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城市道路瀝青路面水損壞的影響因素與養(yǎng)護(hù)對策論文
摘要：城市道路瀝青路面水損壞對路面的安全性能影響很大，本文從水的來源與交通量過大和重載方面分析了城市道路瀝青路面水損壞的影響因素，并針對性的探討了相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)對策。
關(guān)鍵詞：水損壞瀝青路面城市道路
0引言
水損壞的范疇較寬，一般認(rèn)為只要是路面結(jié)構(gòu)層透入水后使路面產(chǎn)生的早期破壞現(xiàn)象，都可稱為水損壞[1][2]。主要表現(xiàn)為水使瀝青膜從集料表面脫落，失去附著力的過程，對城市道路瀝青路面的安全性能影響很大。本文對城市道路瀝青路面水損壞的影響因素進(jìn)行分析，探討相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)對策。
1引起路面水損壞的水的來源
水的進(jìn)入是瀝青路面產(chǎn)生水損壞的本質(zhì)原因。引起路面水損害的水源，一般可分為以下幾個方面：
1.1自然降水。水損壞的程度和速度與城市道路的降水量大小有密切關(guān)系。在其它條件都相同的情況下，南方多雨潮濕的城市，瀝青路面的水損壞要比半干旱地區(qū)城市(特別是干旱地區(qū)城市)嚴(yán)重得多。在降水量不大的情況下，瀝青混凝土透水但不能夠排水時，基層的沖刷、PEP漿，面層產(chǎn)生坑澗可以是一個緩慢的過程。在冰凍地區(qū)，冬季的雪水逐漸滲透入并滯留在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)，一個冬季要發(fā)生多次凍融循環(huán)，結(jié)構(gòu)層材料的整體性會被部分削弱。春季化凍期間，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水會在車輛荷載作用下進(jìn)一步加速路面水損壞。
1.2路表積水。在路面橫坡不夠或平整度不足時容易導(dǎo)致自然降水；在面表集聚，路面材料不會是絕對不透水的，在行車荷載的動水壓力作用下，水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。
1.3中央分隔帶滲水。有些城市道路曾經(jīng)在中央分隔帶內(nèi)灌水，同時在中央分隔帶邊緣開挖，發(fā)現(xiàn)很快就流出大量的水，由此可見自然降水和用于澆灌綠化植物的水容易自中央分隔帶路面結(jié)構(gòu)層間滲入到城市道路的路面內(nèi)部。
1.4挖方路段的地下水。在挖方路段，路基兩側(cè)地下水位較高時，巖層裂隙水及毛細(xì)水自下而上滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。一般來說，挖方路段的水損壞比填方路段嚴(yán)重，其重要原因是挖方破壞了水力平衡，使路基下方出現(xiàn)水壓力而向上涌水[3]。目前，挖方路段的大多采用漿砌片石護(hù)坡，將路堤內(nèi)的水徹底封住，路基下部的水沒有出路，損壞將不可避免。
因此在城市道路瀝青路面內(nèi)部或多或少都會存在一定量的水，面瀝青層的水是易進(jìn)不易出，在不能及時排走的情況下，危害性就更大。
2針對水源的養(yǎng)護(hù)對策
城市道路瀝青路面的水損壞是水造成的，如果能把水封住，不進(jìn)入路面，或?qū)⑦M(jìn)入路面的水及時排走，不在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部滯留，就不會產(chǎn)生水損壞。因此，做好路面的防排水設(shè)施十分重要。解決水的辦法，一是封，二是排。從表面封水使得水從表面排走；從中面層封水，使水從上面層中排走；基層表面封水，防止水從瀝青面層下來浸泡基層；若水進(jìn)入基層，則要采用排水式基層。當(dāng)路面出現(xiàn)坑槽、麻面、松散等現(xiàn)象時，除對路面進(jìn)行一般性修補外，關(guān)鍵是要分析水損害產(chǎn)生的原因，并找出水源采取相應(yīng)的措施。
2.1路表水引起路面病害的養(yǎng)護(hù)措施。通過在路面結(jié)構(gòu)中設(shè)防水層盡量減少水的下滲，設(shè)排水層減少、排除、盡快疏導(dǎo)路面層間的滯水，從而防止或減少水分滯留在路面內(nèi)部，侵蝕瀝青混合料。在上面層下設(shè)置改性瀝青防水粘結(jié)層，是防止面表向下滲水的有效措施。鋪筑防水粘結(jié)層后，可以減緩路表水的下滲過程，在路表產(chǎn)生坑槽等水損害現(xiàn)象，日常養(yǎng)護(hù)即能修復(fù)。而且能夠增強上面層和中面層的層間粘結(jié)效果，從而使路面結(jié)構(gòu)受力更加均勻。
