从目前已建成的部分公路使用调查情况表明,沥青路面早期所出现的各种病害如坑槽、唧浆、龟裂、下陷等大部分是因水的侵蚀引起。水已成公路沥青路面早期损坏,降低使用寿命的主要自然因素。因此,如何最大程度地避免地下水和地表水对沥青路面造成水损坏是保证沥青路面稳定和良好的使用功能的关键防治对策。沥青路面水损坏是指被围封在路面结构内的水分会软化各结构层材料和土基,使其强度下降、变形增加,从而使路面结构承载力降低、缩短路面寿命。更为严重的是,由于路面是层状结构,层间结合处易出现空隙,进入空隙的自由水在行车荷载作用下,会成为高孔隙水压力和高流速的水流,冲刷层材料并从缝隙间向上喷射出浆体(唧浆),促使沥青面层出现剥落和松散,使整个路面结构的使用功能早期破坏。据大量的沥青路面损坏状况调查和路面使用经验表明,进入路面结构的自由水是造成或加速路面损坏的首要原因。因此,必须科学合理设置路面内、外部排水系统,及时将积存在路面的水分迅速排除到路面和路面基结构外,才能有利于改善路面的使用功能,大大提高其使用寿命。
路面积水后,若不能及时排除,则一部分会沉积在沥青面层空隙中,在荷载等反复作用下由上而下渗入混合料内部,损坏沥青与集料的粘结;另一部分会通过面层出现各种病害如:坑槽、车辙、波浪、剥落、龟裂、松散、沉陷、冻胀和翻浆、泛油等,使路面结构层过早破坏。
坑槽:主要原因是面层的网裂、龟裂后不及时养护而逐渐形成的。另外基层局部强度不足,在行车作用下也易产生坑槽,是由龟裂和松散等其它损坏进一步发展的结果。
车辙:车辙是在行车载荷重复作用下,路面产生累积永久性的带状凹槽,表现为沿行车带出现横向高差。主要是由于沥青混合料级配设计不合理、稳定性差或由于基层及面层施工时压实度不足,使轮迹带处的面层和基层材料在行车荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移引起;另外,重载或超载车辆过多也是产生车辙的重要原因。
波浪:主要原因是路面且成材料设计不合理或施工质量差,导致路面材料不足以抵抗车轮水平力的作用;在纵坡段,由于高温的原因也会出现这种病害。
剥落:如果沥青混合料中使用了中性或酸性石料,将会造成集料与沥青之间的粘附性不足,在行车荷载的作用下,集料从路面剥落,使路面形成麻面,进而可能发展成为坑槽、松散等病害;施工时混合料离析也是产生剥落的原因之一。
龟裂:又称网裂,通常是由于路面整体强度不足,基层软化,稳定性不良等原因引起的。其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝,逐渐在纵缝间出现横向斜向连接缝。沥青路面老化变脆,也会发展成网状裂缝。一般多发生在行车道,其轮迹形成龟裂。主要由路面结构强度不足引起。
松散:原因主要是采用的沥青粘结力差,沥青用量偏少,或所用的矿料过湿,铺撒不匀,或所用的嵌缝料不合规格而未能被沥青粘牢。对表处面层还会产生大面积松散、唧泥现象,从而导致沥青面层脱落。现在主要出现在水损坏严重的路段上。
沉陷:一般是由基层局部成形不足,强度不够,在行车载荷和自然因素等作用下形成的。对于大面积沉陷往往是由于路基(高填方地段)不均匀沉降或局部滑移而引起的。主要原因是路基压实度不足引起,特别是在一些高填方和压实困难的半填半挖中段以及构造物两端出现。
泛油:沥青混合料中沥青含量过多,空隙率较小,高温稳定性差,是产生泛油的主要原因。
冻胀和翻浆:多发生在挖方或填挖交界的路段,主要是由于路基排水设计不合理,造成路基含水量过大引起的冬季冻胀春融翻浆。
由降水形成的地表水,若不能及时排除,则会形成路面水膜,使车辆产生液面滑移,直接影响行车的安全。车辆高速行驶时还会在车尾形成水雾,影响行车的视线,容易引起交通事故。
在实际施工过程中,施工单位普遍存在轻视排水设施的施工质量问题。特别是挖方路段边沟、涌沟排水设施,如果达不到设计的有效排水和隔水作用,会导致雨水渗入路面结构层内引起水损坏。
在施工过程中,因沥青面层的矿料质量、施工配合比、用油量及碾压温度控制不严、片面追求表面平整度、减少压实遍数,压实度达不到规范要求等质量问题,造成了沥青混凝土路面水损坏的产生。
通常沥青混凝土配合比设计中期望值与规范要求的有关指标与实际成型存在较大差距,符合要求的合格率较低。因此,使得成型沥青混凝土的实际状态和使用情况难以达到规范要求,特别是对渗水较敏感的空隙率及渗水系数这2个指标。
排水设计通常存在路基排水系统不畅通,路面结构层排水欠合理,路肩排水系统不完备等不利因素,也是导致沥青路面水损坏的主要原因。如S261线K0+000～+380段,由于路基两侧没有设置足够的排水系统,在今年3、4月间的几场大雨后,沥青路面全部损坏。
