高速公路水损坏及防治

高速公路水损坏及防治（精选7篇）

高速公路水损坏及防治 篇1

0前言

近年来我国高速公路的建设速度很快, 路基路面的早期损坏问题引起了广泛的关注。20世纪80年代以前我国对沥青路面的研究主要集中于其高温稳定性、路面抗滑性及低温开裂等几个方面。由于公路运输的日渐繁忙、里程的延伸及车辆荷载的日益增大, 沥青路面的水损害情况日益加剧, 逐步成为一个严重的公路路面病害问题。

1高速公路早期损坏的类型

我国高速公路路基路面存在的较为普遍的早期损坏现象, 可归纳为以下六类:

(1) 沥青面层早期损坏:车辙、泛油、松散、坑槽、水损害破坏;

(2) 水泥混凝土路面断板、折角、接缝跳车;

(3) 桥面铺装局部破损;

(4) 结构物连接不顺畅、桥头及接缝跳车;

(5) 路基沉降, 如软土路段、高填方路堤、半填半挖路段的沉降和开裂;

(6) 高边坡滑塌。

这些损坏有多种原因, 但大多发生在雨季, 基本上都与水有关。我国的公路沥青路面水损害, 主要是指渗透入沥青路面的自由水分在温度变化及车载负荷的作用下, 逐步侵入沥青与集料的界面上, 导致沥青膜从集料表面剥离以及集料之间的黏结力丧失而发生路面破坏的过程。危害形式主要为:网裂、变形和坑洞;松散、坑槽;泛油和油斑。

2沥青路面水损坏的原理及其原因

2.1 沥青路面水损坏的原理

2.1.1 水降低沥青和集料之间的黏附力及黏结力

依据极性理论, 沥青可以理解为表面活性物质在非极性碳氢化合物中的溶液。沥青和各集料等经过一定极配形成混合料之后, 黏附于各种石料表面形成吸附层。而水是强极性分子 (含氢键) , 故更易依附于石料表面。若所用沥青是低极性的, 则沥青—石料之间的黏附基本上是限于简单的物理意义上的吸附, 容易为水剥离。

沥青路面中的材料, 沥青和各集料之间存在合理的极配, 沥青混合料仍会在自由水的作用下, 受到一定的影响。一方面, 自由水介入沥青与各集料之间, 在高速行驶的车轮下形成高压水流, 长时间反复冲刷各集料表面的沥青膜, 导致沥青膜过早地脱落;另一方面, 由于自由水的反复侵蚀, 沥青面层由底部向顶部, 逐渐松散, 沥青与各集料之间的黏结力减弱, 结构强度降低。黏附力和黏结力的损失相互影响, 共同造成水损害及导致其恶化。

2.1.2 路面内部动力水压的冲刷破坏

路面的雨水大部分经路面的横坡和纵坡排走, 亦有相当一部分通过路面的空隙、接缝等渗透入路面结构之内。若路基及路面下层为透水性较低 (渗透系数≤10-5cm/s) 时, 渗入路面结构内部的自由水便无法渗出, 被迫形成滞留水, 长期浸泡和冲刷基层材料中的结合料, 使之形成灰浆而被挤压出路面, 降低了沥青路面的强度及承载力。更为严重的是, 滞留水在车辆荷载及行车速度日益增大的情况下, 形成空隙水压力, 直接对周围的沥青混合料施加冲刷压力, 扩张裂缝及加大表面孔隙率, 降低沥青路面结构的整体强度, 从而产生各种形式的破坏。

2.2 沥青路面水损害两个方面的原因

2.2.1 路面设计因素 (内因)

(1) 沥青与集料的黏附性不足;沥青与集料的黏附性主要受自身性质的影响。如沥青与矿料的化学成分;沥青与矿料表面的界面张力;沥青的黏性;矿料的空隙率;矿料的含水量和含泥量等。研究表明, 若黏附性不足4级以上, 沥青膜容易脱离, 造成路面水损害。

(2) 沥青路面结构厚度与沥青混合料不匹配:我国现行路面设计规范没有明确给出沥青混合料极配形式与结构厚度的关系, 但过去的经验是结构层厚度为极配中最大集料尺寸的2.5倍。虽然最大集料尺寸在我国现行公路沥青路面设计规范中没有明文定义, 但根据美国superpave定义:集料最大公称尺寸为筛余第一次大于10%的筛号的上一级筛子。从我国常用的沥青混合料矿料极配中, 可以看出, 集料最大粒径尺寸其实就是superpave所定义的集料最大公称尺寸。但有时按照规范要求的材料施工, 严格管理, 并遵守了厚度最大粒径的2.5倍关系去设计面层, 路面仍然发生了早期破坏, 应该说除了其他种种原因之外, 层厚为最大集料尺寸的2.5倍关系, 也应值得研究。根据美国的superpave的技术研究成果表明:沥青结构层厚度要求大于集合料最大公称尺寸的3倍, 当粗集料含量高时, 这个比值应更高。集料粒径与面层厚度不匹配, 集料粒径显得过粗, 与其相匹配的厚度显得稍薄, 这样即易使混合料产生离析, 又不利于压实, 这是我国沥青路面水损坏早期破坏的原因之一。

(3) 沥青路面压实度不够, 孔隙率过大。施工中对沥青路面压实度重要性认识不够, 我国目前高速公路沥青路面施工存在一种现象就是只注重路面平整度。由于平整度是竣工验收的一项硬指标, 因而施工单位非常重视, 片面强调平整度。一些工程担心振动压路机碾压影响平整度, 而采用吨位偏轻的轮胎压路机, 使得最终成型的沥青混合料压实度稍差, 孔隙率偏大, 影响了沥青路面的水稳定性。根据调查, 表面层实际孔隙率在8～15%之间时, 是发生水损害最危险的孔隙率。这是因为小于8%时水不容易流进, 大于15%时水容易流失, 而在这一范围的孔隙率是水容易进而不容易出的状态, 在行车作用下路面逐渐压实, 原来联通的孔隙不联通了, 这些空隙的水在行车荷载作用下产生空隙水压力, 重车再加上超载车多, 空隙水压力就越大, 更容易产生水损害。

2.2.2 外部环境因素 (外因)

排水设施不完善:排水是指若水渗入面层后, 应使其迅速排出。这就要求基层应拥有足够的孔隙率用以供应排水的需要和建立完整的排水通道。我国沥青路面基层普遍采用半刚性基层, 是不透水的, 上面渗入的路面水积聚在基层表面排不出去, 尤其近几年来, 对基层的强度要求越来越高, 越来越致密, 而使得基层没有足够的空隙以供排水之需, 而且近年来我国路面设计中普遍设计了埋置式路缘石, 路缘石往往与沥青路面等厚且与沥青路面和基层之间结合较好, 严重阻碍了路面结构内部横向排水。尤其是新建路基的路堑地段很容易发生渗水等病害, 其原因主要是排水不畅, 边坡过陡或缺乏适当的支挡建筑物, 地下水长期浸蚀基层, 会消弱基层、底层的整体强度。地面水浸入路基内部, 不能及时排出, 行成自由水, 自由水集结在表层内部, 在行车荷载的重复作用下, 产生较大的水压力, 形成灰浆, 长期集结的灰浆, 将造成路面的网裂, 引起结构的早期破坏。

交通量、车速及载重车辆:近几年来, 交通量不断增加。随着高等级道路的大量修筑, 行车速度显著提高, 由原来的40～60 km/h达到80～120 km/h, 路面积水动力亦增大到原来的4倍左右, 达到0.53 MPa (理论值) 。

