高速公路沥青路面的水损坏及其防治措施

高速公路沥青路面的水损坏及其防治措施

胡婷

湖北公路智能养护科技股份有限公司湖北省武汉市430000

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，高速公路沥青路面水损坏病害发生的原因是多样的，涉及原路面设计、防排水系统设计及实施、路面运营状况和环境等多方面。对于运营期的高速公路而言，为了有效的处治已发生的水损坏病害，对其病害特征进行综合处治是根本出发点，也是重要的依据。针对昌泰高速公路沥青路面水损坏病害特征及机理，从原路面结构及排水设施现状分析，提出了科学、合理、有效的排水措施，为后续水损坏养护提供有效的依据。

关键词：道路工程；沥青路面；水损坏；路面设计；综合处治

引言

近年来，我国高速公路的建设依然如火如荼，且建设速度与质量都在稳步提升。截至2017年，全国高速公路总里程已经达到13.65万公里，新增车道里程数2.90万公里。但是由于施工及后期管养的问题，导致高速公路沥青路面在使用过程中产生了不少病害，其中路面的水损害就是一种。水分进入路面结构之中，不仅会对沥青与集料的界面有侵蚀作用，也会在路面结构中产生孔隙水压力及其他附加应力，引发路面材料及结构的多种病害。因此，系统分析水分的来源及水损机理，可以针对性地提出预防水损坏的措施，从而提高高速公路的建设质量和使用寿命。

1沥青路面常见的水损坏破坏形式

高速公路沥青路面的水损坏是指沥青路面在轮载的作用下，水分进入路面结构中产生动水压力或者真空负压抽吸的反复循环作用。由于高能量的水分子对集料的粘附性大于沥青对集料的粘附性，当水分渗入到沥青和集料的界面时，会导致沥青膜从集料表面剥离，沥青混合料产生掉粒、松散，从而造成沥青路面的唧浆、变形、坑槽现象，据统计显示，特别是在北方的季冻区，高速公路的水损害比例可以达到70%以上。

1.1路表松散及掉粒

当地下水及地面水不能及时排出面层结构时，会严重影响到沥青与集料的粘附性，使混合料的有效沥青饱和度降低，从而导致集料从混合料中脱落，形成路表松散及掉粒现象。高速公路中路表掉料会影响行车安全，因此养护部门要及时进行路表清理。

1.2唧浆及坑洞病害

我国高速公路普遍采用半刚性基层，易产生裂缝且透水性差，当进入面层结构的水分不能及时排出，在行车荷载的作用下会产生较大的动水压力，不断地对基层进行冲刷，形成的灰浆会沿着裂缝涌出在路面形成的唧浆病害，严重地影响高速公路服务质量。当唧浆现象不断发展时，将导致面层底部脱空，形成坑洞，加重沥青路面水损循环。

1.3路表变形及冻融循环病害

沥青路面的路表变形一方面是由于松散及唧浆等初期病害导致混合料缺失，路表下沉；另一方面在高温和水分的综合作用下，混合料的抗压强度和抗剪强度均严重下降，从而在轮迹处产生辙槽，引发后面产生更加严重的积水破坏。沥青路面的冻融循环病害是季冻区高速公路产生的主要病害形式，在冬季时路面结构内的水分结冰导致体积增大，嵌挤作用使结构内产生碎料及细粒土等，春季冰雪融化后动力水连同碎渣一起涌出形成唧浆。冻融循环作用使路面结构反复处于附加应力转态之下，跟随不同时期水分所处状态的不同，路面结构更加容易产生水损破坏。

2水损坏预防措施研究

2.1完善路面结构设计，增加基层抗冲刷能力

高速公路出现水损的部位集中于上面层，在进行路面结构设计时，适当提高上面层的模量，采用密级配的沥青混凝土，控制空隙率在5%以内，防止水分下渗，同时，在结构层下部增加防排水层，在面层和半刚性基层通过增加粘层来减少水分对基层的冲刷破坏。针对半刚性基层抗冲刷能力不足的状况，要优化设计，注重新建时期基层的养护，增加排水构造，防止地下水、中央分隔带浸水侵害。