因路面设计横坡偏小,下雨时使路面水得不到及时排除,影响车辆运营和安全;路面水排出速度缓慢,使得地面水下渗时间增加,造成水损害增加。
为了加强路面整体防水抗渗功能,路面结构设计中对沥青面层级配的选择,至少必须有一层是Ⅰ型密级沥青混凝土混合料,特别是抗滑表层和下面层,但是实际中因受地质等条件的制约,常采用暂时不设Ⅰ型密级的路面结构层组合予以过渡。因此一旦半刚性基层破坏,即导致沥青混凝土各结构层间结合不良,降低路面结构层的整体功能和抗弯拉应力,导致面层开裂。另路面结构组合单一,面层厚度偏薄,不符路面规范的要求,也是导致沥青路面水损坏的主要原因。
目前,二级及二级公路以下的沥青路面结构设计,抗滑表层普遍采用AK-16,下面层常设计为空隙率较大的Ⅱ型沥青混凝土。如AC-25Ⅱ型或AC-30Ⅱ型。因此,对大部分二级及二级公路以下沥青路面而言,结构层空隙率相对较大的主要是抗滑表层和下面层。但在抗滑表层施工过程中为了达到现行规范的构造深度要求,空隙需达到大于6%。另外,许多施工单位为了片而追求表面平整度,减少了压实遍数,使得表层的实际隙率更大。雨天时,抗滑表层内部总是处于饱水状态,地表水在路面积水时间过长,在荷载等反复作用下由下而上渗入混合料内部,损坏沥青与集料的粘结,加速使路面结构层产生各种病害。因此,必须合理选取适当的级配类型,特别是抗滑表层和下面层。抗滑表层优先采用SMA结构,既可以满足规范的构造深度要求,又可以使空隙率很小。下面层则尽可能采用Ⅰ型密级沥青混凝土,一方面可以使路面水尽可能少地渗透到基层中,另一方面可以阻隔基层中毛细水上升,从而增加整个沥青路面的水稳性。
在施工中,要控制沥青混凝土的匀质性,采取强有力的技术保证措施。从基层准备、材料使用、配合比,到沥青混凝土拌制、运输摊铺,直到最终碾压成型等各环节,都应严格实行标准化、规范化和程序化管理。另一方面,要严格控制路基、路面排水设施施工质量,加强纵、横向排水施工技术管理,最大限度地减少雨水渗入路面结构层内引起水损坏。
(1)正确选取超高渐变段的合成坡度是避免路表局部积水的有效途径。《公路路线设计规范》规定当线型设计须采用较长的回旋线时,横坡由2%过度到0%路段的超高渐变率不得小于1/330,限制了横向排水不畅路段的长度,同时又规定了在超高过度的变化处,合成坡度不应设计为0%。在设计中应验算超高缓和段中的最小合成坡度,避免路表局部积水而影响行车安全。另外,挖方段纵坡不宜设计在凹形竖曲线最低点上。如控方段较长时其纵坡不宜小于3%,一般情况不得小于1%。
(2)合理设计路基与路肩横坡是有效排除路表水的关键。
从有利于排水的角度考虑,路基与路肩横坡的坡值宜取高值,但路基横坡过大会影响行车安全。因此应综合考虑两方面因素,在多雨区宜取高值。在冰冻区取低值,且硬路肩横坡的坡值可取高值。从施工方便考虑,硬路肩横坡宜与路基横坡相同,但在超高路段,硬路肩横坡与行车道相反,这样,避免硬路肩积水流到行车道上。当路基为软土时,路面横坡应适当加大为2.5%～3%;当位于纵坡小于或超高缓和段路面时,最小合成坡度应小于0.5%,有条件的应尽可能采用不设超高的平曲线半径。
(3)精心设置路面内部与外部排水系统是确保沥青路面排水畅通的重要手段。
在潮湿路基段,路面结构层设置高透水材料的碎石垫层,路基两侧设置边缘渗沟,充分利用其透水性,及时把渗入路面结构层内的水排出路基外;在路肩处填筑透水材料,如中砂碎石等,布设反滤层,及时将下渗水排出;在路基边坡,对于纵坡较大,竖曲线凹部,高路堤等路段及设有弯道超高路段的内侧路缘带处,为防止集中水流对路基路肩边坡的冲刷,应考虑设置挡水带,并通过急流槽将水排出路基。
(1)完善边坡排水设施,如修筑边坡方格骨架等,有条件的情况下,做好坡面植被防护。
(2)加强排水设施养护,确保纵横向排水畅通,发现水毁路段及时加固修补,避免路基冲刷,对地下水位高的路段,要加深排水沟降低地下水位。
(3)对沉降量大形成车辙的路段,分析原因,采取有效措施进行处治,确保车辆安全行驶。
综上所述,沥青混凝土路面水损坏,不仅与沥青路面设计、施工等方面有关,而且与沥青路面使用、养护管理联系紧密。因此,要消灭沥青混凝土路面水损坏质量通病,设计、施工、养护等单位必须按现行规范标准,结合工程实际,对沥青路面结构层、排水设施设计和施工问题,特别予以高度重视。这样,就能最大限度地避免地下水和地表水对沥青混凝土路面造成的水损坏,确保公路路基稳定、安全,延长沥青路面的使用寿命。
摘要：本文主要讲述了公路沥青路面水损坏的表现形式和特点，水损坏产生的原因。以及从设计和施工方面采取的防治措施。
关键词：沥青路面,水损坏原因,防治对策
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