温度变化的影响:春季冻融期间的温度在零度左右变化, 路面的水分不易排除, 与重载交通共同作用, 路面易产生损害;而在夏季高温作用下, 沥青混凝土强度降低, 雨季雨水较多, 在路面内部积聚水的冲击下, 路面亦易损坏。

3高速公路水损害的防治措施

既然沥青路面的水损害是来源于沥青膜从集料表面的剥离, 其条件是水分介入到沥青与集料界面上, 改变了沥青、集料与水分的关系所造成的。那么, 排除结构因素, 预防水损坏的关键就要通过下面两个途径来解决:

3.1 提高沥青与集料之间的黏附性和集料之间的黏结力

随着高速公路的建设, 沥青路面对集料的要求越来越高, 尤其是表层集料的来源更是困难。在通常情况下, 石灰岩等碱性集料, 与沥青的黏附性好, 但耐磨性能差, 不能适应沥青路面表面层抗滑及耐磨耗的需要, 采用石灰岩石料铺筑的沥青玛蹄脂碎石混合料 (SMA) 路面, 所期望的石料之间的嵌挤能力不能很好的形成。花岗岩、砂岩、石英岩等酸性岩石, 石质坚硬、致密、耐磨性强, 能充分发挥集料之间的嵌挤作用, 但它与沥青的黏附能力却不好, 容易在水分的作用下造成沥青膜的剥落, 很快导致沥青路面的掉粒、松散、坑槽等水损害破坏。《公路沥青路面施工技术规范》 (JTJ032) 规定:当用于高速公路、一级公路的石料为酸性石料时, 宜使用针入度较小的沥青, 并采用下列抗剥落措施:

(1) 用干燥的磨细消石灰粉、水泥作为填料的一部分, 其用量宜为矿料总量的1～2%;

(2) 在沥青中掺加抗剥落剂;

(3) 将粗集料用石灰浆处理后使用。

3.2 防止水分进入沥青混合料内部

解决该问题最主要的因素是沥青混合料级配, 尤其是减少孔隙率, 但孔隙率是有一定限度的。对普通的密级配沥青混凝土来说, 粗集料基本上是悬浮在沥青砂浆中的, 孔隙率小于极限孔隙率 (2～4%) 时, 沥青在夏季受热膨胀时无适当的空隙可去, 便容易上浮 (泛油) , 混合料产生推移、车辙等流动变形。根据美国战略公路研究计划的调查, 沥青路面最合理的残余孔隙率为4%。

目前, 大部分高速公路的沥青路面, 解决孔隙率有以下途径:

(1) 为满足抗滑表层构造深度的需要, 孔隙率不得不增大到4～8%, 明显的大于发生水损坏的临界空隙率。为解决抗滑性能要求与水稳定相矛盾的一个方法是采用沥青玛蹄脂碎石混合料 (SMA) 结构, 由于间断极配的碎石骨架在表面形成大的空隙, 构造深度大, 有很好的抗滑性能;同时由于沥青玛蹄脂的充分填充, 混合料内部的空隙率又很小 (2～4%) , SMA基本不透水的优点可使沥青路面的水稳性得到很大的改善。

(2) 由于水损害破坏有一部分原因是由沥青面层的下面层开始的, 而目前普遍将下面层设计为孔隙率较大的沥青混合料, 中面层多为密级配沥青混凝土。为了防止上面层的水渗入路面基层的水上升到沥青混合料中, 同时为了解决沥青混合料的孔隙水在长期的交通荷载作用下, 动水压力对沥青膜与及集料的黏附性所构成的威胁, 因此, 建议下面层的级配类型采用密级配沥青混凝土, 以使得沥青路面的水稳性得到较大的提高。

4结语

在高速公路的早期破坏中, 大多数病害与水都有着直接的关系, 路面中水的存在使路面破坏加剧。沥青路面的耐久性也主要依赖于沥青与集料之间的黏附程度, 水和矿料的作用是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。无论在冰冻地区还是在南方多雨地区, 水损害都可能发生。水损害后使得沥青从集料表面脱落, 从而使路面出现松散、剥落、坑洞等病害, 严重危害道路的使用性能。水对沥青路青的渗透导致唧浆, 加速路面不规则裂缝、坑槽的形成与发展, 并导致路面下陷, 是路面早期破损的主要原因之一。因此, 只有解决好高速公路水损坏及其防治的问题, 才能大幅度提高公路的使用寿命和行车舒适度。

摘要：本文列举了许多高速公路早期比较常见的损坏类型。重点讲述了高速公路沥青路面最常见的一种破坏形式水损坏, 并从设计、施工、规范、材料各方面分析了水损坏的原因及防治措施。

关键词：高速公路,沥青路面,材料,水损坏,防治措施

参考文献

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[2]王敏.沥青混合料添加剂在公路养护工程中的应用[J].科技之友, 2008, (23) .

高速公路水损坏及防治 篇2

水损害是指沥青路面在交通荷载和水的反复作用下,一方面水分导致沥青混合料强度下降,另一方面水分侵入沥青与集料界面,在动力水作用下沥青膜从集料表面剥离,导致集料间粘结力丧失。可以说水损坏严重削弱了沥青路面的使用性能,大大缩短了其使用寿命。因此,研究如何解决和防止沥青路面的水损害问题具有深远的社会效益和重大的经济意义。

1 沥青路面水损坏破坏形式

1)唧浆。水透过沥青面层并滞留在半刚性基层顶面,在快速行车作用产生的动水不断冲刷下,基层表面的水泥、石灰、粉煤灰等结合料经过浸泡和冲刷以灰浆形式通过路表缝隙被挤出路表,这种破坏现象是水损坏最为明显的破坏形式。2)松散。松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落,从表面向下发展的渐进过程,首先是细集料剥落,然后是粗集料,集料颗粒与裹覆沥青之间粘结力丧失是颗粒脱落的原因。3)坑槽。坑槽是指沥青路面由于面层或者面层和基层的集料局部脱落而产生的路面洞穴。快速行车作用产生的动水压力将沥青从碎石表面剥落下来,局部混凝土松散,碎石被车轮甩出使得路面产生坑洞,而且很快就从小的坑洞发展成大的坑槽。4)网裂。水分渗入路面面层并滞留在表面层和中面层内,使沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落,从而加剧路面破损,形成多边形的块形区域,最后发展成龟甲状,导致上面层产生网裂、松散或坑槽等一系列破坏。

2 水损害原因分析

2.1 外因

1)降水。通常降水量大的潮湿多雨地区,水损害现象较降水量小的干旱和半干旱地区更为严重。降水量次数多和降水量大,水渗透进沥青面层的量越大,水损害可能就越严重。2)重载交通。近几年来,行驶在高速公路上的车辆组成发生了较大变化,重型货车数量显著增多,而且货车普遍超载,这些是促使沥青路面产生早期水破坏的重要外因。而且交通量大和载重车辆多的高速公路水损坏现象明显较交通量小和载重车辆少的高速公路严重。

