摘要：針對(duì)高級(jí)瀝青路面中普遍存在的嚴(yán)重水損害現(xiàn)象，結(jié)合臨長(zhǎng)高速公路工程建設(shè)，分析了水損害機(jī)理，介紹了對(duì)瀝青路面水損害的防治措施和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
　　關(guān)鍵詞：瀝青路面；瀝青混合料；水損害；防治
　　
　　
　　通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，瀝青路面的早期破壞或多或少與水有關(guān)，即水的破壞作用是關(guān)鍵因素之一。在路基和路面設(shè)計(jì)規(guī)范中，都體現(xiàn)了排水的重要性，但除了考慮路面橫坡以排除路表水和路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)考慮濕度影響外，并未強(qiáng)調(diào)采用路面設(shè)施以迅速排除封閉自由水的重要性和必要性，也未提出具體的措施和設(shè)計(jì)方法，更未對(duì)路面結(jié)構(gòu)的排水質(zhì)量提出量化的指標(biāo)以考慮列入路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中。為此，進(jìn)一步深入這方面的研究，是有重要的現(xiàn)實(shí)意義的。
　　1瀝青路面水損害機(jī)理
　　1.1水對(duì)瀝青路面材料的侵蝕作用
　　瀝青混合料在水作用下，瀝青與集料之間的粘附性能和粘結(jié)強(qiáng)度必須受到影響。這是因?yàn)橐环矫嫠�介入瀝青與集料的接觸面之間，使“結(jié)構(gòu)瀝青膜”聯(lián)結(jié)作用降低，從而導(dǎo)致瀝青薄膜過早剝落；另一方面水浸入瀝青混合料中，使其軟化而導(dǎo)致強(qiáng)度、勁度減小。這就是產(chǎn)生了所謂的瀝青混合料的水穩(wěn)定性問題。再加上國(guó)產(chǎn)石油瀝青的性能本來就差，瀝青與集料之間的粘附能差、粘結(jié)強(qiáng)度低，瀝青路面更易發(fā)生早期損壞，嚴(yán)重影響了路面的正常使用。正是由于水的存在，再綜合其他因素，如行車荷載、氣溫變化等的共同作用，致使瀝青路面在使用中處于一種惡性偱環(huán)狀態(tài)。
　　1.2路面層內(nèi)滯水壓力對(duì)瀝青混合料的剝蝕作用
　　在路面設(shè)計(jì)和施工中，人們比較重視路界地表排水，采取的措施也很多。但降落在路表的雨水或多或少會(huì)有一部分進(jìn)入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)。長(zhǎng)期以來，人們將由于水引起的路面結(jié)構(gòu)破壞都?xì)w因于地下水的侵入。雖然地下水是問題的一個(gè)方面，但高路堤道路也經(jīng)常存在結(jié)構(gòu)早期損壞的事實(shí)，這促使人們將目光轉(zhuǎn)向路表滲入水的研究，并且意識(shí)到限制或排除進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)滲入水的重要性。
　　正是由于瀝青路面存在這些缺陷，這使得地表水除一部分通過橫坡和縱坡流向路肩和路基外，總有一部分水會(huì)沿縫隙和空隙滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)。進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水，一般通過向路基下部和兩側(cè)路肩鋪面結(jié)構(gòu)滲流而逐漸排走。然而當(dāng)下基層為滲透系數(shù)小于或等于10-5cm/s的低透水性材料時(shí)，排除0.1m3自由水大約需1d以上的時(shí)間，而當(dāng)路基土的滲透系數(shù)小于或等于10-7cm/s時(shí)，排除這些水所需時(shí)間達(dá)數(shù)日之久，即實(shí)際上是不透水的，當(dāng)路基由低透水性土（滲透系數(shù)小于或等10-5cm/s）填筑，而路肩鋪面結(jié)構(gòu)的基層和土基也為低透水性時(shí)，路面結(jié)構(gòu)便類似于被安置在封閉的槽式“浴盆”內(nèi)，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水無法向下或向兩側(cè)滲漏，而被長(zhǎng)時(shí)間積滯在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。