結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題，具體如下：

其一，路面孔隙率不符合要求，對(duì)公路透水產(chǎn)生一定的影響。通常而言，如果路面的孔隙率低于8%，即便有所增加也控制在15%以?xún)?nèi)，公路幾乎不會(huì)有水損害的問(wèn)題，因?yàn)榭紫堵什皇呛艽?，路面即便產(chǎn)生水流，也不會(huì)向公路的內(nèi)部滲透[3]。在孔隙率比較大的情況下，水流就會(huì)進(jìn)入空隙中并沿著內(nèi)部的縫隙隨意流動(dòng)，并不會(huì)對(duì)某一點(diǎn)施壓，所以通常不會(huì)發(fā)生水損害的問(wèn)題。

如果路面的孔隙率超過(guò)8%，且控制在15%以?xún)?nèi)，水損害的發(fā)生率比較高，這個(gè)時(shí)候，路面的流水很容易深入路基內(nèi)部，且受到荷載的影響導(dǎo)致很大的壓力，使得瀝青材料所具備的性能降低，因此導(dǎo)致路面損害[4]。

其二，高速公路基層存在問(wèn)題。一些高速公路工程處于建設(shè)階段，其基層主要使用的材料是水泥穩(wěn)定碎石，底基層控制強(qiáng)度與路面基層控制強(qiáng)度之間存在明顯不同，進(jìn)行施工的過(guò)程中，底基層攤鋪施工所采用的是人工操作與平地機(jī)相結(jié)合的方式，路面基層施工完成。在此過(guò)程中，如果細(xì)料比較集中，或者無(wú)法保證局部板結(jié)質(zhì)量，就會(huì)使得基層比較軟弱，無(wú)法達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。駕駛員開(kāi)車(chē)在這種路面上行駛，路面結(jié)構(gòu)破裂的概率非常高。如果正處于伏天，降水量比較大，水流就會(huì)快速下滲至路基、路面內(nèi)部，就會(huì)產(chǎn)生路面翻漿的問(wèn)題，這是水損害中比較典型的現(xiàn)象。

其三，路面結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題。通常高速公路的基層透水性不夠好，基層使用的材料是水泥穩(wěn)定碎石，面層采用的主要材料是瀝青混凝土，有著非常密實(shí)的結(jié)構(gòu)。所以，在降水的情況下，水流就會(huì)進(jìn)入結(jié)構(gòu)層并存儲(chǔ)在這里，不能繼續(xù)下滲。這種情況不能解決，就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，因此導(dǎo)致水損害[5]。

4 高速公路路基路面早期水損害與防治的策略

高速公路路基路面早期水損害必然影響工程質(zhì)量的，這就需要采取科學(xué)有效的防治措施，即控制好路面表層級(jí)配，提高現(xiàn)場(chǎng)空隙率指數(shù)，改善瀝青混合料質(zhì)量，落實(shí)全面的排水工作，具體如下。

4.1 控制好路面表層級(jí)配

高速公路路基路面施工過(guò)程中，施工人員要嚴(yán)格控制孔隙率，對(duì)于各種環(huán)境條件下孔隙率的變化情況要充分考慮。如果高速公路為日常使用，最好將孔隙率控制在4%左右，并充分考慮到高速公路的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況并予以調(diào)整[6]。膠粉比要超過(guò)0.8，但是控制在1.5以?xún)?nèi)。構(gòu)造的深度要低于1mm，如果需要加大，就要相應(yīng)地調(diào)整構(gòu)造孔隙率。級(jí)配方面，通常高速公路表層面對(duì)于抗滑性有很高要求，所以采用抗滑表層級(jí)配，具體要根據(jù)實(shí)際情況確定。

4.2 提高現(xiàn)場(chǎng)空隙率指數(shù)

進(jìn)入攤鋪施工環(huán)節(jié)，要嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)的孔隙率指數(shù)，這直接關(guān)乎路基路面水損害發(fā)生率，也是提高抗損壞能力的關(guān)鍵[7]。所以，施工技術(shù)人員對(duì)于孔隙率指數(shù)要高度重視，進(jìn)行攤鋪施工過(guò)程中，可以將改性瀝青加入其中，使得公路壓實(shí)度有所提高。對(duì)于碎石，可以將高溫混合料深入其空隙中，處于高溫環(huán)境下的瀝青融化。完成攤鋪施工之后，還需要實(shí)施碾壓密實(shí)處理，碎石受到壓力就會(huì)形成瀝青碎石。

