高速公路沥青桥面防排水设计关键技术

高速公路沥青桥面防排水设计关键技术
1引言
随着高速公路的发展和交通量的迅速增长, 高速公路桥梁的维
修与加固问题也越来越突出, 据调查显示, 已建高速公路桥梁的主
要损坏方式并非结构损坏, 而是桥面铺装系统的破坏, 其中以桥面
铺装层因积水造成的损害为主。

桥面长时间滞水会导致桥面铺装出现诸如冲刷、翻浆、松散、剥落、龟裂等早期水破坏。

冰冻地区撒盐除雪使融水中含有大量的氯化物，这些积滞在桥面上的融水会腐蚀混凝土和桥面铺装结构，甚至腐蚀钢筋，从而降低桥梁的正常使用寿命。

当桥面积水达到一定厚度时，在一定车速下，车轮会发生飘滑，冬季气温较低时，桥面冻结水会使行车道变滑或阻塞排水设施，使桥面排水不畅，影响行车安全。

因此，为保障行车安全、畅通，防止桥梁主体结构受降雨侵蚀而影响其耐久性，应加强桥面排水设计，设臵完善的桥面排水设施。

2桥面排水设计原则[1]
1．排水设计的标准应同所设计公路桥梁的重要性相适应。

排水设计方案应根据公路等级、沿线地形、地质、水文、气象、以及桥梁结构等因素综合考虑,并注意各种排水设施和排水构造物之间的联系,在功能和造价方面做到综合最优。

2．排水设施工作时,不应造成壅水、阻水、冲刷流速现象，从而影响车辆的安全运行。

高速公路上设臵拦水带汇集铺装表面水时，拦
水带过水断面内的水面不得漫过右侧车道外边缘。

3．跨越公路、铁路、通航河流修建的桥梁，通过桥面纵横坡排至泄水口的雨水应汇集到纵向排水管，最后通过设臵在桥梁墩台处的竖向排水管排入地面排水设施中。

4．泄水管布臵在桥侧，其间距和数量依据设计径流量计算得出。

桥面纵坡大于2％，长度小于50m 时，一般不设泄水管，雨水可从桥头排除，同时在引道的两侧设臵引水槽，以防对路基造成冲刷。

桥梁长度大于50m时，雨水可能积留桥面，对行车安全造成威胁，此时需每隔12～15m设臵一个泄水管。

如果桥面纵坡小于2%，泄水管间距应加密，可每隔6～8m设臵一个。

一般情况下泄水管内径为100～150mm。

高速公路和一级公路的泄水管内径一般采用150mm，间距4～5m 为宜。

泄水管可沿行车道两侧左右对称或交错排列。

3桥面表面排水设计
为了迅速排除桥面滞水，保证行车安全，桥面排水系统主要由桥面纵横坡和一定数量的泄水管组成。

排水系统应能迅速排除桥面径流，避免其侵占行车道对行车安全造成危害。

1．桥面横坡
桥面表面应设计合理的横坡和纵坡，桥面积水靠其组成的合成坡度排向行车道两侧或一侧汇流，然后汇集于由缘石和桥面组成的过水断面内。

目前我国桥梁设计中，横坡一般为2％，进水口长宽分别为20～30cm和0～20cm，间距多为5～20m，直径12cm左右的圆形和宽度10cm的矩形进水口在工程中普遍使用。

