沥青路面水破坏的分析及预防措施

薛宝利

摘要：本文论述了公路地表水、地下水的由来，分析了沥青路面水破坏造成的病害现象以及有效的预防措施。

关键词：沥青水破坏分析预防措施

一、概述

近几年来，公路建设突飞猛进，对国民经济和社会发展起着至关重要的作用，但是许多公路建成运营后，发生早期损害较为严重，特别是沥青路面，主要表现在坑槽、松散、脱皮、麻面等方面。产生这些病害的主要原因是水的破坏，如何有效的控制水破坏，保证公路的安全、舒适、畅通，延长公路使用寿命，降低工程造价，是广大公路工程技术人员的共同愿望。本文从沥青路面设计、施工及管理等方面谈谈水对沥青路面造成的破坏及预防措施。

二、水破坏的表现方式

公路水破坏在公路中的表现有很多种，但主要有一下几种：软弹、唧浆、坑洞、沉陷、裂缝、破碎等。

三、原因分析

1.水的由来

造成沥青路面水损害破坏的主要原因之一是沥青混合料空隙率过大。设计时，有时为了考虑沥青路面的抗滑性能、保证路面行车有一定的构造深度，混合料设计空隙率一般都在6%以上，而有关资料介绍，空隙率在8%-12%之间，路面水最容易侵入面层混合料内部，一旦沥青面层内部含有一定的水分，水将在沥青混合料内部自由流动，再加上车辆荷载的反复作用，面层中的水产生压动力，这部分水逐渐侵入到沥青与集料的界面上，使沥青膜渐渐地从集料表面脱离，最终导致沥青与集料之间的粘结力丧失，造成水破坏。尤其是沥青类路面面层在使用初期，其透水性较大。因此，雨季表面水有可能透过沥青面层进入基层和底基层中。表面水也有可能从两侧路肩或路面与路肩的结合处以及中央分隔带缘石（通常是预制混凝土块）与路面的结合处透入路面结构层中。如果沥青面层上产生了裂缝，表面水更会从裂缝透入路面结构层中。如果中央分隔带下部无排水盲沟，表面又没有封闭，则雨水还可能从中央分隔带透入路面结构层和土基上部。

在地下水位接近地表的地段，特别在路基填土不高时，地下水可通过毛细作用进入土基上部和路面结构层；在冰冻地区，由于冬季水分重分布的结果，路基上层和路面底基层都可能处于潮湿或过分潮湿状态。沥青面层虽不是完全不透水的，但却能阻碍路面结构层和土基中的水分蒸发。

2 .沥青路面的冲刷唧浆现象形成原因

（1）发生在裂缝处的唧浆、网裂现象

唧浆、网裂。水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量高速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表面的细料，形成灰白色浆。灰浆又被行车压唧，通过各种形状不一和宽窄不一的裂缝（横缝、纵缝、斜缝、网裂）到路面，灰浆还可能通过水渗入沥青混凝土的局部小面积或个别通道被压唧到路表面，使路面产生网裂和变形。

（2）局部唧浆和坑洞

坑洞。坑洞是最典型的水破坏现象。当自由水侵入并滞留在沥青混凝土的孔隙中，不管是普通混凝土还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA，在行车作用下，特别是在降雨过程中和雨后行车道上的局部网裂会逐渐松散。松散的石料被车轮甩出形成坑洞。由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞总是首先在局部混凝土空隙率较大处产生，因此，它是随机分布的一个孤立的坑洞。

水泥混凝土路面的面板下的基层同样会产生冲刷现象。混凝土面板的接缝处由于板在行车作用下的泵吸作用造成唧浆现象；由于唧浆使混凝土板的边、角脱空而造成边、角断裂。

（3）冻融现象

在冰冻地区，在地下水位接近地表或路基两侧有长期积水的情况下，如果路基填土高度不大，在冬季土路基中会发生水分重分布，在0-30C温度较长期滞留的深度会形成严重的聚冰现象，土层中会有很多冰晶体，甚至冰夹层。这层土长称做路基中的聚冰带。到春融期间该聚冰带化冻时，土层变的过分潮湿，使土基的强度急剧下降。如果在这种可能变得过分潮湿的土基上铺筑直接与土基相接触的路面结构层 的材料具有明显的毛细水作用，例如含细土较多的粒料土、石灰土、水泥土等，则在这种材料层内也会发生水分重分布现象。如这些材料层又位于冰冻深度范围内，则在这些材料层内也可能发生聚冰带，到春融化冻期间，这些材料的强度也会明显下降，导致路面整体承载能力明显下降，甚至发生破坏。

四、处理方法

1.地表水的处理

（1）由于路基路面排水设计不够完善，对路面排水设施不够重视，造成路面破损状况较为普遍。因此在公路路面设计时，应进一步完善路面排水设计，如：增加路拱、增设排水设施、保持边沟畅通等。为了防止路面面层的渗透，应将其设计施工成不透水的密级配沥青磨耗层，在路面结构层中设置防水层、基层顶面设置封层，在中央分隔带处设置纵横向排水渗沟，在土路肩处采用碎石填料进行填筑，在挖方路段应根据现场实际情况有针对性地进行排水设计，减少水在路面的停留时间，以减少其对路面的破坏。

