瀝青路面水破壞原因分析與TRANBBS設(shè)計(jì)探討 


 
    原因分析：
    1、造成水破壞的因素。瀝青路面產(chǎn)生深刻會(huì)破壞的外因主要有TRANBBS交通量、交通組成、降雨量以及不盡完善的路面排水系統(tǒng)。進(jìn)十年來，重載車輛特別是大幅度超載車輛日益顯著增加，其后軸載從額定的100KN增加到180KN以上；輪胎沖氣壓力從額定的0.7Mpa增加到0.9Mpa以上。其作用的直接結(jié)果是路面裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，路面開裂破損后，雨水下滲，產(chǎn)生凍漲、翻漿等水破壞，如果不及時(shí)養(yǎng)護(hù)維修，其破損面積會(huì)逐年增大。瀝青路面產(chǎn)生水破壞的內(nèi)因可以歸納為排水設(shè)施不完善、瀝青混和料空隙率過大、路面滲水、路面壓實(shí)度不足、瀝青混合料抗水損害能力不足、厚度偏薄等。我國的瀝青路面設(shè)計(jì)方法一般不考慮路面結(jié)構(gòu)層的排水問題。
    2、水進(jìn)入路面層不可避免。汽車行駛在沙地中，隨著汽車向前行進(jìn)輪胎下的沙子也在動(dòng)，使一部分沙子被理輪胎擠到兩側(cè)，少部分沙子被輪胎壓在下面。同樣的道理，路面上的水大部分被高速行駛的汽車的輪胎濺到路邊（從波型梁護(hù)欄上的水滴即可知），還有很少一部分水被擠壓而進(jìn)入路面瀝青層中。即使采用密級(jí)配瀝青混凝土面層，如果瀝青混合料的不均勻性較大、局部面積的實(shí)際空隙率較大、TRANBBS施工質(zhì)量控制不好也會(huì)造成局部路段的水破壞。我國早期建成的沈大、京石、京塘等高速公路都采用瀝青路面TRANBBS技術(shù)規(guī)范中的I型瀝青混凝土面層，但都未能避免水破壞的產(chǎn)生。只要水侵入并滯留在瀝青混凝土的空隙中，不管是傳統(tǒng)的純立即請(qǐng)混凝土還是改性瀝青或加抗剝落劑的SMA，在大量行車的作用下，都會(huì)立場聲瀝青剝落現(xiàn)象，并產(chǎn)生水破壞。
    3、半剛性基層強(qiáng)度高，容易開裂，反射到路面會(huì)加速水破壞。我國的高速公路路面結(jié)構(gòu)基本上采用半剛性基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其干縮性和溫縮性相對(duì)較大，故其施工碾壓、養(yǎng)護(hù)過程中不可避免地產(chǎn)生裂縫。在冬季突然降溫時(shí)基層的裂縫會(huì)因?yàn)闇囟仁湛s而繼續(xù)拉裂，將給同樣產(chǎn)生溫度收縮的瀝青混凝土面層一個(gè)附加拉應(yīng)力，兩個(gè)拉應(yīng)力疊加一旦超過瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度，瀝青混凝土將產(chǎn)生溫度型反射裂縫。下雨時(shí)，雨水沿裂縫進(jìn)入，滯留在半剛性基層與面層之間，很難排走，加之車輛的高速行駛與壓迫，路面結(jié)構(gòu)層的受力情況一定會(huì)發(fā)生變化。過的高速公路重交通路面大多采用柔性結(jié)構(gòu)，雖然瀝青用量較大，造價(jià)相對(duì)較高，但很少出現(xiàn)路面早期破壞現(xiàn)象。
    設(shè)計(jì)探討：防止路面水下滲的辦法，一是封（堵），二是排。現(xiàn)在的問題是瀝青面層本身封不住水，基層又不透水，透層油或下封層也不能完全進(jìn)入瀝青層內(nèi)部。而我們的路面設(shè)計(jì)一般不考慮結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的排水，相反在設(shè)計(jì)中埋置路緣石、現(xiàn)澆混凝土坡形護(hù)肩、更阻礙了路面滲水的排出（橋面上路面破壞尤為嚴(yán)重）。高速公路沉降嚴(yán)重的路段開挖湖，水多集中在路面邊緣，排水不暢通，而且養(yǎng)護(hù)部門對(duì)邊坡采用漿砌片石進(jìn)行了封閉式護(hù)面，反而阻礙了內(nèi)部積水的排出。鑒于以上所述，很有必要對(duì)路面的防排水設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
