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沥青路面水损坏的影响因素及其养护措施探讨

作者:双核期刊发表网; 更新时间:2018-04-18
摘  要:沥青路面水损坏对路面的安全性能影响很大,本文从水的来源与交通量过大和重载方面分析了沥青路面水损坏的影响因素,并针对性的探讨了相应的养护对策。
关键词:水损坏;沥青路面;养护

Abstract: The asphalt road surface water damage is very big to the road surface safety performance influence, this article is oversized from the water origin and the volume of traffic and the heavy load aspect has analyzed the asphalt road surface water damage influencing factor, and pointed discussion corresponding maintenance countermeasure.
Key word: Water damage; Bituminous pavement; Maintenance
1 引 言
    水损坏的范畴较宽,一般认为只要是路面结构层透入水后使路面产生的早期破坏现象,都可称为水损坏[1]。主要表现为水使沥青膜从集料表面脱落,失去附着力的过程,对沥青路面的安全性能影响很大。本文对沥青路面水损坏的影响因素进行分析,探讨相应的养护对策。
2 引起路面水损坏的水的来源
    水的进入是沥青路面产生水损坏的本质原因。引起路面水损害的水源,一般可分为以下几个方面:
    (1) 自然降水。水损坏的程度和速度与公路沿线的降水量大小有密切关系。在其它条件都相同的情况下,南方多雨潮湿地区,沥青路面的水损坏要比半干旱地区(特别是干旱地区)严重得多。在较干旱地区和降水量不大的情况下,沥青混凝土透水但不能够排水时,基层的冲刷、PEP浆,面层产生坑涧可以是一个缓慢的过程。在冰冻地区,冬季的雪水逐渐渗透入并滞留在路面结构层内,一个冬季要发生多次冻融循环,结构层材料的整体性会被部分削弱。春季化冻期间,路面结构内的自由水会在行东荷载作用下进一步加速路面水损坏。
(2) 路表积水。在路面横坡不够或平整度不足时容易导致自然降水;在面表集聚,路面材料不会是绝对不透水的,在行车荷载的动水压力作用下,水分进入路面结构内部。
(3) 中央分隔带渗水。工程中曾经在中央分隔带内灌水,同时在中央分隔带边缘开挖,发现很快就流出大量的水。河北省京秦高速公路也进行了类似的试验,发现当路基填土为砂性士时,透水性较大,自然降水和用于浇灌绿化植物的水容易自中央分隔带路面结构层间渗入路面内部。
(4) 挖方路段的地下水。在挖方路段,路基两侧地下水位较高时,岩层裂隙水及毛细水自下而上渗入路面结构内部。一般来说,挖方路段的水损坏比填方路段严重,其重要原因是挖方破坏了山体的水力平衡,使路基下方出现水压力而向上涌水,有泉水的地方更加严重。目前,挖方路段的边沟几乎全部都是浆砌片石,将路堤内的水彻底封住,路基下部的水没有出路,损坏将不可避免。
因此在沥青路面内部或多或少都会存在一定量的水,面沥青层的水是易进不易出,在不能及时排走的情况下,危害性就更大。
3 针对水源的养护对策
    沥青路面的水损坏是水造成的,如果能把水封住,不进入路面,或将进入路面的水及时排走,不在路面结构内部滞留,就不会产生水损坏。因此,做好路面的防排水设施十分重要。解决水的办法,一是封,二是排。从表面封水使得水从表面排走;从中面层封水,使水从上面层中排走;基层表面封,防止水从沥青面层下来浸泡基层;若水进入基层,则要采用排水式基层。当路面出现坑槽、麻面、松散等现象时,除对路面进行一般性修补外,关键是要分析水损害产生的原因,并找出水源采取相应的措施。