4.3 改善瀝青混合料質(zhì)量

施工中普遍使用瀝青混凝土材料，要保證其質(zhì)量，施工人員可以向混合料中放入酸性集料，保證混合料表面有很好的抗滑性，而且各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。但是，需要認(rèn)識(shí)到的重要一點(diǎn)就是瀝青與酸性集料之間很難粘附，對(duì)于這種情況要有效改善，就要向酸性集料中放入消石灰，以提高粘附性，混合料對(duì)于水損害有很好的抵抗性[8]。

4.4 落實(shí)全面的排水工作

從排水施工角度而言，要改善路面排水質(zhì)量，需要施工技術(shù)部人員將路基路面結(jié)構(gòu)滲水問(wèn)題解決。具體的工作中，可以在基層與底基層施工過(guò)程中應(yīng)用中粒式瀝青混凝土，同時(shí)還要將瀝青加設(shè)在基層上，其可以發(fā)揮封層的作用，還可以根據(jù)是要延伸，連接排水位置，即便表層有很大的孔隙率，但是水流下滲的速度非常快，而且短時(shí)間內(nèi)排出[9]。

此外，將排水系統(tǒng)建立起來(lái)，保證排水的高質(zhì)量和高效性，也就是建立分隔帶排水系統(tǒng)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)排水系統(tǒng)存在的缺陷。具體的施工中，在基層底部使用水泥砂漿涂膜，厚度為2cm，并將土工布鋪設(shè)在上面。另外，還要根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)排水溝、碎石盲溝、集水槽等，確保雨水全面排出，使得水損害發(fā)生概率控制在最低。

4.5 防水粘結(jié)層的施工

為了避免大雨對(duì)于高速公路路基工程造成的負(fù)面影響，就需要合理使用防水性材料，當(dāng)工程竣工之后，路基路面具備隔水功能和排水功能，使其防水功能得以充分發(fā)揮，使得道路橋梁工程質(zhì)量有保證，且延長(zhǎng)使用壽命，要可以有效降低后期維修成本。高速公路路基路面工程施工過(guò)程中應(yīng)用噴涂防水層技術(shù)，噴涂操作過(guò)程中，涂料是需要重點(diǎn)關(guān)注的，要使得該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中獲得良好效果，不能直接使用涂料，而是要加入合適的添加劑，采用這種混合材料可以使得施工效果良好。對(duì)路基路面進(jìn)行噴涂施工的過(guò)程中，要保證噴涂均勻，可以采用噴涂方式，也可以使用涂刷形式，具體的工作中要從實(shí)際情況出發(fā)詳細(xì)分析，采用科學(xué)可行的方法。在此過(guò)程中，選擇噴涂材料以及應(yīng)用的時(shí)候要采用合適方法，保證技術(shù)操作到位，才能達(dá)到理想效果。當(dāng)前各個(gè)行業(yè)綠色化方向發(fā)展，要更好地發(fā)揮環(huán)境保護(hù)價(jià)值，就需要選擇新型噴涂材料，發(fā)揮其環(huán)保功能，使整個(gè)工程施工具有環(huán)保性，提高防水層施工質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面的研究可以明確，高速公路工程進(jìn)入路基路面施工環(huán)節(jié)，需要合理應(yīng)用防水技術(shù)，對(duì)道路結(jié)構(gòu)起到很好的保護(hù)作用，避免受到雨水或者雪水的侵蝕導(dǎo)致道路結(jié)構(gòu)破壞，維護(hù)道路安全。高速公路路基路面防水施工中，要獲得良好效果，要控制好路面表層級(jí)配，提高現(xiàn)場(chǎng)空隙率指數(shù)，改善瀝青混合料質(zhì)量，落實(shí)全面的排水工作，以獲得良好的路基路面防水效果，保證有效防水時(shí)間延長(zhǎng)，車(chē)輛在道路上行駛提高安全度和舒適度。