2.2 内因

1)沥青混合料空隙率过大。通常沥青路面的空隙率在8%以下时,沥青层中的水在荷载作用下一般不会产生动水压力,不容易造成水损坏;而路面空隙率在8%～15%之间时,雨水则更容易进入面层混合料内部,且在荷载作用下极易产生较大的动水作用,造成沥青混合料的水损坏。因此马歇尔设计目标孔隙率范围可控制在3%～5%,路面的实测空隙率不得超过7%,一般应在6%左右。2)压实度不足。有些单位或工程只重视平整度而忽视压实度,片面追求平整度和担心构造深度不够而使得压实受到影响。压实达不到压实度要求,沥青混凝土面层不可避免地会产生水损害。沥青混凝土的压实度控制标准上面层可提高到98%,中、下面层可提高到97%。3)沥青混合料离析。路面水损坏的主要原因是由于路面空隙率过大,而造成空隙率过大的原因有:a.压实不足;b.沥青混合料的离析造成局部空隙率过大。一旦混合料发生离析,一切路面结构和材料设计工作都变得徒劳了。而且路面压实度不足,有时也是由混合料离析引起的。4)沥青面层裂缝。随着沥青路面运营,路表面裂缝会深入到下面层底部,甚至引发基层在相同的位置开裂。在通车两三年后裂缝往往已经贯穿沥青混凝土面层,甚至进入基层。降雨时雨水则会通过裂缝流入面层底面并滞留在基层顶面,同时向缝的两侧扩散。5)路面排水系统不完善。雨水会通过路面裂缝或面层空隙下渗到路面结构内部,当地下水位高时,地下水也会通过毛细管上升进入路面结构下部。另外,道路两侧有滞水时,也有可能进入路面结构内部。而一旦路面结构排水系统不完善,滞留在路面结构内的水分则会浸湿路面结构层料,使无机稳定粒料层以及土基的强度降低。由于路床湿软,半刚性基层承受较大的弯拉应力,在较大弯拉应力和水作用下,路面则会相继出现龟裂、坑槽等。

3 沥青路面水损坏机理

目前对于路面水破坏的机理的分析研究主要有以下两点结论:

1)水进入沥青与集料界面使沥青膜从集料表面脱落而产生水破坏;2)由于交通荷载作用使得集料之间的剪切力破坏了沥青膜,从而更容易使水进入沥青与集料界面使粘结力丧失,另外行驶的车轮对空隙水形成的冲刷力使集料表面的沥青膜逐渐减少直至剥落而产生水破坏。

4 水损坏防治措施

4.1 加强层间粘结

常见的层间处治方式为设置透层、粘层以及封层,不同的处治层适应于路面结构不同层位处层间连续的需要,不同面层层间位置常用的处治措施如表1所示。

4.2 使用抗剥落剂

尤其是沥青路面上面层选用硬度更大和耐磨性能更好的酸性石料的情况下,需针对所用的集料和沥青,事先做粘结力试验并选择合适的抗剥落剂。如掺加消石灰等抗剥落剂,确保最大限度地提高沥青与集料之间的粘结力。

4.3 完善路面结构排水设计

如何快速排出路面表面层的水和防止水进入路面结构层,是设计时考虑的重要因素,排水设计首先是路面结构排水,防止中央分隔带处水渗入路面结构层。因为仅靠提高路面结构自身的水稳性能是远远不够的,还要求要有完善的路面排水系统和合理的路面结构排水体系,包括路表排水、中央分隔带排水、路面结构层内部和边缘排水。

4.4 对离析的控制

在施工过程中不仅要重视级配离析,更要重视温度离析对路面造成的不利影响,应采取有效的措施来避免离析现象的发生,如自卸卡车在装料和卸料时,应按车厢内一定的装卸顺序,从而减少材料的离析现象;同时也尽量采用高性能的摊铺机,使其处于良好的技术状态,并在工艺中的每个环节都必须按规定要求进行,防止施工过程中混合料出现离析。

4.5 养护维修

行车道轮迹下的局部网裂是自由水进入路面结构的通道,对路面的整体稳定性有极大的危害。维修时一定要及时,以免裂缝深度和范围扩大,维修养护的基本原则是维修后保证路面平整和封闭裂缝,以避免降水或路面积水下渗而引发进一步的水损害。

5 结语

水损害在高速公路沥青路面早期破坏现象中尤为突出,本文从不同角度分析了水损害的原因,一般路面裂缝、重载交通作用、防排水设施不好、沥青混合料空隙率过大和施工过程中出现离析以及施工压实不足等问题都不同程度地存在。要解决沥青路面的这些水损害问题,必须针对性的采取良好的路面结构排水设计、路面结构层间结合设计、混合料施工离析控制以及增强沥青混合料自身水稳定性等一系列防治措施。因此,做好路面设计和提高路面防水能力应是解决沥青路面早期水损害的主要途径。

参考文献

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高速公路水损坏及防治 篇3

关键词：高速公路,沥青路面,水损坏,养护

一、高速公路沥青路面水损坏概述

引起高速公路沥青水损坏最为直接的原因是水的存在及影响, 水通过静水损坏与动水损坏对沥青路面进行破坏, 其中静水损坏主要是对沥青混合料进行软化与剥落, 软化可以降低沥青混合料强度及刚度, 降低沥青路面承载能力;剥落则是通过水分影响, 逐渐降低沥青胶结料与集料粘结力并致使其分离。动水损坏, 主要是在静水损坏的基础上, 在外界车辆荷载影响下, 加速沥青路面损坏过程。汽车荷载压力及剪应力反复泵吸, 导致沥青路面出现松散、坑槽等问题。引起沥青路面水损坏的因素较多, 除了水因素影响, 沥青路面结构设计不合理、沥青路面结构材料应用、施工不当、交通量过大及重载等也属于沥青路面水损坏产生的主要原因, 在分析水损坏因素的基础上, 提出养护对策。

二、水的来源与针对水源的沥青路面水损坏养护对策

从本质上来看, 引起高速公路沥青路面水损坏的根本在于水进入到沥青结构层, 通过对引起沥青路面水损坏水的来源进行研究, 提出相对应的养护对策。

1. 引起沥青路面水损坏水的来源

引起沥青路面水损坏水的来源主要为自然降水、路面积水、挖方路段地下水与中央分隔带渗水等。沥青路面水损坏速度及程度与区域内自然降水量存在着十分紧密的联系, 相对而言, 南方降水量较大, 雨季时间长, 其沥青路面水损坏较之北方更为严重, 在冰冻地区, 雪水渗入到路面结构层, 在化冻过程中在沥青路面结构内形成自由水, 在荷载作用下引起水损坏问题;路面积水的产生, 多是因公路平整度设计不足或路面横坡设计不当导致自然降水在路面聚集, 积水随着路面裂缝, 在荷载作用下, 进入到沥青路面结构中。

2. 针对水源的沥青路面养护措施

因沥青路面水损坏是在水因素的影响下产生的, 采取措施将水封住, 不让水源进入到路面, 或将路面存在的积水及时排除, 避免水长时间滞留进入到结构内部, 则可以避免水损坏问题的产生。为此应重视路面防排水设计。具体养护措施包括以下几点:在路基顶面设计应用水泥稳定碎石层, 提高其水稳定性;在基层下设置排水垫层;设计路面结构防水层及排水层内, 铺筑防水粘结层;完善排水系统, 设置排水盲沟, 设置中央分隔带防渗墙;及时修补路面结构裂缝, 避免或降减少水随裂缝进入到沥青路面结构中。

三、沥青路面结构因素及养护对策

沥青路面结构在设计中, 没有重视对层间粘结功能层与防排水设施的设计, 导致沥青路面自身防排水与抗水损坏能力较差, 从而导致水损坏现象较为严重。为此, 应不断完善沥青路面结构设计方法, 在进行路面结构设计过程中, 充分考虑施工实际情况, 如路基状况与区域降水量等;在选择沥青面层厚度时综合分析沥青面层高温稳定性与低温抗裂性能, 降低面层裂缝产生;优化沥青面层混合料配合比, 保证沥青面层密实性, 提高沥青面层与基层黏结力, 设计完善的路面结构排水系统。