（2）对于路缘石的施工应加以改进，在施工中多采用现浇（或预制）路缘石，这种施工方法，增加了路缘石的整体性能，外观也达到了平整顺畅。但它隔断了路面渗水的排出，极易造成路面与路缘石的结合部产生水破坏。

京沪高速公路沧州段在路缘石施工中，采用了一种预制路缘石下铺设10厘米无砂混凝土的施工方法，从使用效果看，路基外侧有明显的水分渗出，解决了路面渗水排不出去的难题。

（3）中央分隔带渗水的处理，为了减少中央分隔带渗水对路面的水破坏，在中央分隔带中增设小型明沟或盲沟，将渗水从盲沟中排出，消除因渗水对路面产生的水破坏。

（4）嚴格控制集料规格。沥青路面的材料、集料规格，直接影响到沥青与集料粘附性能，直接影响到水损害的程度。所以应该加强对原材料的把关，每批沥青进场都要进行试验，保证沥青的粘度、延度、针入度等各项指标符合要求，对每批集料进场都要严格进行抽检、筛分。保证每批进场充分保证沥青混合料的粘结性能，提高沥青集料的粘结力，降低水对沥青路面的破坏能力。

（5）压实度对沥青路面的使用性能和寿命影响很大，它是保证沥青混合料密实度与空隙率大小的关键。因此在施工过程中，进一步加强管理，提高压实机具标准。根据试验段得出的碾压数据，控制碾压遍数、速度、时间、温度。碾压要均匀，派专人指挥负责，从轻到重、从慢到快、从两边到中间，轮迹要重叠，既要保证路面平整度、路拱横坡度，又要保证压实度。并根据施工规范要求的压实度抽检频率，进行抽检。发现压实度不足的地方坚决返工，保证压实度符合要求，降低混合料空隙率，减少水的侵入破坏。

（6）桥梁渗水的处理,对于铺设沥青混凝土铺装层的桥面，在设计施工中虽然对于桥面排水做了安排，但往往忽略了桥面渗水的处理，因此，在桥面两侧常出现水破坏现象。这是因为：一是泄水孔位置问题，泄水孔入口高出水泥混凝土面层，使渗水无法排出；二是由于泄水孔间距较大，渗水不能及时排出；三是梁体间在浇注契口缝时不饱满有积水存在，空心梁体内部有积水，冬季产生冻胀造成破坏（已出现具体实例）；

解决方法：一是使泄水孔口高度设置在低于水泥混凝土面层0.5厘米的位置上，避免孔口积水；二是在桥面两侧设置易透水的结构层，京沪高速公路采用了在桥面边缘处将沥青混凝土下面层10厘米范围内铺装无砂混凝土，使桥面渗水及时排出，经观察使用效果良好；三是施工时注意契口缝震捣密实，吊装前将梁体内积水清除干净，如出现积水现象，立即在积水痕迹处打眼将水放出，避免冻胀。

2地下水的处理

对于地下水的处理根据各地地质、地理条件的不同有很多不同的处理方法。

（1）排除公路边沟积水

当边沟积水较多时，公路路基在一定范围内受到水的浸渍，使路基产生水破坏。当公路沿线有良好的排疏宣泄条件时，可采用疏干路基边沟范围内的浅水层，加快路基自然固结的方法，将低软土内的含水量，改善土壤物理性质。

（2）设置垫层

修筑适宜的结构垫层，以调节路基的水温状态，也是一种有效的处理方法，而且应用范围比较广泛。目前主要应用的是防水层和割断层。防水层主要应用各种合成材料和沥青、水泥等结合料，掺入集料共同组成不透水、抗冲刷的结构层，设置于路基和路面之间或路基底部，起到防止地下水侵入的作用。割断层与防水层类似，主要目的在于割断地下水的上升路径，从而减小或消除其对路基的破坏作用。

（3）提高路基标高

人为提高路基标高，保证路基工作层在下水位以上一定高度，这是最简单和传统的解决方法。对路堤而言实现起来比较容易、简单，但由于路堑和零填情况，还有当缺乏合格的填土时，实现起来可能不现实。

人工提高路基标高主要考虑地下水位高度和选择合格的路基填料，保证公路路基稳定性所要求的路基标高应至少高出地下水位2M以上，同时提高标高可以预防和消除路基深层冻涨，两者综合确定高度。在提高的同时应特别注意填土不能破坏天然的地下排水条件，且不要造成出现人工水头的条件。

五、加强公路养护管理

公路建成后，养护是关键。要延长沥青路面的使用寿命，必须加强路面的养护管理。雨后要及时补洞，补洞要及时，补洞要规范、整齐，严格按照《沥青公路养护技术规范》要求及操作规程进行养护，把沥青路面的病害消灭在萌芽状态，避免雨水从病害处渗入，造成路基弹簧路面大面积破坏。

六、 结语

沥青路面发生的早期损害主要是水的破坏造成的，应着重从设计、施工、管理的角度出发，采取切实有效的措施，减少沥青路面水的渗透，尽量降低水的破坏，相信只要我们共同努力，分析透公路水产生的原因，采取相应的治理措施，一定能够消除隐患，减少公路破坏。