一方面，被圍封在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分，會(huì)浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基上，使其強(qiáng)度下降，變形增加，降低路面的承載力；另一方面，封閉于路面結(jié)構(gòu)層中的自由水在行車載荷的反復(fù)作用下，會(huì)對(duì)周圍的瀝青混合料不斷地施加沖刷剪切力，形成“應(yīng)力疲勞腐蝕”，從而導(dǎo)致面層中裂縫的擴(kuò)張和空洞的增大，最終使面層結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度降低并產(chǎn)生破壞。此外，由于路面是層狀結(jié)構(gòu)，層間結(jié)合處容易出現(xiàn)空隙，進(jìn)入空隙內(nèi)的自由水在行車荷載的作用下，會(huì)成為高孔隙水壓力和高流速水流，水流沖刷基層材料中的細(xì)料，反復(fù)多次地沖刷，會(huì)在裂縫中形成細(xì)料漿，并被逐漸壓擠出裂縫，噴射出逞沖刷材料的“泥漿”，導(dǎo)致唧泥，使瀝青面層出現(xiàn)剝落和松散，從而使整個(gè)路面的使用性能迅速變壞。對(duì)于冰凍地區(qū)，滯留于瀝青面層中的自由水在春冬之季產(chǎn)生的多次反復(fù)凍融作用會(huì)使路面產(chǎn)生坑洞和網(wǎng)裂形變。總而言之，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水是造成或加速路面損壞的重要原因。
　　2水損害防治措施
　　2.1提高瀝青混合料的水穩(wěn)性
　　提高瀝青混合料的水穩(wěn)性，關(guān)鍵在于提高瀝青與礦料的粘結(jié)強(qiáng)度。這可以從以下幾個(gè)方面著手：①對(duì)集料，要求其尺寸均勻，表面干凈，粗糙，這樣有利于瀝青對(duì)集料的包裹。對(duì)于集料本身的結(jié)構(gòu)，如太致密，不利于集料對(duì)瀝青的選擇性吸附；如是大孔隙結(jié)構(gòu)，則瀝青組分會(huì)大量滲入，使瀝青用量增加，而粘結(jié)效果并不會(huì)有明顯改變。此外，應(yīng)優(yōu)先選擇堿性集料，使之與瀝青之間產(chǎn)生有益的化學(xué)吸附作用，或?qū)�集料表面進(jìn)行抗剝落處理。②優(yōu)先選用粘性好的優(yōu)質(zhì)瀝青，或?qū)�瀝青進(jìn)行改性處治。③注意瀝青混合料的級(jí)配。瀝青用量要控制好，應(yīng)是其形成密實(shí)-骨架結(jié)構(gòu)。同時(shí)要將孔隙率控制在一定范圍內(nèi)，以減少路表水的滲入量。④提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生車轍，而造成路表積水。⑤提高瀝青混合料的低溫抗裂性，避免產(chǎn)生過多的裂縫而加速水的下滲。⑥處理好路面的結(jié)構(gòu)縫。
　　2.2優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計(jì)
　　這里不便要求要有完善的路界、路基排水系統(tǒng)，更強(qiáng)調(diào)應(yīng)該有一個(gè)合理的路面結(jié)構(gòu)排水體系。因?yàn)閮H靠提高路面結(jié)構(gòu)自身的水穩(wěn)性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。路表排水：要求路表水能迅速排除，而不滯留。同時(shí)路表抗透水性能要好，特別是在路肩邊緣處，尤其要處理好。路表坡面排水的方法主要是通過路表的橫坡（即路拱）和路線縱坡使水流向路肩，然后采用集中排水和分散排水方法通過路基邊坡和排水邊溝進(jìn)行排除。其中分散排水方法主要適用對(duì)路基填方高度不大，并且邊坡坡面不會(huì)受到水沖刷的情況；對(duì)于路基邊坡坡面存在可能被水沖刷的情況，采用集中排除方法。
　　3南方高速公路的路面排水結(jié)構(gòu)
