路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水及防治
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，高速公路的建設(shè)也有了迅速發(fā)展。但現(xiàn)有高速公路路基、路面的排水系統(tǒng)，往往只重視把地表水排到公路路界以外，而忽視滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部水的排出。現(xiàn)筆者根據(jù)工作實(shí)踐，就進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的水對(duì)路面的影響、如何排出進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的水及如何阻止水滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部問題做一些探討。
一、路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部滯水對(duì)路面的影響
瀝青混凝土是一種多孔介質(zhì)，本身存在許多孔隙，雨水會(huì)通過路面的孔隙、接縫等處下滲至路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部。這種內(nèi)部滯水的危害性是相當(dāng)?shù)模?dāng)降雨量較，且填筑路基和路肩的土滲透性較差時(shí)，滲入路面的水會(huì)長時(shí)間積滯在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，這種現(xiàn)象在位于凹形豎曲線底部、低洼河谷地、曲線超高段內(nèi)側(cè)和立體交叉下穿路段的路面結(jié)構(gòu)中后果尤為嚴(yán)重。另外這些內(nèi)部滯水會(huì)浸濕路基、路面的各結(jié)構(gòu)層，使瀝青混凝土路面出現(xiàn)龜裂、唧漿、破碎、凹陷和坑洞等破壞，使水泥混凝土路面出現(xiàn)唧泥、脫空、斷板、錯(cuò)臺(tái)和破碎等一系列病害，最終降低整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的使用性能和使用壽命。
二、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)的設(shè)置
設(shè)置路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水系統(tǒng)，將積滯在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的水分迅速排除到路面和路基以外，不但可以改善路面的使用性能，提高其使用壽命，而且方便養(yǎng)護(hù)。對(duì)于交通量的高速公路來說，采用路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水設(shè)施所增加的資金投入，可以很快地從使用壽命的增加和養(yǎng)護(hù)資金的減少中得到補(bǔ)償。筆者認(rèn)為，排除路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部水可采取以下三種方法：
１．路面邊緣排水系統(tǒng)
路面邊緣排水系統(tǒng)就是在路面邊緣的土路肩（有超%%高的路段在中央分隔帶）內(nèi)設(shè)置縱向碎石盲溝，將滲入到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的水，通過結(jié)構(gòu)層的連通空隙或某一排水結(jié)構(gòu)層，橫向滲流至路面邊緣的碎石盲溝，再通過橫向排水管將碎石盲溝的水排到路基以外。因水泥混凝土路面存在較多的層間空隙，故本排水系統(tǒng)一般適用于水泥混凝土路面。
２．路面排水層排水系統(tǒng)
一般瀝青路面在基層頂面均設(shè)置了下封層，而在整個(gè)降雨過程中，滲水是從上向下的，即自由水在表面層完全飽和后，才在重力作用下下滲，待浸潤中面層、下面層后，不會(huì)繼續(xù)下滲（假如下封層的質(zhì)量很好），在水頭差的作用下，自由水發(fā)生橫向滲透。但是，隨著行車作用次數(shù)的增加，路面逐漸壓實(shí)，空隙率減小，自由水橫向滲透的速率很低。另外，行車道上的車輛以重車居多，因而比超車道更密實(shí)，降雨后超車道面層的含水量比行車道高，行車道的水壩作用阻礙了自由水的橫向滲流。再者，瀝青上、中、下層及與封層之間都設(shè)置了粘層，結(jié)合比較好，不像水泥混凝土路面存在較多的層間空隙。因此，在瀝青混凝土路面中，自由水橫向滲流是微乎其微的，依靠自由水通過橫向滲流進(jìn)至路面邊緣，需要很長時(shí)間，因此對(duì)瀝青混凝土路面設(shè)置路面邊緣排水系統(tǒng)的效果是很差的。但當(dāng)瀝青面層下設(shè)置排水層時(shí)，由于豎直滲流到排水層的距離短，而排水層的滲透系數(shù)較，滲流速率較快，因此可在路面邊緣設(shè)置邊緣排水系統(tǒng)，與排水層一起排除路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部滯水。
