摘要：針對高級瀝青路面中普遍存在的嚴(yán)重水損害現(xiàn)象，結(jié)合臨長高速公路工程建設(shè)，分析了水損害機理，介紹了對瀝青路面水損害的防治措施和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
　　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)計參數(shù)考慮濕度影響外，并未強調(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)計方法，更未對路面結(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)計方法中。為此，進一步深入這方面的研究，是有重要的現(xiàn)實意義的。
　　1瀝青路面水損害機理
　　1.1水對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)強度必須受到影響。這是因為一方面水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)滯水壓力對瀝青混合料的剝蝕作用
　　在路面設(shè)計和施工中，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有一部分進入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)。長期以來，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，這促使人們將目光轉(zhuǎn)向路表滲入水的研究，并且意識到限制或排除進入路面結(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，總有一部分水會沿縫隙和空隙滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)。進入路面結(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，排除0.1m3自由水大約需1d以上的時間，而當(dāng)路基土的滲透系數(shù)小于或等于10-7cm/s時，排除這些水所需時間達(dá)數(shù)日之久，即實際上是不透水的，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，路面結(jié)構(gòu)便類似于被安置在封閉的槽式“浴盆”內(nèi)，進入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水無法向下或向兩側(cè)滲漏，而被長時間積滯在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。一方面，被圍封在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分，會浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基上，使其強度下降，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，會對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)致面層中裂縫的擴張和空洞的增大，最終使面層結(jié)構(gòu)整體強度降低并產(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，進入空隙內(nèi)的自由水在行車荷載的作用下，會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，從而使整個路面的使用性能迅速變壞。對于冰凍地區(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)凍融作用會使路面產(chǎn)生坑洞和網(wǎng)裂形變。總而言之，進入路面結(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)強度。這可以從以下幾個方面著手：①對集料，要求其尺寸均勻，表面干凈，粗糙，這樣有利于瀝青對集料的包裹。對于集料本身的結(jié)構(gòu)，如太致密，不利于集料對瀝青的選擇性吸附；如是大孔隙結(jié)構(gòu)，則瀝青組分會大量滲入，使瀝青用量增加，而粘結(jié)效果并不會有明顯改變。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)�瀝青進行改性處治。③注意瀝青混合料的級配。瀝青用量要控制好，應(yīng)是其形成密實-骨架結(jié)構(gòu)。同時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
　　這里不便要求要有完善的路界、路基排水系統(tǒng)，更強調(diào)應(yīng)該有一個合理的路面結(jié)構(gòu)排水體系。因為僅靠提高路面結(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行排除。其中分散排水方法主要適用對路基填方高度不大，并且邊坡坡面不會受到水沖刷的情況；對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)
　　我國南方屬于多雨地區(qū)，由于雨季長，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)的特點以及臨長高速公路所處的氣候特點、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，進行路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計，以預(yù)防和減少路面破壞，延長路面的使用壽命，對于南方濕熱地區(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)計對于填方大于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，對于填方路基，在硬路肩邊緣設(shè)置預(yù)制水泥砼排水溝進行匯集路表水，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，采用級配碎石排水層排除基層和土基的水。從設(shè)計方面考慮了進入路面結(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，對于天然砂礫的壓實存在問題，特別是安置波形護欄時容易對其損壞，且原設(shè)計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)計一般包括：①設(shè)計底坡不小于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)計似乎是合理、可行的，但在實際施工過程中存在以下問題：①防滲層起不到防滲作用，因為開挖的邊溝表面粗糙，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)計時包裹無紡?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，使路基長時間浸泡，影響了路基路面強度。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)計規(guī)范中對于年降雨量大于600mm的濕潤或多雨地區(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瀝青處治開級配碎石和未經(jīng)結(jié)合料處治的開級配碎石層，目前國外使用較多，而國內(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，從國內(nèi)研究成果看，強度方面可以滿足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。至于以上對臨長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)生還有待進一步觀察、研究。
　　參考文獻：
　　[1]沙慶林.高速公路瀝青路面的水破壞及其防治措施[J].國外公路,2000,20(3)
　　[2]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001.
　　[3]張全庚.瀝青路面水損害及其對策[J].江蘇交通科技,1994,(5)