2.2提高原材料及施工质量

根据上述水损原因分析，可以从沥青及集料两方面考虑来增加沥青与集料间的粘附性，选用高粘的SBS改性沥青，采用CaO含量高的碱性集料可以有效增加混合料的粘附性，在路面结构的中下面层适当选用针入度小的沥青可以提高抗水损能力。在施工过程中要严把质量关，保证选用的原材料符合施工要求，控制好混合料的均匀性，防止卸料和碾压中产生离析，并按标准进行压实，防止出现接头处的漏压现象。

2.3施行交通控制

重载及超载现象将加速路面结构的水损过程，因此在管理单位需要采取措施，采用“计重收费”的方式，加强对重载车辆的监管力度。同时针对路面的使用情况，在高温时段对重载车的通行施行管制措施。

2.4施工质量控制

第一，适当加强沥青层厚度，使卵石层、相对增加的面层和基层之间的覆盖、格栅，将抑制反射裂缝沥青路面结构的问题，同时从国外的研究来看，国外工程师将增加半刚性基层和沥青面层之间一层韧性好的材料增加和偏置裂纹应力吸收，目前，这也是很好的弥补方式；第二，致密性和均匀性指数应注意协调处理沥青路面的平衡，平衡与压实度的关系，不放弃追求平和压实压实度、平整度或放弃追求，而是选择在既保证压实度，保证路面平整度，从而解决了路面容易出现水损害问题是；第三，要科学完善地控制和消除弄虚作假现象；第四，施工监控的关键部分，防止不均匀沉降，影响路面的使用。结合执法部门的一系列联合执法，必须严厉打击超载运输问题，确保道路正常使用，延长道路使用寿命，加强保护管理，防止灾害的发生。

3高速道路沥青路面养护技术

3.1碎石封层养护

对高速道路沥青路面进行养护施工时，可以使用碎石封层养护技术，首先将路面上出现问题的地方进行清理，然后将表面的松散材料进行清除，当出现病害的地方与道路边缘清理干净后，将乳化稀释的沥青进行喷洒，将碎石铺撒在上面。一般乳化沥青的温度要控制在75℃左右，然后在沥青喷洒与碎石铺撒间要进行50m距离的间隔。当完成上述操作后5min，根据实际道路的行车方向进行碾压施工，在完成最后的碾压成型工作后，保持一段时间使沥青道路养护的效果加强，然后再恢复正常通车。

3.2雾封层预防性养护

随着高速交通压力的不断增加，对于高速沥青路面的养护过程中，为了能够不影响正常的交通出行，可以进行雾封层预防性养护施工。因为雾封层养护技术不需要使用集料进行填补，只需要在施工中将少量的乳化沥青进行稀释，然后喷洒在原有的沥青路面上，这样能够起到加强其防渗水的性能，并且使道路沥青路面中出现裂缝及贫油的问题得到很好的解决。目前在高速道路沥青路面的裂缝养护中，雾封层养护技术有着非常广泛的应用，不仅能够有效控制裂缝的扩张，还能够提高道路的质量。在实际的道路养护中，采用雾封层养护技术还有一些注意事项，因为其在养护过程中，会使得沥青路面的摩擦系数降低，对行车安全产生一定的影响，所以在一些快速路段上不能使用这种养护技术。

结语

高速公路沥青路面的水损坏是一个连续的过程，在实际应用中要做到完全排出水的影响是不可能的，因此必须结合水损机理进行合理的预防。本文中对沥青路面结构的水损过程已经做出了详细分析，并且针对性的提出了在施工和管养方面的建议，在应用过程中结合工程实地条件合理的采用防治措施，可以有效的降低水分对路面结构的损坏。

参考文献：

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