高速公路沥青路面水损坏及防治措施

高速公路沥青路面水损坏及防治措施
郭洪姜广伦朱俊霞
（山东高速德州分公司山东德州 253034）
摘　要：随着社会经济和科学技术的的发展，高速公路建设在我国得了快速发展，其路面结构形式主要为半刚性基层加上沥青混凝土面层。由于近年来道路客货流量的迅猛增加，车辆实行分道行驶，再加上超载、超限车辆越来越多，使得沥青混凝土路面面临着严峻的考验。本文作者根据自己多年的养护工作经验，结合京福高速公路德齐段的养护维修实例，论述了高速公路沥青路面早期损坏的特点、原因以及防治措施。
关键词：高速公路沥青路面水损坏防治
高速公路沥青路面表面层受雨水和车轮辗压的作用,容易出现表面层松散、坑洞、拥包、纵横向裂缝以及雨水沿缝下渗形成的啃边、局部沉陷、翻浆等现象。这些病害一般都发生在雨季,基本上都与水有关。
1水损坏特点及原因
1.1高速公路水损坏具有以下特点
1.1.1损坏多发生在雨季；
1.1.2行车道比超车道破坏严重；
1.1.3发生水损害的地方一般透水较为严重，排水不畅通，挖开路面面层，可见下面有积水或浮浆；
1.1.4破坏之初一般先有小块的网裂,冒白浆(唧浆),然后松散成坑洞。
1.2水损坏原因
1.2.1表面产生坑洞
由于沥青混凝土的不均匀性,坑洞总是首先在局部沥青混凝土空隙率较大处产生。通常采用半开式(Ⅱ型)沥青混凝土表层时，产生的水损破坏更为严重。事实表明,只要有自由水侵入并滞留在沥青混凝土的孔隙中，不管是传统纯沥青混凝土,还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA，在大量行车作用下，都会产生沥青剥落现象。
1.2.2表面层和中面层同时产生坑洞以及局部表面产生网裂和变形
当表面层和中面层都是空隙率较大的半开级配沥青混凝土，而底面层为空隙率较小的密实沥青混凝土时，降水过程中,自由水较易渗入并滞留在表面层和中面层内。当表面层是半开级配、中面层为密实式沥青混凝土时，在较长时间的降水过程中，自由水透入表面层后较长时间从中面层的薄弱处浸入中面层，并滞留在表面层和中面层内。大量快速行车使此两层沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落,导致表面产生网裂、形变和向外侧推挤或产生坑洞。
1.2.3网裂、坑洞
水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量快速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料形成灰白浆。灰浆通过各种形状裂缝被行车压唧到路表面，可使路面产生网裂、变形或坑洞。
1.2.4桥面唧浆或坑洞
桥梁构造物水泥混凝土铺装层上的沥青混凝土面层相对于路基上的面层更容易产生坑洞。桥面产生坑洞也往往是先产生唧浆(白浆),接着形变、网裂和坑洞。
1.2.5沥青面层空隙率过大产生渗水
据资料显示:当沥青路面的空隙率小于8%时，沥青层中水在荷载作用下一般不会产生动水压力，不容易造成水损破坏。当排水性混合料的路面空隙率大于15%时，一般都采用改性沥青，且水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损破坏。而当路面实际空隙率在8%～15%的范围时，水容易产生较大的毛细压力成为动力水,造成沥青混合料的水损坏。
2水损坏防治措施
2.1路面排水
2.1.1路面微表处处理
微表处即由改性乳化沥青、集料、矿粉、水和添加剂等材料按设计配合比拌合并摊铺在原有沥青路面上形成的薄层罩面。该技术在欧美国家已经得到广泛应用。由于该技术具有成本低、施工简单、路面性能恢复好、开放交通快、防水性和抗滑性好等明显优点，因而近年来在国内高速公路养护中得到了较多的应用。该技术主要应用在重交通荷载少，半刚性基层没有大的病害，整体强度较高，沥青面层主要因疲劳而大面积破坏情况下的路面补强处理，一般可以延长路面使用寿命3至5年。
2.1.2设置路面柔性基层
根据沥青路面病害发展情况，在大修时在路面面层和半刚性基层之间加铺沥青稳定碎石柔性基层。沥青稳定碎石柔性基层具有以下优点：A、具有很强的柔性和变形能力；B、可以作为应力消散层，有效减少路面结构中的应力集中现象，大大延缓路面反射裂缝的发生；C、可以与沥青混凝土面层粘结牢固使得路面结构受力更均匀；D、维修工程不需要太长的养生时间，可以大大缩短工期。
2.1.3路面结构渗水
在高速公路中，面层为三层式沥青混凝土，基层及底基层为半刚性路面结构时，面层为了能够提供较大摩擦力而采用孔隙率较大的中粒式沥青混凝土，少量的路面雨水不可避免地通过结构孔隙下渗,浸湿路面基层及土基,将导致路面强度降低。为了迅速排除下渗水分,在基层顶面加铺一层沥青封层，并延伸至路肩排水相连接。