　　我國(guó)南方屬于多雨地區(qū)，由于雨季長(zhǎng)，雨量充沛，所以水損害是比較嚴(yán)重的。因此，如何根據(jù)南方濕熱地區(qū)的特點(diǎn)以及臨長(zhǎng)高速公路所處的氣候特點(diǎn)、路基狀況、公路沿線的材料分布情況、交通量以及交通組成情況和半剛性基層材料的特點(diǎn)，進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計(jì)，以預(yù)防和減少路面破壞，延長(zhǎng)路面的使用壽命，對(duì)于南方濕熱地區(qū)高速公路的修建具有十分重要的意義。
　　3.1路表排水方案
　　原路面設(shè)計(jì)對(duì)于填方大于2m的直線路段和超高路段的內(nèi)側(cè)采用路表集中排水方法，對(duì)于填方路基，在硬路肩邊緣設(shè)置預(yù)制水泥砼排水溝進(jìn)行匯集路表水，然后由急流槽（水簸箕）向路基邊坡排除。該方案采用天然砂礫排水層排除滲入路面面層結(jié)構(gòu)的排水，采用級(jí)配碎石排水層排除基層和土基的水。從設(shè)計(jì)方面考慮了進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的水，但天然砂礫的穩(wěn)定問題是值得懷疑的。并且采取天然砂礫層通過邊坡容易使排水效果減弱。在施工方面，對(duì)于天然砂礫的壓實(shí)存在問題，特別是安置波形護(hù)欄時(shí)容易對(duì)其損壞，且原設(shè)計(jì)沒有考慮挖方路段的結(jié)構(gòu)排水。挖方路段同樣存在如何排除滲入路面結(jié)構(gòu)的排水問題，故也必須考慮如何排水問題。
　　3.2中央分隔帶排水
　　高速公路中央分隔帶排水設(shè)計(jì)一般包括：①設(shè)計(jì)底坡不小于0.3%的縱向梯形或矩形盲溝，匯集中央分隔帶雨水或滲水；②設(shè)計(jì)間距為30~50m的橫向排水管，將盲溝中的水排出路基以外；③設(shè)置瀝青防滲層及土工布防滲層，防止水從側(cè)面向路基滲透。
　　從理論上講這樣的設(shè)計(jì)似乎是合理、可行的，但在實(shí)際施工過程中存在以下問題：①防滲層起不到防滲作用，因?yàn)殚_挖的邊溝表面粗糙，瀝青不易粘結(jié)牢固，形成均勻、無破損的防滲層。土工布因有接縫，不能形成整體而達(dá)到完全不透水的程度。因此，當(dāng)盲溝積水時(shí)側(cè)面仍將無法阻止水滲入路基。②由于施工質(zhì)量不易控制，造成橫向排水管標(biāo)高誤差或產(chǎn)生淤塞，從而使上游橫向排水管排水不暢，大量的水流向最底處，而最底處的橫向排水管由于設(shè)計(jì)時(shí)包裹無紡?fù)凉げ蓟虍a(chǎn)生淤塞，使排水能力嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致下游中央分隔帶積水嚴(yán)重，有的下雨后幾天中央分隔帶仍有積水，使路基長(zhǎng)時(shí)間浸泡，影響了路基路面強(qiáng)度。③由于通信入孔的的設(shè)置阻斷了中央分隔帶排水，造成中央分隔帶積水或水滲入孔中。
　　3.3路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水方案
　　在排水設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于年降雨量大于600mm的濕潤(rùn)或多雨地區(qū)，路基由滲透系數(shù)小于10-5cm/s組成的高速公路，宜設(shè)置內(nèi)部排水系統(tǒng)，主要包括邊緣排水和結(jié)構(gòu)層排水兩種。其中邊緣排水如前所示，結(jié)構(gòu)層排水主要分為水泥或?yàn)r青處治開級(jí)配碎石和未經(jīng)結(jié)合料處治的開級(jí)配碎石層，目前國(guó)外使用較多，而國(guó)內(nèi)在使用結(jié)構(gòu)排水層的不多，大多處于研究狀態(tài)。基于當(dāng)前的路面結(jié)構(gòu)和交通量的情況，建議采用水泥處治的開級(jí)配碎石層作為排水層，在上基層作10cm的排水層，基層30cm分為兩層施工，從國(guó)內(nèi)研究成果看，強(qiáng)度方面可以滿足3~4MPa的要求。
　　4結(jié)語
　　由前述可知，水損害是導(dǎo)致瀝青路面發(fā)生早期破壞的重要原因。因此，做好路面排水設(shè)計(jì)和提高路面防水能力應(yīng)是解決瀝青路面早期水損害的主要途徑。至于以上對(duì)臨長(zhǎng)高速公路提出的路面結(jié)構(gòu)排水方案是否合理，是否能有效的抑制水損害的發(fā)生還有待進(jìn)一步觀察、研究。
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