公路沥青路面水损坏原因及防治措施
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公路沥青路面水损坏原因及防治措施
摘要:本文阐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;防治措施
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,层问结合处易出现空隙,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
刷层材料并从缝隙问向上喷射出浆体(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。
1沥青公路路面水损坏主要表现形式与特征
1.1地表水在路面积水时间过长会加速使路面结构层产
生各种病害和损坏
路面积水后,若不能及B,1 ̄4}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,
是由龟裂和松散等基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i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,逐渐在纵缝问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
138 广东科技2008 02总第181期 口郭智力
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。
1.2路面上地表水不及时排除会直接影响车辆运营和安全
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。
2沥青公路路面水损坏产生的原因
2.1施工原因分析
2.1.1忽视路基、路面排水设施施工质量 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。
2.1 2沥青混凝土路面施工存在的质量问题 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。
2.2设计原因分析
2.2.1沥青混凝土配合比设计与规范和实际存在差距 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。
2.2.2排水设计系统不够完善
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¥261线KO+000一+380段,由于路基两
侧没有设置足够的排水系统,在3、4月间的几场大雨后,沥青
路面全部损坏
2.2.3路面设计横坡偏小 因路面设计横坡偏小,下雨时使路面水得不到及时排除,
影 维普资讯 http://www.cqvip.com 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。
2.2 4路面面层的结构层组合不够合理,厚度偏薄
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。
3沥青公路路面水损坏的防治措施
3.1重视路面结构层设计。改善路面的使用功能
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一16,下面层常设计为空隙率较大的Il型沥青混
凝土。如AC-25 Il型或AC-30 Il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。
3_2严格控制沥青混凝土施工质量,减少面层产生质量病害
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。
3.3合理设计路面表面排水
3.3.1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O%路段的超高渐变率不得小于
1/33O,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O%。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%。
3.3.2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O.5%,有条件的应尽可能采用不设超高的平曲线半
径。
3.3.3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。
4养护
(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。
5结束语
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。一
广东科技2008 02.总第181期
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