３．排水墊層排水系統(tǒng)
對(duì)于地下水位較高、有泉水或有臨時(shí)滯水的新建路面，可采用排水墊層排水系統(tǒng)。排水墊層排水系統(tǒng)包括排水墊層、集水溝、集水管、出水管、反濾織物。該系統(tǒng)主要用于攔截地下水、滯水或泉水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，或者排除因負(fù)溫差作用而積聚在路基上層的自由水。
三、防止水滲入路面結(jié)構(gòu)層的措施
即使設(shè)置了路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水系統(tǒng)，滲入到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的水，也會(huì)有一小部分不能及時(shí)排除。長時(shí)間積滯在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，這些內(nèi)部滯水會(huì)浸濕路基、路面，最終降低整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的使用性能和壽命。為此，在路面設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮排除路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的水，還要盡可能的采取措施，防止水滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部。防止措施如下：
１．采用密實(shí)型瀝青混凝土面層防止雨水下滲
為防止降水滲入路面結(jié)構(gòu)層中，瀝青路面上面層可采用密實(shí)型瀝青混凝土，在滿足高溫穩(wěn)定性的條件下，選擇適當(dāng)?shù)募?jí)配，合適的瀝青用量，盡量減小孔隙率。據(jù)有關(guān)資料顯示，當(dāng)瀝青混合料的實(shí)際孔隙率在８％以下時(shí)，瀝青層中的水以薄膜水的狀態(tài)存在，荷載作用下不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，不容易造成水損害；而孔隙率于１５％時(shí)，水能夠在混合料內(nèi)部空隙中自由流動(dòng)，混合料很難留住水，再加上這種混合料普遍都采用改性瀝青，也不容易造成水損害；而當(dāng)路面的實(shí)際空隙率在８～１５％時(shí)，水容易進(jìn)入混合料內(nèi)部，又不會(huì)自由流動(dòng)，以毛細(xì)水的狀態(tài)存在，在荷載作用下，產(chǎn)生較的毛細(xì)管壓力，成為動(dòng)力水，最容易造成瀝青混合料的水損害破壞。因此，瀝青面層宜采用密實(shí)型瀝青混凝土，其設(shè)計(jì)孔隙率宜控制在４％左右。為防止雨水下滲設(shè)置第一道重要防線。
２．在面層與基層之間設(shè)置透層＋封層隔斷滲水
表面層一般宜選用密級(jí)配%%抗滑層。若選擇孔隙率的半開或開級(jí)配表面層，為防止?jié)B水浸泡基層，導(dǎo)致路基的穩(wěn)定性能整體強(qiáng)度降低，在面層與基層之間設(shè)置優(yōu)質(zhì)乳化瀝青透層＋封層防水結(jié)構(gòu)層。使通過面層下滲的雨水難以繼續(xù)下滲至基層、底基層及路基內(nèi)部。同時(shí)，可以保護(hù)基層頂面，提高抗沖刷能力，滲入的水可沿瀝青封層頂面向兩側(cè)排出。另外，該結(jié)構(gòu)層施工速度很快，且基層完工后可馬上進(jìn)行，既可減少施工過程中的雨水下滲，又可保護(hù)基層不被施工車輛損壞。
３．防止地下毛細(xì)水滲入路床與路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)
為防止地下毛細(xì)水滲入路床與路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，路面設(shè)計(jì)中一般對(duì)土質(zhì)挖方路段，邊溝下均設(shè)置排水盲溝。對(duì)于石質(zhì)挖方路段，在路床上設(shè)置１０ｃｍ厚的級(jí)配碎石隔水層，同時(shí)起到排水與調(diào)平作用。
４．防止邊溝雨水倒灌
為防止邊溝雨水倒灌進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層（特別是超高外側(cè)容易引起雨水倒灌現(xiàn)象），對(duì)邊溝進(jìn)行加深，將通常采用的０．６米加深至路面厚度以下，或在溝下設(shè)置碎石盲溝。