(1) 路表水引起路面病害的养护措施。通过在路面结构中设防水层尽量减少水的下渗,设排水层减少、排除、尽快疏导路面层间的滞水,从而防止或减少水分滞留在路面内部,侵蚀沥青混合料。在上面层下设置改性沥青防水粘结层,是防止面表向下渗水的有效措施。铺筑防水粘结层后,可以减缓路表水的下渗过程,在路表产生坑槽等水损害现象,日常养护即能修复。而且能够增强上面层和中面层的层间粘结效果,从而使路面结构受力更加均匀。
(2) 地下水引起路面病害的养护措施。路堑挖方路段或半填半挖段常有山坡裂隙水和春融时融化的雪水通过裂缝和孔隙渗入路基使路基含水量上升、软化变形、承载力降低,并渗透到基层,造成路面松散等破坏。应在路基顶面铺筑水稳性好的水泥稳定碎石层取代遇水软化的灰土层,或采取措施引出地下水并在基层下设排水垫层,重作路面结构层。我们在实际工程中,在裂隙水引起路面病害严重的挖方段就采用了如下措施:降低路蒸边沟底部标高,使之低于路面结构层,路基顶面设级配碎石排水层,其上铺筑水泥稳定碎石,取得了令人满意的效果。
    (3) 完善排水系统。雨、雪水渗入路面内部是难以避免的,但是当沥青层直接铺筑在非常致密的无机结合料稳定集料基层上时,迅速排水就比较困难。例如,在路面上钻孔后,其中的水可以存留数天。由于各种原因,水积存于路面结构内部时,在养护过程中,一般可以考虑路面边缘排水,即层间水可以通过路肩设置的纵向排水盲沟排出。盲沟宽度25~50Cm,深度根据排水需要调整。纵向排水沟中央部分设纵向带孔的PVC管或填充单一粒径的碎石、多孔混凝土、砂滤层,纵向沟外面包有单向渗透的土工布,每隔十几米或几十米再设一横向沟将水排至边沟。若中央分隔带为粉砂土,由于粉砂土本身的特性,毛细水较为活跃,大气降水、绿化浇水等容易从侧面侵入路面结构层界面间,因此砂土段中央分隔带防排水措施非常重要。除常规方法外,沿路面结构边缘铺设防水土工布和在中央分隔带两侧设防渗墙等方法也时有采用。
    (4) 裂缝引起的水损坏。在路面裂缝产生后,包括纵、横、网状、块状龟裂以及不规则裂缝,都会为水分进入沥青层内部提供更为便捷的通道,水分在沥青面层内部储存和冲刷现象也就更为严重。由于裂缝的作用导致层间的断开,水分长期滞留在沥青层间,造成断开的沥青层混合料的松散和剥落。路面裂缝尤其是横向裂缝是不可避免,在路面出现裂缝时就采取及时有效的灌缝措施是非常必要的。为了防止裂缝在路面结构层内的贯通,在路面结构中铺设应力吸收层或设置过渡层,对延缓路面病害的发展是非常有效的。
(5) 动水压力导致的水损坏。在高速公路快速行车和重载车辆作用下,产生强大的动水压力,使得水分透过孔隙较大的表面层进入面层内部。高孔隙水压力产生的高速水流会对沥青混合料产生直接的冲刷作用,一旦沥青剥落,细料被带走,反复的冲刷作用会使沥青混合料的不连通孔隙,变成连通孔隙,使路面逐渐形成空洞和凹陷,进一步破坏结构的整体性,使破损范围不断扩大,严重降低路面的使用性能[2]。孔隙水压力越大,对路面的破坏越严重。因此对这类型的破坏须采取两种极端的养护方法,第一种是采用绝对密实不进水的罩面层,同时设置层间防水措施,但必须充分考虑表面层的抗滑性能和高温性能;第二种是采用OGFC等排水型路面加防水层的养护方法,保证水分在进入面层后能够自由流出,避免产生强大的动水压力。pagebreak
4交通量过大和重载引起的水损坏和养护对策
    交通荷载是道路产生水损坏不可忽视的外因,而在交通量大的道路上,路面承受动水冲蚀作用的时间较长,更容易导致路面结构的水损坏。从前面的力学分析说明,随着交通荷载的增大,路面结构在各个方向的受力都直线增大,直接导致路面的疲劳破坏。重载和水的共同作用更会加速路面的破坏,在路面剪应力超过路面的抗剪切极限强度时会导致车辙的产生。交通量增大还会引起早期裂缝、成为水进入路面结构的通道,加快病害的发展。