四、材料因素引起沥青路面水损坏及其养护措施

在高速公路沥青路面施工过程中, 其材料选择及应用, 直接影响着路面质量及防水损坏能力, 如沥青与集料黏附性, 沥青在集料表面的沥青膜厚度, 对沥青混合料的抗水损坏能力存在着直接影响, 在集料选择时, 需要对集料强度、干燥、形状进行检验, 避免因集料选择不当降低集料粘附力。为此, 在进行沥青路面施工材料选择时, 需要充分重视沥青材料及集料选择, 重路面基层与面层材料质量, 按照实际施工情况, 合理选择施工材料, 充分提高沥青混合料水稳定性。

五、施工因素引起沥青路面水损坏及其养护措施

在高速公路沥青路面施工过程中, 如没有按照施工规范进行操作, 容易引起公路基层施工质量问题, 导致基层在短时间内出现损坏问题;在施工过程中存在着沥青面层施工不均匀性问题, 导致局部水损坏, 沥青面层施工不均匀性问题产生的主要原因为混合料不均匀, 混合料出现离析问题, 压实度不符合设计要求, 混合料摊铺厚度控制不当等。养护对策为:严格控制沥青路面施工材料质量, 优化沥青混合料配合比, 控制混合料生产、运输、施工及养护各个环节质量, 加强施工监理与检验, 减少施工不均匀性, 加强沥青公路路面日常养护维修, 将产生病害问题及时处理, 避免病害进一步发展。

六、交通荷载引起沥青路面水损坏及其养护措施

交通荷载属于高速公路沥青路面产生水损坏的重要外因, 随着交通车辆及车辆荷载的增加, 路面结构所承受的荷载逐渐增加, 引起路面结构破损, 并产生路面结构裂缝等质量问题。针对交通荷载引起沥青路面水损坏, 其养护措施为:提高高速公路设计承载力, 提高沥青路面承载力及抗剪力;治理超载现象, 加大出处罚力度;加强公路养护, 及时修复公路路面裂缝等质量问题;在雨季之前, 严格检查并疏导沥青混凝土路面防水及排水设施, 保证其防排水能力;按照降水状况与公路实际情况, 控制车辆通行量, 做好分流工作等。

七、结语

沥青路面属于高速公路中常见的路面结构形式, 其行车稳定性及舒适性较好, 在多种因素的影响下, 高速公路沥青公路路面容易出现水损坏问题, 对公路路面质量、行车安全性、舒适性造成严重影响。水因素是引起沥青路面水损坏的根本原因, 沥青路面结构设计不合理、沥青路面结构材料应用、施工不当、交通量过大及重载等问题的存在, 同样会引起沥青路面水损坏, 在分析其成因的基础上, 提出相应养护对策, 综合提高公路沥青路面抗水损坏能力, 实现高速公路沥青路面运行综合效益。

参考文献

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高速公路水损坏及防治 篇4

所谓沥青路面水损害,是指沥青路面在有孔隙水的条件下,由于交通动荷载和温湿胀缩的反复作用,进入路面孔隙的水不断产生动水压力和真空负压抽吸的循环作用,致使水分逐渐侵入沥青与集料的界面,造成沥青膜从集料表面剥落、沥青混合料内部逐渐丧失粘结力,路面结构使用性能下降,并伴随麻面、松散、掉粒、坑洞或唧浆、网裂、辙槽等病害发生,同时诱发其他路面病害的损坏现象。

1 影响沥青路面水损坏的原因

1.1 沥青混合料的性质与类型

沥青混合料的性质包括沥青性质与集料性质,沥青与集料的粘附性等。如沥青与矿料的化学成分,沥青与矿料表面的界面张力,沥青的粘性,矿料的空隙率,矿料的含水量和含泥量等。研究表明,若粘附性不足4级以上,沥青膜容易脱离,造成路面水损害。密级配沥青混合料结构密实、空隙率小,矿粉及沥青用量较大,沥青膜较厚,一般水损害较小。

1.2 压实度不足是早期水损害最普遍的原因

1)研究表明:空隙率在8%～12%之间的路面是水损害最容易发生的区域,小于8%水不容易进去,而大于12%水很容易流走。路面松散,压实不充分或压实不及时,成型的路面内部存在较多的孔隙,水分易侵入沥青路面结构,便会出现不同程度的渗水。在车辆荷载的反复作用下,随着路面上下反复运动,它冲击着路面材料,使路面材料松散解体,从而导致路面的早期水损坏。

2)沥青混合料离析导致路面局部压实不均匀,即细集料集中的部位往往沥青含量偏多,孔隙率过小,而粗集料集中的部位则孔隙率过大。这也为水的渗入提供了条件。

1.3 路面排水系统不健全,设计不合理

1)在道路工程中,人们比较重视路基和路界地表范围内的排水,采取的措施也很多,但是对于沥青路面结构层内部的排水则重视不够,甚至基本没有考虑。我国高等级公路普遍采用半刚性基层,路面设计时一般不考虑路面结构层内部排水,普遍设计了埋置式路缘石、砌筑式路肩、浆砌挡墙,这些都妨碍了由各种途径侵入路面结构内部的水分排出。路面下排水状况不良,进入路面的水不能及时排出,也将加速路面水损害的发生和发展。2)一些特殊路段如近郊道路,未能根据路段自然的地质、地貌、水文状态进行设计,而是严格按照公路路基排水设计要求设计,全线的排水沟、管道、桥涵未构成完整的排水系统,地下水和部分地表径流水危害着路基、路面强度和稳定性,或者路基标高设计偏低,路基土处于潮湿状态和过潮湿状态,都会引起路面早期水损害的发生。

1.4 施工环境的原因

沥青混凝土路面在冬季、雨季和天气寒冷潮湿条件下施工,建成的路面就易发生路面水损害,施工后的环境条件如气候及交通超载严重,温度变化产生的冻融循环作用,降雨量及干湿循环等,都将影响水损害, 路面开裂、老化加速水损害的发生,并形成恶性循环。

1.5 养护的原因

养护不及时,养护方法不当也是造成沥青路面水损害的重要因素。

2 防治沥青路面水损害的技术措施

2.1 选料要精良,提高水稳定性

1)沥青应选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低、高粘度的优质国产或进口沥青。为提高沥青的温度稳定性和抗老化性能,在条件许可的情况下,可在沥青中掺加各种类型的改性剂进行沥青改性处理,来改善沥青混凝土的抗永久变形能力、抗裂能力和与矿料的粘附性,对解决水损害具有良好的效果。2)集料的选用应洁净、干燥、无风化、无杂质,应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。不能满足技术要求时须采取抗剥落措施,以改善矿料与沥青之间的粘附性。确保混合料的抗剥落性能,同时应尽量降低骨料的含水量。3)配料要准确,减少空隙率。应优先选用较先进、性能优良的沥青混凝土矿料级配,实现高温稳定、低温抗裂、抗车辙能力强、抗水害能力强、抗滑耐磨、抗疲劳老化能力强的沥青混凝土面层。

2.2 铺压要合理,增大密实度

1)提高面层摊铺质量,摊铺温度应控制在130 ℃～150 ℃为宜,摊铺厚度均匀,碾压遍数不能太少,以免混合料孔隙过大;基层雨后潮湿未干,不得摊铺,更不得冒雨摊铺;一次铺宽不得超过10 m,否则将会出现粗粒料离析现象。2)碾压过程应遵循少量喷水,保持高温,梯形迭进的原则。绝不能片面追求平整度,进行低温碾压,降低压实度标准;低温碾压易造成空隙率增大,压实度不足,使路面渗水,导致早期水损坏的发生。