2.1.4路槽排水
在石灰岩挖方路段，为防止裂隙水浸湿路面基层及底基层，导致石灰岩本身裂隙加剧,应设置路槽排水。在路面结构设计时，底基层采用20cm级配碎石，兼作调平层与排水层。在路两侧土路肩部位设置40×50cm碎石盲沟,盲沟沿路肩布置，在填方路段合适的位置通过横向硬塑料排水管将水排出。路线纵坡较大时，在土石挖方交界附近应设横向盲沟,防止水分浸入填方路基。
2.1.5路肩排水
路基附近的地面积水及高的地下水是形成翻浆的主要原因之一。为了及时排除春融期间路基中的自由水，达到疏干路基上部土体的目的，可以在路肩上设置横向盲沟。土路肩下面设置20cm的纵向碎石盲沟，接触面上涂抹沥青并铺设防渗土工布。在路肩边缘的石砌镶边中，按3～4ｍ的间距横向埋设￠5cm硬塑料排水管，排除路肩部分的碎石盲沟积水。
2.2中央分隔带排水
2.2.1设置中央分隔带防渗墙
为防止中央分隔带降雨或者浇灌水横向渗入路面层，可在中央分隔带两侧设置防渗墙。一般在中央分隔带路缘石内5cm左右开槽，成槽宽度约2.5—3.5cm，深度不小于60cm，居中插入塑料膜，沿膜两侧均匀灌注防裂水泥浆密封即可。
2.2.2设置纵向碎石盲沟
采用凸型中央分隔带使大部分雨水自行排至路面外，但仍有部分水会渗入中央分隔带内。为防止这部分水渗入路面基层、底基层和土基,在中央分隔带内的路面两端部分及中央分隔带底部用水泥沙浆抹2cm，涂上沥青, 然后再铺防渗土工布,中央分隔带底部采用纵向碎石盲沟和设横向排水管的排水系统。在纵向碎石盲沟内埋设软式透水管,每隔50～70ｍ设置一个集水槽,再经横向排水管排出路基外。
2.3把好施工质量
沥青混凝土施工质量的好坏是防止或减少沥青路面出现水害的重要因素。目前,高速公路的沥青路面多为三层摊铺。多雨地区,下两层应为Ⅰ型沥青混凝土,减少其空隙率；面层可为Ⅱ型沥青混凝土或抗滑表层，增大其透水性，改善雨天行车条件。在保证沥青混凝土强度及高温稳定性的同时，必须足够重视沥青混凝土的水稳定性及沥青与碎石的粘附性能，粘附性能最好能达到5级。
碎石质量的好坏是保证沥青混凝土质量的关键。碎石质量无法保证,级配不佳,针片状含量超标,是导致沥青混凝土品质不稳定及空隙增大的主要原因。沥青路面用的碎石必须统一集中生产,采用先进的生产工艺,严格筛分,不合格的碎石绝不用于沥青路面施工。
2.4做好下封层设计施工
下封层是多雨地区防止沥青路面渗水病害的最主要的措施,下封层质量不好,引起路面水下渗。即使路面质量好,短期不出现水损害,但路面的耐久性将大大缩短。在有些设计中多雨地区沥青路面只设计了沥青透层,而没有设计下封层;而有的设计了下封层,施工时却为透层。由于我国高速公路大多采用二灰(水泥)稳定碎石基层,基层顶面往往存积粉尘，很难清扫干净至完全露出碎石,沥青透层可以渗入碎石的间隙,但在粉尘上无法牢固粘结,施工车辆行驶时会出现起皮和卷带，致使透层不完整，起不到防水作用。
多雨地区基层顶面必须设计下封层。下封层的形式应综合考虑基层的材料和施工工艺情况，确保下封层有效防水。中央分隔带的防水封层应与下封层同时施工，使封层覆盖路基全断面，施工时应将中央分隔带内多余松散的底基层和基层予以清除。
2.5提高沥青混合料的水稳定性
为了满足表面层抗滑性能对集料质量的要求，有些地区不得不采用与沥青粘附性能不好的酸性集料，致使沥青混合料的抗水损能力严重不足。有的即使采用了抗剥落剂，但质量甚差，尤其是许多胺类抗剥落剂，一般在温度100℃以上就会遇热分解、挥发,在拌和、贮存、运输、铺筑过程中都在分解，使用效果不好，导致水损害破坏。为此建议采用与沥青粘附性不好的酸性集料时，首先应考虑采用消石灰为作为改善粘附性的措施。如果采用抗剥落剂，必须使用确实长期有效的抗剥落剂。
2.6加强沥青层与沥青层之间的粘结
许多工程的施工顺序不当，各层之间施工间隔太长，甚至在沥青面层铺筑过程中或铺筑后，再开挖中央分隔带，埋设管道，挖出的土污染了沥青面层；有的甚至不洒粘层油，尘土影响了上下层的粘结力。施工规范对粘层油的规定要求不严格也是缺陷之一。为此建议强化施工计划安排,所有开挖埋设、绿化等工序应在基层施工过程中同步完成，最后铺筑沥青面层。严禁在沥青面层铺筑过程中或铺筑后将挖出的土堆放在沥青层上造成污染。
2.7提高压实标准,增加现场空隙率指数
摊铺沥青混凝土时，洒入改性沥青,同时提高压实度，使高温混合料进入碎石的空隙中，使沥青膜融化。碾压密实后，使沥青膜上撤的白碎石全部变成沥青碎石，并嵌入面层底部形成一个整体。确保沥青混凝土的压实度在95%以上，现场空隙率接近8%。