    养护对策:现在从中央到地方都已经开展重视“治超”问题,开始采取了一系列的措施。但是,治超立法和汽车改型并不是短时间内可以解决的问题。针对当前高速公路的超载现象,采取“计重收费”的政策,针对重载车辆对道路造成破坏,加大收费力度,从而充分体现多用路多缴费的原则,以实现运价的稳定回归和货车结构的健康发展。
同时针对在不同使用环境下,沥青路面承受行车荷载的能力不同,在长期养护观察的基础上确定不同环境下路面可以承受的荷载能力,在夏季特别高温的时段封闭部分路段的货车交通,或管制重载车通行在雨季来临前进行全面疏通水路和修补养护工作,同时根据路面温度和雨水状况,管制重载车辆的通行。
5 不同水损坏阶段的养护对策
    在水损坏的早期阶段,路面只有轻微且小面积的麻面,点状的坑槽较少,应进行及时的坑槽修补和灌缝,这种日常养护对水损坏起到了最基本的预防作用。当沥青路面正常使用一段时期后,路面开始出现松散、损失小骨料的现象,甚至产生许多细微裂缝。早期的细微裂缝的宽度一般小于5mm没有竖向变形,但不属于正常的温缩裂缝,而是沥青混凝土受水侵蚀后出现了沥青与集料的剥离、沥青也表现出了初步老化现象而造成的。裂缝发展速度较快,钻孔取出的芯样往往在中下面层有较大的孔洞。这一时期的路面处于基本完好的状态,此时实际测得的沥青路面质量评价指标如弯沉、平整度、抗滑等虽然较高,评价等级一般为优。但水损坏快速发展的条件如大空隙率、高裂隙率已经具备,如果没有对上述微小病害及时处理,这些病害在一个雨季后将明显扩大,导致明显的龟裂、坑洞、推移等病害,需要对路面进行全面封水。
根据路面的损坏状况,采取相应全面的封水措施。提前采取防水层加超薄罩面、微护工程,提高了道路的经济效益。表处和稀浆封层等预防性养护措施。将路面性能维持推迟了2~3年时间,造价更高的养护工程,提高了道路的经济效益。
轻微的水损坏得不到有效治理必然会继续发展,尤其是路面既有裂缝较密集时会加快、加深发展程度,出现少量的卿浆、坑槽。变形类的损坏有轻微沉陷、拥包、车辙深度一般小于 15mm(沥青混凝土油石比较高、渠化交通严重、高温天气集中公路路段车辙较大)。路面抗滑性能变差,路面状况指数降低,平整度也有所下降,治理措施应注重恢复表面行驶功能,常规的处理方法是对路面进行统刨,然后进行热沥青罩面,采用超薄罩面可以提高路面使用性能,延长路面使用寿命,同时在薄层罩面下面设置防水粘结层,可以预防进一步的水损坏,提高路面整体承载能力。在等级较低或重载车较少时采用稀浆封层、微表处等措施能够恢复路面平整度和抗滑性能,并能够有效阻止裂缝及龟裂的进一步扩散。
当表面裂缝较宽、在轮迹带位置出现沉陷浆,路面出现了少量网裂、沉陷,说明路面结构已经受到一定的影响。个别破坏严重路段的代表弯沉值一般接近设计弯沉,破损状况较为严重,破损面积在总面积8cy0左右。此时应根据路面检测指标和实际运营状况进行特定功能的罩面,并彻底处理已经产生的路面破坏,减少旧路病害对新加铺层的影响。
当水损坏发展到后期,路面破坏一般是各种破坏因素(水损坏、路基或路面结构强度不足等)共同作用、各种病害交叉发展的结果,沥青混合料性能变差,半刚性基层强度降低,路面表现为沉陷、大面积不规则裂缝、网裂,此时路面结构强度不足,必须对面层甚至基层进行挖补,开展全面的大修。
参 考 文 献
[1] 沙庆林. 高速公路沥青路面的早期破坏[M]. 北京: 人民交通出版社, 2004
[2] 李美江. 沥青混凝土路面水损坏的试验分析[J]. 公路, 2006(7)
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