2.3 基础要稳固,搞好防排水

1)沥青路面对路基的要求是不产生不均匀沉降、重垂沉降或侧向滑移,不产生严重的冰冻拱胀或春融软化。而对基层强度的要求是要具有水稳定性和冰冻稳定性,不产生唧泥、水浸软化,冻融后强度不能有大的衰减;基层要有一定的强度、较高的弹性模量,为路面提供均匀稳定的支撑条件;基层要有较好的抗冲刷能力,在强气流、强水流冲刷下,不会产生过大的冲刷,致使板底脱空。此外,还要做好路面排水和封水工作的设计和施工,还应合理设置中央分隔带和路肩的防、排水设施。如在中央分隔带或路肩范围内铺设不透水或低透水性的防渗层,以达到防水阻渗、保护路面结构的目的。设置的防渗层或镶边路缘石与沥青路面边缘相接时,接缝应填充密实,衔接紧密,以防雨水渗入路面结构内部。2)路面结构层应采用水稳定性好的密实型沥青混凝土,但仅有一层密实型(Ⅰ型)的沥青混凝土或仅设一层沥青砂来防止水损害远不能满足要求。一旦水通过各种途径进入到空隙率较大的结构层中,便会滞留于其中,使强度显著降低,并随着交通量的增加,出现水损害现象。设置良好的路面结构内部排水系统,迅速排出渗入路面结构内的水分,避免自由水在路面结构层中积滞的时间过长,从而改善路面的使用性能,能够从根本上解决沥青路面的水损害问题。

2.4养护管理

重视加强养护管理,提高养护管理水平,不但保证了沥青道路的服务性能,也是防止早期水损坏病害的进一步发展、节省养护资金的有效手段。

3结语

路面早期水损害是沥青路面的主要危害之一,各级交通管理部门应引起足够的重视,并根据其成因从沥青路面设计,原材料进场,施工各项指标到养护都要严把质量关,层层重视、层层控制、有针对性地采取一系列预防和改善措施,只有这样,才能从根本上减少沥青路面水损害等早期病害现象的发生,延长沥青路面的使用寿命,增强其使用质量,节省维修费用,使我国沥青道路建设质量全面提高。

摘要：指出沥青路面水损坏病害已经成为路面早期破坏中最常见最主要的病害之一,通过对沥青路面水损坏形成的原因进行具体分析,提出了一系列防治路面水损坏发生的方法,从而全面提高我国沥青道路建设质量。

关键词：沥青路面,水损坏,成因,防治技术

参考文献

[1]JTJ 014-97,公路沥青路面设计规范[S].

[2]JTJ 014-97,沥青路面施工及验收规范[S].

[3]陆鼎中,程家驹.路基路面工程[M].第2版.上海:同济大学出版社,1999.

高速公路水损坏及防治 篇5

一、什么是水损坏

所谓水损坏即降水透入路面结构层后是路面产生早期破坏的现象, 它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水损坏的主要破坏形式有:网裂、坑洞、唧浆、辙槽等。水损坏的产生往往是由于施工中沥青混凝土配合比控制不严、沥青混合料拌合不均、碾压效果不良等导致的沥青路面空隙率过大所造成的。

二、沥青路面水损坏特点

(一) 自上而下的表面层水损坏

许多初期的路面水损坏是从上往下发生的, 它往往局限在表面发生松散和坑槽, 如果及时修补, 路面性能可以很快恢复。在降雨过程中, 雨水首先渗入相对比较困难, 在大量高速行车的作用下, 反复产生的动水压力逐渐使沥青从集料表面剥离, 局部沥青混凝土变得松散, 碎石被车轮甩出, 里面产生坑槽。一旦有水大量地从裂缝和大的孔隙中迅速渗入达到饱和, 经行车反复泵吸就很快造成沥青膜剥离的环境, 成为水损坏的经典模式, 这和疲劳破坏有根本不同之处。

(二) 自下而上的水损坏

当半刚性基层沥青路面的沥青层较薄时, 沥青路面的水损坏经常是自下而上进行发展的。该类水损坏之初一般都先有小块的网裂、唧浆, 然后松散成坑槽。当水通过空隙等进入路面, 由于半刚性基层过分致密, 不能迅速将水排走时, 水就滞留在沥青层与基层的界面上, 在汽车荷载的作用下, 基层上面的水产生动水压力, 不断冲刷基层表面, 并形成灰浆, 灰浆从上下连同的孔隙中被荷载挤出, 成为唧泥。在高速荷载的反复抽吸下, 沥青层和基层的界面条件恶化, 沥青层层底拉应力超过极限而开裂。同时沥青路面下层的集料出现剥落逐渐形成坑槽。

三、水损坏的原因分析

(一) 水的作用

水是造成水损坏的主要原因, 一般路面施工完成后, 水和空气就会通过集料表面和内部较大的空隙进入混合料的内部, 水分进入沥青路面结构层内后就开始侵入矿质集料内, 由于表面张力和其他化学力的作用, 使沥青与石料的联结被削弱或完全剥离, 再加上汽车轮胎对路面的挤压等作用更加速了剥离的进程, 致使路面很快损坏。如果这种损坏进一步发展, 就会导致其他一系列的病害, 例如:松散、离析、唧浆、车辙等更多形式的破坏。

(二) 沥青路面本身问题

在现行《规范》中可供设计者选择的结构单一, 且沥青混合料级配范围较宽, 调查发现, 水损坏仍然是路面早期破坏的重要因素之一。主要发生在雨后, 沥青路面在饱水的情况下, 经重载车辆的车轮冲击及动水压力的反复作用, 沥青膜与矿料渐渐剥离, 减少和降低了矿料之间的粘结力, 导致路面松散, 若不及时修补, 极易扩展成坑槽, 造成成片的破坏。究其原因主要是空隙率偏大。根据有关调查, 现场铺筑的沥青混合料的空隙率在8%~13%时, 产生水损坏的可能性最大。在我国现行的《规范》中, II型沥青混凝土混合料要求的空隙率为4%~10%, 与之比较接近, 而且沥青面层的压实度仅为95%, 这些因素都易造成水损坏。

(三) 配合设计比的影响

由于设计的混合料矿料级配不合理, 孔隙率过大, 造成路面密水性差, 使混合料的稳定性不足。长期的实践证明, 沥青层的孔隙率小雨8% (相当于设计孔隙率4%, 压实度96%的情况) 时进入沥青层的水基本上是以毛细水的方式存在, 汽车荷载产生的真空吸力一般不产生大的动水压力, 不形成沥青膜的剥离, 即不发生大的水损坏破坏。而当孔隙率大于15%时, 一般都采用改性沥青, 且水能在孔隙中自由流动, 因此, 也不容易造成水损坏。而当沥青路面的孔隙率在8%~15%之间时, 水容易进入混合料内部, 且在荷载作用下, 易产生较大的动水压力, 易造成沥青混合料的水损坏。

(四) 施工材料质量的影响

虽然目前大部分公路对沥青的选择是比较严格的, 大多选用优质进口的沥青, 上面层采用改性沥青, 但都忽视了砂石料的影响。近几年来我国公路发展迅速, 但与之配套的材料市场却比较混乱, 而公路建设速度快, 用量大, 形成了明显的反差。往往一条公路定的目标高、工期短, 业主要进度, 承包商抓效益, 而材料就成了被忽视的问题。真正用于公路面层的砂、石材料并非是全部的合格品, 更谈不上是优质品了。有的砂石料含泥量和风化料远远超标, 但由于工期紧, 也只能勉强使用, 为路面质量埋下了隐患。

(五) 沥青面层施工控制方面影响

压实是沥青混凝土面层施工的最后一道工序, 其目的是提高混合料的强度、稳定性以及抗疲劳特性。压实质量的检测要按照有关技术规范的规定进行。压实质量主要检测项目有压实度、厚度、平整度、粗糙度, 并要求面层外观密实均匀。沥青混凝土混合料碾压成型后, 其缺陷一般很难修整, 且返工所造成的经济损失较大, 因此现场压实过程中, 压实后质量的检查及出现问题后的及时补救是十分重要的, 这可将缺陷率降低到最低限度, 尽量避免返工现象。