2.2地下水引起路面病害的養(yǎng)護(hù)措施。路塹挖方路段或半填半挖段常有春融時融化的雪水通過裂縫和孔隙滲入路基使路基含水量上升、軟化變形、承載力降低，并滲透到基層，造成路面松散等破壞。應(yīng)在路基頂面鋪筑水穩(wěn)性好的水泥穩(wěn)定碎石層取代遇水軟化的灰土層，或采取措施引出地下水并在基層下設(shè)排水墊層，重作路面結(jié)構(gòu)層。我們在實際工程中，在裂隙水引起路面病害嚴(yán)重的挖方段就采用了如下措施：降低邊溝底部標(biāo)高，使之低于路面結(jié)構(gòu)層，路基頂面設(shè)級配碎石排水層，其上鋪筑水泥穩(wěn)定碎石，取得了令人滿意的效果。
2.3完善排水系統(tǒng)。雨、雪水滲入路面內(nèi)部是難以避免的，但是當(dāng)瀝青層直接鋪筑在非常致密的無機結(jié)合料穩(wěn)定集料基層上時，迅速排水就比較困難。例如，在路面上鉆孔后，其中的水可以存留數(shù)天。由于各種原因，水積存于路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部時，在養(yǎng)護(hù)過程中，一般可以考慮路面邊緣排水，即層間水可以通過路肩設(shè)置的縱向排水盲溝排出。盲溝寬度25~50cm，深度根據(jù)排水需要調(diào)整。縱向排水溝中央部分設(shè)縱向帶孔的PVC管或填充單一粒徑的碎石、多孔混凝土、砂濾層，縱向溝外面包有單向滲透的土工布，每隔十幾米或幾十米再設(shè)一橫向溝將水排至邊溝。若中央分隔帶為粉砂土，由于粉砂土本身的特性，毛細(xì)水較為活躍，大氣降水、綠化澆水等容易從側(cè)面侵入路面結(jié)構(gòu)層界面間，因此砂土段中央分隔帶防排水措施非常重要。除常規(guī)方法外，沿路面結(jié)構(gòu)邊緣鋪設(shè)防水土工布和在中央分隔帶兩側(cè)設(shè)防滲墻等方法也時有采用。
2.4裂縫引起的水損壞。在路面裂縫產(chǎn)生后，包括縱、橫、網(wǎng)狀、塊狀龜裂以及不規(guī)則裂縫，都會為水分進(jìn)入瀝青層內(nèi)部提供更為便捷的通道，水分在瀝青面層內(nèi)部儲存和沖刷現(xiàn)象也就更為嚴(yán)重。由于裂縫的作用導(dǎo)致層間的斷開，水分長期滯留在瀝青層間，造成斷開的瀝青層混合料的松散和剝落。路面裂縫尤其是橫向裂縫是不可避免，在路面出現(xiàn)裂縫時就采取及時有效的灌縫措施是非常必要的。為了防止裂縫在路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的貫通，在路面結(jié)構(gòu)中鋪設(shè)應(yīng)力吸收層或設(shè)置過渡層，對延緩路面病害的發(fā)展是非常有效的。 2.5動水壓力導(dǎo)致的水損壞。城市道路中在快速行車或重載貨車作用下，會產(chǎn)生強大的動水壓力，使得水分透過孔隙較大的表面層進(jìn)入面層內(nèi)部。高孔隙水壓力產(chǎn)生的高速水流會對瀝青混合料產(chǎn)生直接的沖刷作用，一旦瀝青剝落，細(xì)料被帶走，反復(fù)的沖刷作用會使瀝青混合料的不連通孔隙，變成連通孔隙，使路面逐漸形成空洞和凹陷，進(jìn)一步破壞結(jié)構(gòu)的整體性，使破損范圍不斷擴大，嚴(yán)重降低路面的使用性能[2]。孔隙水壓力越大，對路面的破壞越嚴(yán)重。因此對這類型的破壞須采取兩種極端的養(yǎng)護(hù)方法，第一種是采用絕對密實不進(jìn)水的罩面層，同時設(shè)置層間防水措施，但必須充分考慮表面層的抗滑性能和高溫性能；第二種是采用OGFC等排水型路面加防水層的養(yǎng)護(hù)方法，保證水分在進(jìn)入面層后能夠自由流出，避免產(chǎn)生強大的動水壓力。
3交通量過大和重載引起的水損壞和養(yǎng)護(hù)對策
交通荷載是城市道路產(chǎn)生水損壞不可忽視的外因，而在交通量大的城市道路上，路面承受動水沖蝕作用的時間較長，更容易導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的水損壞。從力學(xué)的角度分析表明，隨著交通荷載的增大，路面結(jié)構(gòu)在各個方向的受力都直線增大，直接導(dǎo)致路面的疲勞破壞。重載和水的共同作用更會加速路面的破壞，在路面剪應(yīng)力超過路面的抗剪切極限強度時會導(dǎo)致車轍的產(chǎn)生。交通量增大還會引起早期裂縫、成為水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的通道，加快病害的發(fā)展。