總之，公路排水是一項(xiàng)綜合性工作，應(yīng)高度重視，綜合考慮，周密設(shè)計(jì)，同時(shí)要精心施工，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。對(duì)高速公路的排水設(shè)計(jì)，遵循的最基本原則，一是盡量迅速排除路表水，保證路面不積水；二是采取必要的防水措施，盡量減少雨水滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)；三是盡快排除滲入到路面結(jié)構(gòu)層的自由水，避免路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)長期處于潮濕的水飽和狀態(tài)。
一、路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部滯水對(duì)路面的影響
瀝青混凝土是一種多孔介質(zhì)，本身存在許多孔隙，雨水會(huì)通過路面的孔隙、接縫等處下滲至路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部。這種內(nèi)部滯水的危害性是相當(dāng)?shù)模?dāng)降雨量較，且填筑路基和路肩的土滲透性較差時(shí)，滲入路面的水會(huì)長時(shí)間積滯在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，這種現(xiàn)象在位于凹形豎曲線底部、低洼河谷地、曲線超高段內(nèi)側(cè)和立體交叉下穿路段的路面結(jié)構(gòu)中后果尤為嚴(yán)重。另外這些內(nèi)部滯水會(huì)浸濕路基、路面的各結(jié)構(gòu)層，使瀝青混凝土路面出現(xiàn)龜裂、唧漿、破碎、凹陷和坑洞等破壞，使水泥混凝土路面出現(xiàn)唧泥、脫空、斷板、錯(cuò)臺(tái)和破碎等一系列病害，最終降低整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的使用性能和使用壽命。
二、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)的設(shè)置
設(shè)置路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水系統(tǒng)，將積滯在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的水分迅速排除到路面和路基以外，不但可以改善路面的使用性能，提高其使用壽命，而且方便養(yǎng)護(hù)。對(duì)于交通量的高速公路來說，采用路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水設(shè)施所增加的資金投入，可以很快地從使用壽命的增加和養(yǎng)護(hù)資金的減少中得到補(bǔ)償。筆者認(rèn)為，排除路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部水可采取以下三種方法：
１．路面邊緣排水系統(tǒng)
路面邊緣排水系統(tǒng)就是在路面邊緣的土路肩（有超%%高的路段在中央分隔帶）內(nèi)設(shè)置縱向碎石盲溝，將滲入到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的水，通過結(jié)構(gòu)層的連通空隙或某一排水結(jié)構(gòu)層，橫向滲流至路面邊緣的碎石盲溝，再通過橫向排水管將碎石盲溝的水排到路基以外。因水泥混凝土路面存在較多的層間空隙，故本排水系統(tǒng)一般適用于水泥混凝土路面。
２．路面排水層排水系統(tǒng)
一般瀝青路面在基層頂面均設(shè)置了下封層，而在整個(gè)降雨過程中，滲水是從上向下的，即自由水在表面層完全飽和后，才在重力作用下下滲，待浸潤中面層、下面層后，不會(huì)繼續(xù)下滲（假如下封層的質(zhì)量很好），在水頭差的作用下，自由水發(fā)生橫向滲透。但是，隨著行車作用次數(shù)的增加，路面逐漸壓實(shí)，空隙率減小，自由水橫向滲透的速率很低。另外，行車道上的車輛以重車居多，因而比超車道更密實(shí)，降雨后超車道面層的含水量比行車道高，行車道的水壩作用阻礙了自由水的橫向滲流。再者，瀝青上、中、下層及與封層之間都設(shè)置了粘層，結(jié)合比較好，不像水泥混凝土路面存在較多的層間空隙。因此，在瀝青混凝土路面中，自由水橫向滲流是微乎其微的，依靠自由水通過橫向滲流進(jìn)至路面邊緣，需要很長時(shí)間，因此對(duì)瀝青混凝土路面設(shè)置路面邊緣排水系統(tǒng)的效果是很差的。但當(dāng)瀝青面層下設(shè)置排水層時(shí)，由于豎直滲流到排水層的距離短，而排水層的滲透系數(shù)較，滲流速率較快，因此可在路面邊緣設(shè)置邊緣排水系統(tǒng)，與排水層一起排除路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部滯水。
３．排水墊層排水系統(tǒng)
對(duì)于地下水位較高、有泉水或有臨時(shí)滯水的新建路面，可采用排水墊層排水系統(tǒng)。排水墊層排水系統(tǒng)包括排水墊層、集水溝、集水管、出水管、反濾織物。該系統(tǒng)主要用于攔截地下水、滯水或泉水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，或者排除因負(fù)溫差作用而積聚在路基上層的自由水。