(六) 超限运输的影响

引起沥青路面早期破坏的后天原因中最主要的原因是超限运输。超限运输亦称为公路“杀手”, 现在超限车辆的增加对公路的路面破坏程度以几何级数增长, 使沥青面层的使用年限缩短50~60%。随着经济的迅速发展, 交通量增长过快, 特别是个别运输部门只看眼前利益, 拼命超载, 进而到了令人无法想象的程度。据初步调查, 一辆额定载重1t的车可拉到10t, 一辆额定为5t的车可拉到50t, 一辆额定30t的, 拉到140t左右……这与路面设计时考虑的标准大相径庭, 因此对路面引起了严重的破坏, 据一位南非专家称:“一辆超载一倍的车相当于18辆标准车的破坏, 一辆108t的车相当于53辆普通车的作用。”因此大量连续超载行驶一年的当量轴次, 相当于几年的作用, 所以有的公路通车时间不长, 就出现了大面积的破损。比如麒麟街道由于基建原因, 长期有大型重车、装卸车通过, 造成麒麟街道新建道路启迪大街桥下穿箱涵路面出现坑洞, 责令维护单位及时进行路面坑洞的维护, 以免造成路面进一步的损害。并要求相关部门加设限高标志。

(七) 环境的影响

气温低、湿度大甚至有降水时铺筑的沥青混合料路面其水稳定性较差, 因为这种情况下铺筑的沥青混合料中矿料和矿料间不容易形成完美的粘结。处在冻融循环频繁的确的沥青混合料路面, 其水稳定性会降低。如果再有充裕的水分作用, 在汽车荷载的反复作用下, 路面的使用寿命会大大的缩短, 易发生局部水损坏。如果处于干燥地区、半干燥地区, 水损坏的程度绝对要轻得多。

四、水损坏的防治措施

(一) 材料的选择

1.沥青矿料及其级配类型

在沥青选择方面, 尽量选择与矿料粘附性好的沥青, 在成本允许的情况下可以采用SBS改性沥青。优先选用空隙率小于0.5%、表面干净而粗糙的碱集料。对于不得不采用坚硬、耐磨的酸性石料时, 需对其进行抗剥落处理。据研究, 沥青路面的空隙率在8%以下时, 沥青层中的水在荷载作用下一般不会出现动水压力, 不容易出现水损坏。当采用空隙率大于15%的混合料时, 一般采用改性沥青, 也不容易出现水损坏。

2.外掺剂

对于不同属性的集料, 必须使用不同的抗剥落剂。对表面带正电荷的石料, 应使用阴离子型表面活性剂;对表面带负电荷的石料, 应使用阳离子型表面活性剂。国外普遍使用的抗剥落剂主要包括化学外掺剂及石灰与水泥外掺剂。化学外掺剂:液体抗剥落剂使表面的表面活性较大, 它可以增加沥青与集料之间的粘附力。

3.加强材料管理

对用于公路建设的各种材料, 必须严把进场关, 特别是容易忽视的沙、石材料。必须严格控制规格、压碎值和含泥量, 切忌认为使用了优质沥青和改性沥青就“一改就灵”。

(二) 路面结构的防水和排水设计

沥青路面的水损坏离不开水的作用, 如果没有水沥青路面的空隙率再大也不会发生水损坏。如果能把水都封住, 不让其进入路面, 也就谈不上什么水损坏。这说明做好防水工作的重要性。但是实际上是不可能完全防止沥青路面进水, 所以可以看出沥青路面的排水工作同样是非常的重要。

(三) 沥青路面施工中的预防措施

为了尽可能地提高沥青混凝土面层的不透水性, 可以提高沥青面层的压实度。表面层的压实度应不小于98%, 中面层或地面层应不小于97%。按马歇尔试件的空隙率4%确定沥青混凝土的沥青用量。当98%和97%压实度时, 现场空隙率约为6%和7%, 在这种情况下, 面层的透水性就会大大减少。因此施工时严格要求加强管理, 才能达到98%的压实度。比如江谷线 (大庙段) 3公里的改修建工程, 由于工期紧, 施工单位赶工期, 造成此路段1.5公里改建工程中造成路面压实度不达标, 责令其返工。

(四) 交通管理预防水损坏

公路沥青路面水损坏多发生在重车方向行车道上。一般公路上的重车道破坏严重, 而超车道却完好无损。这主要是由于汽车轮胎对路面的挤压作用以及轮胎与路面间的真空吸附作用加速了沥青膜从集料颗粒表面剥离的进程, 并使自由沥青迁移到路表面, 引起路表面泛油和推移变形。因此必须限制超载车辆的通行和进行合理的交通组织。目前超载对公路的破坏已经到了触目惊心的程度, 并成为严重的社会问题。第一, 要积极向有关方面呼吁, 紧紧依靠政府依法进行综合治理;第二, 应加大路政执法力度, 强化超限、超载运输车辆的管理, 严格按照《公路法》及《超载运输车辆行驶管理规定》的有关要求, 达到减少对高速公路路面损坏程度的目的;第三, 实行按载计费。

五、结论

水损坏是沥青路面早期损坏之一, 不仅造成了巨大的经济浪费, 还严重影响了行车安全性, 甚至威胁到驾乘人员的生命安全。由于路面结构的原因施工水平的限制, 以及文中谈到的种种问题, 要想不发生水损坏不太现实。实际上, 各种因素是在一起发生作用的, 如水损坏一般都有重载交通作用, 有较多的雨雪水, 防排水设计不好, 材料有缺陷, 沥青混合料自身的水稳定性不足, 施工离析, 压实不足等一系列问题不同程度的存在。在大部分路段, 尽管同样有重载交通, 同样有雨雪条件, 设计相同, 但是材料干净, 施工讲究, 沥青混合料水稳定性好, 施工离析少, 压实好, 就不会发生水损坏。因此, 局部发生水损坏需从局部找原因, 共同的问题从共性上找原因。

参考文献

[1]沈金安.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[M].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[3]沈金安.国外沥青路面设计方法总汇[M].北京:人民交通出版社, 2004, 4.

[4]孙德栋, 彭波.沥青路面设计与施工技术[M].北京:河南:黄河水利出版2003, 5.

[5]穆洁.公路工程沥青路面施工技术[J].交通世界, 2011.

高速公路水损坏及防治 篇6

茂湛高速公路是国家高速公路网沈阳至海口高速公路广东境内的组成部分,本工程是按6车道规划4车道实施,并分期分段建设的。本文讨论路段为茂名至源水段,共长81.431 km。该段于1997-09-18开工,1999-11-18建成通车,其行车道为水泥砼路面,硬路肩为沥青砼路面。原路面结构设计图见图1。

茂湛高速公路自通车以来,经过近10年的运营,路面整体状况良好,但有部分路段的水泥板块出现破坏,破坏形式主要表现为填缝料缺损、错台、唧泥脱空、板角断裂、面板破碎、以及行车道与硬路肩纵向接缝张开等。经初步分析判断,排水系统设施不完善是导致路面出现破碎的主要原因之一。

为了确保茂湛高速的正常使用、保证高速公路的服务水平,管养单位采取了多种主动预防性养护措施,包括设置纵横向盲沟;对全线水泥砼路面胀缝、结构缝定期全线更换;对板块裂缝等进行灌缝处理;对中央分隔绿化带采用小盖板封闭,防止水从中央带深入基层;对超高路段中央路缘带纵向排水沟进行改造;采用板底脱空灌浆,延长砼面板的使用寿命;对无法用压浆封缝达到稳定状况的破碎板及时进行换板处理等。但路面病害仍未得到有效的抑制。每当雨季过后,路面病害发展依然迅速,其中断板率平均以每年约17%的速度递增。