    （1）做好中央分隔帶的排水，避免雨水及綠化澆水橫向滲入路基。在中央分隔帶內(nèi)填土前采取復(fù)合土工膜鋪地隔水；超高路段應(yīng)采取設(shè)置中央集水井或?qū)⒅醒敕指魩ч_口的設(shè)計(jì)方案。
    （2）保證路面排水順暢，從理論上講設(shè)置攔水帶是好的，可將路面水集中后通過邊坡急流槽排走，以減小路基邊坡的沖刷。 但實(shí)際施工時(shí)（特別公路運(yùn)營后的自然沉降），路面很難達(dá)到理想橫坡，所以在高速公路全線通設(shè)攔水帶還是只在較高填土路段設(shè)攔水帶還需進(jìn)一步斟酌。
    （3）挖方路段的排水尤其要注意邊溝的深度，不但要排路表水，還應(yīng)能讓路面內(nèi)部的水滲入邊溝，作者建議最好采用漿砌邊溝而不是混凝土邊溝 。
    （4）增加路面防水層設(shè)計(jì)。在瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)中，至少兩層按密級(jí)配瀝青混凝土設(shè)計(jì)或設(shè)置必要的隔水層，以減少面層滲水。
    （5）下面層與基層之間必須澆灑透層油，瀝青面層之間需涂粘層油，護(hù)肩、路緣石與瀝青混凝土接觸面之間也應(yīng)涂粘層油。透層瀝青宜采用經(jīng)試驗(yàn)確定具有滲透性強(qiáng)、防水性好的煤瀝青。粘層的瀝青材料一賓采用灑布型乳化瀝青或采用快、中凝液體石油瀝青。同時(shí)要求做好施工管理，減少施工過程中（主要是施工車輛及層間污染）對(duì)透層油、粘層油的破壞。透層油使得基層材料中的毛細(xì)孔隙全部或部分被封閉，有一定的防水封閉作用，但僅僅依靠透層，是不能抵抗水對(duì)基層表面的損毀的。因此穩(wěn)定類基層使用乳化瀝青封閉基層還是采用煤瀝青滲入基層，或者二者兼施，其效果還需實(shí)踐驗(yàn)證。但有一點(diǎn)可以肯定，乳化瀝青封閉基層后會(huì)防止路面滲水再次滲入基層。
    （6）實(shí)踐證明已經(jīng)竣工通車的高速公路路面裂縫相當(dāng)一部分是由基層引起的反射裂縫，路面開裂后如不及時(shí)灌縫，雨水進(jìn)入面層中就會(huì)產(chǎn)生水破壞。所以基層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和配合比設(shè)計(jì)就顯得較為重要。通常情況下，采用提高基層抗拉強(qiáng)度，在面層與基層結(jié)合部位鋪設(shè)土工布等以緩減半剛性基層材料的收縮應(yīng)力。但基層的結(jié)合料如水泥，劑量太大易干縮開裂 。建議采取規(guī)則切縫，縫內(nèi)灌填瀝青等適宜材料，縫上鋪土工材料，然后再灑布透層油或做下封層。如果落投資容許的話，鼓勵(lì)發(fā)展柔性基層和組合基層路面結(jié)構(gòu)。
    （7）由于中堿性石料缺乏或某些指標(biāo)不能滿足路面用料的要求，設(shè)計(jì)中一般采用花崗巖等酸性石料，摻入一定量的抗剝落劑以提高瀝青與石料的粘附性能，也就是增強(qiáng)瀝青混合料的抗水損害能力。胺類抗剝落劑一般在溫度100℃以上就會(huì)分解、揮發(fā)，長期果不佳。所以建議利用消石灰等抗剝落劑來改善粘附性。中、下面層粘結(jié)力不小于4級(jí)，上面層粘結(jié)力不小于5級(jí)。