三、防止水滲入路面結(jié)構(gòu)層的措施
即使設(shè)置了路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部排水系統(tǒng)，滲入到路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的水，也會(huì)有一小部分不能及時(shí)排除。長時(shí)間積滯在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，這些內(nèi)部滯水會(huì)浸濕路基、路面，最終降低整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的使用性能和壽命。為此，在路面設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮排除路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的水，還要盡可能的采取措施，防止水滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部。防止措施如下：
１．采用密實(shí)型瀝青混凝土面層防止雨水下滲
為防止降水滲入路面結(jié)構(gòu)層中，瀝青路面上面層可采用密實(shí)型瀝青混凝土，在滿足高溫穩(wěn)定性的條件下，選擇適當(dāng)?shù)募?jí)配，合適的瀝青用量，盡量減小孔隙率。據(jù)有關(guān)資料顯示，當(dāng)瀝青混合料的實(shí)際孔隙率在８％以下時(shí)，瀝青層中的水以薄膜水的狀態(tài)存在，荷載作用下不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，不容易造成水損害；而孔隙率于１５％時(shí)，水能夠在混合料內(nèi)部空隙中自由流動(dòng)，混合料很難留住水，再加上這種混合料普遍都采用改性瀝青，也不容易造成水損害；而當(dāng)路面的實(shí)際空隙率在８～１５％時(shí)，水容易進(jìn)入混合料內(nèi)部，又不會(huì)自由流動(dòng)，以毛細(xì)水的狀態(tài)存在，在荷載作用下，產(chǎn)生較的毛細(xì)管壓力，成為動(dòng)力水，最容易造成瀝青混合料的水損害破壞。因此，瀝青面層宜采用密實(shí)型瀝青混凝土，其設(shè)計(jì)孔隙率宜控制在４％左右。為防止雨水下滲設(shè)置第一道重要防線。
２．在面層與基層之間設(shè)置透層＋封層隔斷滲水
表面層一般宜選用密級(jí)配%%抗滑層。若選擇孔隙率的半開或開級(jí)配表面層，為防止?jié)B水浸泡基層，導(dǎo)致路基的穩(wěn)定性能整體強(qiáng)度降低，在面層與基層之間設(shè)置優(yōu)質(zhì)乳化瀝青透層＋封層防水結(jié)構(gòu)層。使通過面層下滲的雨水難以繼續(xù)下滲至基層、底基層及路基內(nèi)部。同時(shí)，可以保護(hù)基層頂面，提高抗沖刷能力，滲入的水可沿瀝青封層頂面向兩側(cè)排出。另外，該結(jié)構(gòu)層施工速度很快，且基層完工后可馬上進(jìn)行，既可減少施工過程中的雨水下滲，又可保護(hù)基層不被施工車輛損壞。
３．防止地下毛細(xì)水滲入路床與路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)
為防止地下毛細(xì)水滲入路床與路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，路面設(shè)計(jì)中一般對(duì)土質(zhì)挖方路段，邊溝下均設(shè)置排水盲溝。對(duì)于石質(zhì)挖方路段，在路床上設(shè)置１０ｃｍ厚的級(jí)配碎石隔水層，同時(shí)起到排水與調(diào)平作用。
４．防止邊溝雨水倒灌
為防止邊溝雨水倒灌進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層（特別是超高外側(cè)容易引起雨水倒灌現(xiàn)象），對(duì)邊溝進(jìn)行加深，將通常采用的０．６米加深至路面厚度以下，或在溝下設(shè)置碎石盲溝。
總之，公路排水是一項(xiàng)綜合性工作，應(yīng)高度重視，綜合考慮，周密設(shè)計(jì)，同時(shí)要精心施工，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。對(duì)高速公路的排水設(shè)計(jì)，遵循的最基本原則，一是盡量迅速排除路表水，保證路面不積水；二是采取必要的防水措施，盡量減少雨水滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)；三是盡快排除滲入到路面結(jié)構(gòu)層的自由水，避免路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)長期處于潮濕的水飽和狀態(tài)。