为充分掌握水泥砼面板的水损害现状及发展趋势,研究改善层间积水的技术措施,选取2 km试验段进行了水泥砼面板脱空检测,并根据检测结果对试验段进行防排水改造设计。

2 水泥砼面板脱空检测

2.1 检测方法介绍

目前,水泥混凝土路面板脱空检测方法主要有观测法、弯沉法、路面雷达法等。观测法由于受到人的主观判断,准确性难以得到保证;弯沉法局限在于弯沉判别依据难以界定,因为路面结构材料、支撑条件等不同会产生不同的板角弯沉判别依据[1]。

路面雷达是探地雷达在公路工程中的应用,它通过空气耦合式的雷达天线向地下发送脉冲式的高频电磁波,电磁波在地下介质传播过程中,当遇到存在介质电性差异突变的地下目标体,如空洞、路面结构层分界面等时,电磁波便发生反射,返回到地面时由天线接收。在对接收天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上,根据接收到的雷达波形、强度和双程走时等参数便可推断出公路或桥面内各层厚度、充水空洞、充气空洞、破损位置及程度[2,3]。

需要指出的是,雷达测试的效果主要取决于不同介质层面的电性差异。若相对介电常数差异大,则探测效果好,反之则差。常见路面的介电常见表1,这为雷达对公路进行无损检测提供了物理依据。

该方法优点在于无破损、非接触、精度高、速度快等,其脱空判定标准主要为反射波形,判据比较统一明确。因此,本次采用路面雷达法对试验段的面板脱空情况进行检测。

2.2 检测结果

检测结果表明水泥砼板脱空面积较大,如图4、图5所示。混凝土面板底部脱空面积约占该路段行车道面积的31%～45%。如果内部积水不能很快排出来,在重车荷载作用下产生的动水压力,进一步对基层和面层产生损害。

3 水泥砼面板脱空破坏原因分析

结合以上观测结果对上述水泥路面病害产生的原因进行分析,主要原因有以下几个方面:

(1)受当时滑模摊铺技术局限性影响,摊铺时未设置传力杆,均为单板受力,施工缝填缝料容易拉开,使水易渗入基层,引发路面水损害。

(2)原设计对混凝土面板与沥青硬路肩间的黑白缝处理不完善,由于沥青路肩与水泥路面行车道为不同的结构,接缝位置容易拉开,成为路面水渗入基层的通道和动车作用下唧泥唧浆的出口。

(3)由于行车道采用水泥砼路面,硬路肩采用沥青砼路面,两者采用的基层厚度不一致,形成了“两黑一白”“两边高中间低”的“蓄水槽”式断面结构,渗入路面的水难以及时排出,在动荷载作用下长期冲刷基层,极易造成板底唧泥脱空。

4 处治对策

“两黑一白”的蓄水槽断面结构是导致路面排水不畅的根本原因,多种手段检测发现,路面基层出现脱空面积逐年增加,如果内部积水不能及时排出,在重车作用会形成更多的断板、破碎板,因此硬路肩改造排水处治作为重点和关键措施,改善路面层间排水,具体措施如下:

4.1 硬路肩路面结构改造

为从根本上解决“两黑一白”“两边高中间低”的“蓄水槽”式断面结构引起的路面病害问题,将原2.5 m硬路肩进行水泥砼硬化改造。施工方法为:

(1)挖除5 cm沥青砼面层+20 cm级配碎石垫层(基层上沥青封层应铣刨干净),新建水泥砼面板采用与原设计行车道相同的路面结构厚度(25 cm),弯拉强度要求达到5.0 MPa。

(2)考虑到新建路肩水泥砼板与行车道板之间新老砼施工缝防水问题,采用粘结牢固、延展性能较好的聚氨酯类材料作为构造缝灌缝材料。

4.2 硬路肩排水系统设置

针对该段路面排水系统不完善的问题,及时快速地将路面结构层间积水排除,硬路肩处增设纵横向盲沟排水设施,具体方案如下:

将旧硬路肩面层及垫层挖除后,在硬路肩内边缘(行车道与硬路肩接缝处)开挖纵向集水沟,开挖宽度为30 cm,深度达到水泥板顶以下75 cm。集水沟内埋设Φ110 mm高强纵向UPVC排水管。横向每隔一定距离设置横向排水管并将水排出,并在槽内铺一层防渗土工布,防止砂石进入管内堵塞管道导致排水功能失效。纵横向管设置如图6所示。纵横向排水管与三通管通过螺纹钢丝橡胶软管密封搭接。

通过对传统的级配碎石与新型无砂混凝土材料比选,集水沟填料采用强度和透水性较好的无砂混凝土材料,可代替施工复杂的反滤层和渗水结构,并可承受适当的荷载,具有较好的透水性和过滤性,施工简便、省料。

4.3 施工控制

(1)路肩基层回填的C15混凝土应严格控制水灰比,防止收缩过大,导致C15基层与C40面层之间出现不均匀沉降。

(2)纵向盲沟的横向排水管应根据实际地形和路况设置,设置原则为:(1)凹曲线底部、结构物端部均设置横向排水管;(2)一般路段30～50 m一道,但100 m以内需纵向断开;(3)挖方路段引到填挖交界处设置横向排水管,若挖方路段长度大于100 m可设置双集水管;(4)路线纵坡小于0.3%的纵向盲沟沟底纵坡应大于0.3%,此时的横向排水管位置应根据集水槽开挖深度适当断开,以减少开挖深度。

(3)为了保证路面下的集水管和排水管的质量,经比选,采用成品Φ110 mmPVC-U开槽双壁波纹管,要求集水管开孔或开槽后的环刚度≥8 kN/m2,集水管开孔或开槽面积≥42 cm2/m,开槽位置在凹槽底部,这样可有效避免骨料堵塞开槽或开孔。

(4)盲沟底部整平,安放集水管后,在管的两侧用人工捣实,在管的上方用小型夯机分2～3层夯实,夯力不能太大,防止骨料碎裂。

5 结语

路面雷达在路面脱空检测过程中,可及时发现路面板以下部位的病害,采取预防性养护措施,阻止病害的发生,也可以准确确定病害的部位,避免养护和维修的盲目性,节约维修成本。

大量的路面损坏状况调查和路面实践经验表明,进入路面结构内的自由水是造成和加速路面破坏的重要原因,设置完善的路面内部排水系统,将积滞在路面结构内的水分迅速排除到路面和路基结构外,有利于改善路面的使用性能,延长道路使用寿命,技术人员应对公路路面防排水设计给予高度重视。

摘要：以茂湛高速公路水泥路面水损坏处治工程为例,介绍了路面雷达测试系统在路面脱空检测方面的应用,并结合试验段的硬路肩防排水检测结果,提出一些路肩改造及排水方面的技术措施,为类似工程的路肩改造及排水设计提供参考。

关键词：道路工程,水损,路面雷达,弯沉,集水沟,无砂混凝土

参考文献

[1]JTG D40—2002公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[2]杨永俊.探地雷达用于公路检测初探[J].公路交通科技,2000,17(13):7-9.

[3]陶向华.探地雷达(GPR)在路面工程质量检测中的应用.郑州工业大学学报,2001,22(4):63-66.