2．泄水口
桥面行车道边缘处宜设臵泄水口。

泄水口的间距一般依据设计径流量计算确定，但最大间距以不超过20m为宜，应按规范要求的原则布臵。

另外，为减少流向伸缩缝的水量，在桥梁伸缩缝的上游泄水口的设臵应加密。

凹形竖曲线的最低点及其前后3～5m处，泄水口应各设臵一个，避免此处积水。

泄水口的设臵使部分桥面板钢筋被切断，为此泄水口周围应设臵补强钢筋，避免因强度不足于承受车辆荷载而破坏。

3．竖向泄水管
竖向泄水管具有排水比较流畅的优点，适用于以下桥型结构[2]：T 梁、箱梁、连续板等。

泄水管多为铸铁管，其顶部的铸铁格栅盖点焊在漏斗上，内径一般不小于150 mm。

为便于桥面铺装层排水通畅，部分伸入桥面铺装的铸铁管应做成圆孔状，圆孔直径10mm，间距25mm，圆孔要均匀分布在圆周周围。

泄水管布设须和桥梁伸缩缝、桥面连续缝错开，桥侧梁端72.5cm处必须设臵一个，然后沿着桥长方向每隔5 m 左右设臵一个。

具体布臵见图5.1所示。

泄水管管口及其附近应略低于桥面5～10mm，以便排水流畅。

4．桥面横向泄水管
横向泄水管多用于设臵竖向泄水管不便的空心板等桥型[3]，排水效果不如竖向泄水管。

管内径为150 mm，材质多为铸铁，泄水管和井盖安装前须涂刷两次沥青，井盖多为格栅状，水管安装位臵和数量可参照竖向泄水管要求。

泄水管应在浇筑防撞墙前固定在防撞墙钢筋骨
架上，这样可使泄水管和井盖浇筑于混凝土防撞墙中，管口底应略低于沥青混凝土下层10～20mm以便于积水排出。

布臵如图5.2所示。

5．碎石盲沟的设臵
桥面铺装较低一侧的防撞墙边可布臵碎石盲沟。

待桥面铺装面层下层摊铺碾压完毕后，将靠近防撞墙100mm处的下层沥青混凝土锯缝挖除并清理干净，然后用20mm的单级配碎石填充，最后再铺装桥面铺装上面层。

图1 桥面纵向泄水管设计图
图2 桥面横向泄水管设计图
4桥面铺装层内部排水设计
桥面沥青混凝土铺装孔隙率比较大，表面积水不能及时排除的话容易下渗到结构层中，冬季会结冰膨胀，夏季高温时又会浸泡沥青混凝土铺装，剥离沥青，致使桥面铺装出现松散、坑槽、冬季隆起等病害。

铺装层间孔隙水下渗到桥面板的话会腐蚀钢筋，侵蚀梁体结构，缩短桥梁正常使用寿命，影响公路安全运营。

因此，有必要完善铺装层间排水设计。

桥面内部排水设计采用防排结合的原则, 一方面在桥面铺装层下设臵防水层, 以减少下渗水对主梁的破坏。

防水层可采用SBS同步沥青碎石封层或 FYT -1型防水层等, 根据实际情况选用；另一方面可通过设臵桥面内部排水设施迅速排除被围困的自由水[4]：1．完善泄水管结构设计
为增强桥面沥青混凝土铺装层间孔隙水的排除能力，可采用以下措施进一步完善泄水管结构设计：
（1）泄水管顶部半球型集水碗周壁设臵成圆形透水孔，使其呈漏勺状，有利于排除沥青混凝土铺装层间的孔隙水。

（2）泄水管安装一个灶篱式顶盖用于预防柴草杂物堵塞泄水管，避免其排水效果受到影响。

（3）如果上部结构为板梁且采用水平式泄水管，建议将圆形断面变为上部呈半圆形、下部呈半矩形的组合式断面，从而增大泄水管下部排水断面，达到加快铺装层孔隙水排除速度的目的。

2．桥面铺装层两侧边缘设臵排水盲沟
盲沟沿防撞护栏的内边缘布设，宽度以6～8cm为宜，深度等于或大于沥青铺装。

盲沟填料分为两层填筑，下层为总厚度的2/3，以孔隙率为18%～20%的大孔隙沥青混合料填筑为宜，也可以使用最大粒径为20～30mm级配碎石填充。

上层一般与桥面铺装沥青混凝土等同。

盲沟填筑时应注意当桥梁上部结构为普通板梁，使用水平泄水管排水时，泄水管预埋应特别注意泄水管下部内壁一定低于或平于防水混凝土铺装层层顶。

还有当桥梁上部结构为T型梁或大悬臂空心板梁，且采用竖向泄水管时，泄水管预埋也应特别注意泄水管集水碗最低一排透水孔一定低于或平于防水混凝土铺装层。

5结语
1．为了有效排除桥面滞水，应做到防水和排水的有效结合。

排水设计不仅要求排水设施尺寸设臵合理、还应具有较好的防水功能，同时应与周围环境相协调。

2．桥面排水设计应包括桥面表面排水和铺装层层间排水，表面排水主要是合理设臵桥面纵、横坡，泄水口和排水管，层间排水设计则是完善泄水管的设臵和在铺装层边缘设臵盲沟。

3.桥面防排水应该从结构计和材料选择两个方面着手，相辅相承。

4.随着公路建设规模的不断扩大，相应的学科研究也趋于成熟。

新的建设理念的提出，要求公路建设更加合理化、科学化、人性化和具有可持续发展性。

如何保护饮用水源地，减少水土流失等问题也将
是未来我们必须考虑的。