養(yǎng)護(hù)對策：現(xiàn)在從中央到地方都已經(jīng)開展重視“治超”問題，開始采取了一系列的措施。但是，治超立法和汽車改型并不是短時間內(nèi)可以解決的問題。針對當(dāng)前一些城市道路日益嚴(yán)重的超載現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)大力研發(fā)城市道路超載車輛的查詢系統(tǒng)，以全面掌控違法貨車的信息。針對重載車輛對城市道路造成的破壞，應(yīng)加大處罰力度，制定嚴(yán)厲的處罰政策，以爭取杜絕城市道路中貨車的超載行為。同時針對在不同使用環(huán)境下，瀝青路面承受行車荷載的能力不同，在長期養(yǎng)護(hù)觀察的基礎(chǔ)上確定不同環(huán)境下路面可以承受的荷載能力，在夏季特別高溫的時段封閉部分路段的貨車交通，或管制一些大型貨車通行；在雨季來臨前進(jìn)行全面疏通水路和修補養(yǎng)護(hù)工作，同時根據(jù)路面溫度和雨水狀況，管制大型貨車的通行。
4不同水損壞階段的養(yǎng)護(hù)對策
在水損壞的早期階段，路面只有輕微且小面積的麻面，點狀的坑槽較少，應(yīng)進(jìn)行及時的坑槽修補和灌縫，這種日常養(yǎng)護(hù)對水損壞起到了最基本的預(yù)防作用。當(dāng)瀝青路面正常使用一段時期后，路面開始出現(xiàn)松散、損失小骨料的現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生許多細(xì)微裂縫。早期的細(xì)微裂縫的寬度一般小于5mm沒有豎向變形，但不屬于正常的溫縮裂縫，而是瀝青混凝土受水侵蝕后出現(xiàn)了瀝青與集料的剝離、瀝青也表現(xiàn)出了初步老化現(xiàn)象而造成的。裂縫發(fā)展速度較快，鉆孔取出的芯樣往往在中下面層有較大的孔洞。這一時期的路面處于基本完好的狀態(tài)，此時實際測得的瀝青路面質(zhì)量評價指標(biāo)如彎沉、平整度、抗滑等雖然較高，評價等級一般為優(yōu)。但水損壞快速發(fā)展的條件如大空隙率、高裂隙率已經(jīng)具備，如果沒有對上述微小病害及時處理，這些病害在一個雨季后將明顯擴大，導(dǎo)致明顯的龜裂、坑洞、推移等病害，需要對路面進(jìn)行全面封水[4]。輕微的水損壞得不到有效治理必然會繼續(xù)發(fā)展，尤其是路面既有裂縫較密集時會加快、加深發(fā)展程度，出現(xiàn)少量的卿漿、坑槽。變形類的損壞有輕微沉陷、擁包、車轍深度一般小于15mm(瀝青混凝土油石比較高、渠化交通嚴(yán)重、高溫天氣集中路段車轍較大)。路面抗滑性能變差，路面狀況指數(shù)降低，平整度也有所下降，治理措施應(yīng)注重恢復(fù)表面行駛功能，常規(guī)的處理方法是對路面進(jìn)行統(tǒng)刨，然后進(jìn)行熱瀝青罩面，采用超薄罩面可以提高路面使用性能，延長路面使用壽命，同時在薄層罩面下面設(shè)置防水粘結(jié)層，可以預(yù)防進(jìn)一步的水損壞，提高路面整體承載能力。在交通量較少時采用稀漿封層、微表處等措施能夠恢復(fù)路面平整度和抗滑性能，并能夠有效阻止裂縫及龜裂的進(jìn)一步擴散。
當(dāng)表面裂縫較寬、在輪跡帶位置出現(xiàn)沉陷漿，路面出現(xiàn)少量網(wǎng)裂、沉陷時，說明路面結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到一定的影響。個別破壞嚴(yán)重路段的代表彎沉值一般接近設(shè)計彎沉，破損狀況較為嚴(yán)重。此時應(yīng)根據(jù)路面檢測指標(biāo)和實際運營狀況進(jìn)行特定功能的罩面，并徹底處理已經(jīng)產(chǎn)生的路面破壞，減少舊路病害對新加鋪層的影響。
當(dāng)水損壞發(fā)展到后期，路面破壞一般是各種破壞因素(水損壞、路基或路面結(jié)構(gòu)強度不足等)共同作用、各種病害交叉發(fā)展的結(jié)果，瀝青混合料性能變差，半剛性基層強度降低，路面表現(xiàn)為沉陷、大面積不規(guī)則裂縫、網(wǎng)裂，此時路面結(jié)構(gòu)強度不足，必須對面層甚至基層進(jìn)行挖補，開展全面的大修。
參考文獻(xiàn)：
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[2]時香蘭.瀝青路面水損壞的誘因分析[J].黑龍江交通科技.2008(7)
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[4]潘安國.瀝青路面水損壞及防治措施分析[J].城市道橋與防洪.2008(4).
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