高速公路水损坏及防治 篇7

最近几年, 我国的各大干线公路, 连续出现一些列的严重影响交通安全的病害, 例如路基沉降、底空甚至大面积翻浆等病害形势。经研究发现, 造成上述病害产生的原因在很大程度上是由于水损坏的出现。所以, 要想提高干线公路的使用寿命以及安全性能, 必须采取措施有效预防水损坏对干线公路带来不良影响。

1 水损坏的表现形式及原因

1.1 路基沉陷

我国一部分干线公路, 处在或者穿越黄土地带。黄土的缺点在于自身所具有的湿陷性, 黄土如果长时间处在水的浸泡条件下会产生沉陷。通过现场细致的勘察发现, 凡是路基沉陷情况比较明显的地段, 在路基的一侧或者两侧都存在不同程度的积水情况, 路基长时间受到水水的浸泡, 导致含水率不断增加直至饱和, 进而造成黄土湿陷, 最终导致路基产生沉降。

1.2 路基底空

某些干线的路段降水量较大, 一到雨季在, 经常出现路基底空的现象。之所以会出现这一状况, 由于路段在进行施工的过程中未对溶洞进行有效的处理, 加之雨水的侵蚀、渗透等作用下陆地的溶洞不断地进行扩展, 逐渐增大。此时路基土会流行溶洞, 所以就会出现路基低空。

1.3 路基翻浆

最近几年来, 路基翻浆情况每况愈下, 面积越来越大, 深度越来越深, 甚至导致交通中断。有一部分原因是由于超限车辆的破坏, 但最主要的还是水损坏。路基由于长期受水的侵蚀一直处于水饱和状态, 这势必会引起路基强度的不断下降, 导致土体变软甚至出现变形, 然后经过路面车辆的不间断作用最终产生翻浆。

具体变现形式如下所述:第一、原有路基长期处于潮湿状态, 再加上路基高度未能达到临界填土高度, 会出现程度比较轻微的翻浆, 面积会比较大, 破坏形式主要为网裂;第二、路基的低下存在毛细水现象, 再加上路基的填料不具有较好的透水性, 就会出现大范围的翻浆, 深度可以达到半米以上;第三、路基范围之内存在地下渗水, 而且未采取人和排水措施, 此时翻浆的程度会非常严重, 面积大且深度深;第四、有些干线路段会穿越村庄或者城镇的过境段, 边沟没有进行铺砌且容易积水, 人们长期向沟内排放废水, 路基长期浸泡导致强度下降产生翻浆;第五、某些路段的交通流量非常大, 车辆荷载压力非常大, 再加上路面的积水作用, 造成路面产生裂痕水体侵入路基导, 致翻浆产生。

1.4 边坡坍塌

我国的某些路段路基边坡形式为土质, 边坡未采取到位的排水措施, 遇到暴雨天气边坡极易被冲毁, 引起边坡坍塌;土体遇水后发生膨胀现象, 边坡土体受扰动力的作用发生坍塌;地下水位较浅, 边坡排水不利, 基脚经过长期浸泡也会产生塌方。

1.5 路面破损

路面经常出现网裂、麻面、坑坑洼洼的现象。孔隙水压力不断对沥青面层产生作用, 使沥青膜逐渐脱离集料表层, 混合集料相互之间的粘结力不断衰减渐渐发软甚至松散, 松散处的集料逐渐流失就会形成麻面。

站在养护的角度上去分析, 交通流量的不断增大是造成路面破损的主要原因之一。现阶段, 路面的行驶车辆的吨位越来越大, 重栽甚至超载的情况时有发生, 有的甚至超载数倍。如果沥青路面不间断的通过重载车辆, 水会慢慢渗透到沥青面层直到基层顶部, 然后在外部荷载的作用下水会对基层混合料表面的细料进行冲刷进而产生灰色白浆。如果路面继续遭受重载车辆碾压, 灰浆就会透过路面裂痕流到路面。除此之外, 灰浆还可以和水一起进入沥青混凝土的特殊通道, 然后被碾压到路面, 车辆荷载作用又会产生较大吸力, 这样造成浆水溢到路面。浆水的溢出会造成混凝土中较大颗沥青膜的脱落, 然后会造成沥青混凝土向下变形, 强度逐渐变低, 慢慢变得松散, 时间久了就会出现坑槽。

2 预防性养护建议

关于水损坏的预防性养护措施, 首先要提高干线公路的施工质量, 其次还要对地下水以及地表水进行截排, 甚至采取防护工程措施。

2.1 提高施工质量

如果要想预防或者减少沥青路面出现水损坏病害, 首先必须要提高其施工质量。现行的干线公路的沥青路面一般都分为两层进行摊铺, 其中, 上层材料为沥青混凝土。在能够对沥青混凝土强度及高温稳定性有所保障的前提下, 要对青混凝土的水稳定性及沥青与碎石之间的黏附力进行提高。

2.1.1 稀浆封层

当前科学技术水平不断提高, 防止水损坏的方法越来越实用。例如, 稀浆封层这一方法对于水损坏的防治工作中扮演重要角色, 它不但能够对上下面层的连接效果进行增强, 而且对于路面的防水性能的提高也有很明显的作用。但是, 在运用的过程中, 一定要将其进行压实, 并且最大限度的减少空隙率。只有这样, 稀浆封层才能将上述作用发挥出来。

2.1.2 调整空隙率

在数年之前, 我国建造干线公路所用的材料一般都是密集型沥青混凝土, 这种材料防水性能极佳, 所以水损坏的案例比较少。但是, 随着我国经济的不断发展以及技术的进步, 对于干线公路的构造深度和车辙开始更为关注, 于是就造成了路面空隙率有所增大, 水损坏的实例屡见不鲜。但是, 截止到目前我国对孔隙率并没有很明确的要求, 所以对空隙率要求基于多方面因素的考虑。例如, 材质、地理位置、工程施工方式等等。所以应根据现场的实际情况进行分析总结, 对空隙率制定一个比较科学而标准。

2.2 截、排水工程

2.2.1 排出地表水

第一, 对路基外围的地表水进行拦截, 保证其能够处于一个比较干燥的环境中, 有效预防路基被水浸湿或者冲刷;

第二, 合理的设置排水道, 将外围积水进行有效的引导并且排出路基周围;

第三, 对路面的高度、宽度以及坡度进行合理的设置, 避免路面积水。

第四、对边沟进行定期开挖、疏通, 使其能够畅通。

2.2.2 排出地下水

合理的设置盲沟或渗沟, 对边坡坍塌及路基翻浆的防治将产生较好的作用。特别是边坡渗沟对于坡体内的层间水、地表渗水的排引将产生重要作用。

2.3 防护工程

对于坝式路基或者与河道相邻的路基, 在其坡脚处一定要采取防护工程, 可采用石材砌片或者浇筑混凝土进行防护, 避免路基遭受水体的侵蚀。

3 结论

现阶段干线公路的正常通行以及安全已经为水损害严重困扰, 给人们的生命和健康带来不小的挑战。所以, 公路养护单位要不断的探索, 切实采取有效措施, 加强对水损坏的预防能力, 确保干线公路的正常使用, 为国民经济的的发展贡献力量。

摘要：国家或者省级别的干线公路在公路运输网中占据着非常重要的地位, 作为干线公路, 它具备对交通流量进行集散的能力, 在公路交通运输网中发挥着枢纽作用, 在国民经济建设中发挥着不可替代的作用。笔者从事干线公路养护工已有数年时间, 结合自身养护工作中的具体实践首先对干线公路水损坏的表现形式进行了阐述, 然后站在水损坏的角度对这些病害的产生原因进行了简单的分析, 并且根据自身多年的工作经验对这些病害的有效预防给出了相应的对策。

关键词：干线公路,水损坏,预防性养护

参考文献

[1]刘培文.公路路基路面施工技术[M].北京:清华大学出版社, 2012.