路面結構層內部排水及防治
發布時間：2010-01-14 共1頁
近年來，隨著我國經濟的高速增長，高速公路的建設也有了迅速發展。但現有高速公路路基、路面的排水系統，往往只重視把地表水排到公路路界以外，而忽視滲入路面結構層內部水的排出。現筆者根據工作實踐，就進入路面結構層內部的水對路面的影響、如何排出進入路面結構層內部的水及如何阻止水滲入路面結構層內部問題做一些探討。
一、路面結構層內部滯水對路面的影響
瀝青混凝土是一種多孔介質，本身存在許多孔隙，雨水會通過路面的孔隙、接縫等處下滲至路面結構層內部。這種內部滯水的危害性是相當的，當降雨量較，且填筑路基和路肩的土滲透性較差時，滲入路面的水會長時間積滯在路面結構層內部，這種現象在位于凹形豎曲線底部、低洼河谷地、曲線超高段內側和立體交叉下穿路段的路面結構中后果尤為嚴重。另外這些內部滯水會浸濕路基、路面的各結構層，使瀝青混凝土路面出現龜裂、唧漿、破碎、凹陷和坑洞等破壞，使水泥混凝土路面出現唧泥、脫空、斷板、錯臺和破碎等一系列病害，最終降低整個路面結構的使用性能和使用壽命。
二、路面結構內部排水系統的設置
設置路面結構層內部排水系統，將積滯在路面結構層內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，而且方便養護。對于交通量的高速公路來說，采用路面結構內部排水設施所增加的資金投入，可以很快地從使用壽命的增加和養護資金的減少中得到補償。筆者認為，排除路面結構層內部水可采取以下三種方法：
１．路面邊緣排水系統
路面邊緣排水系統就是在路面邊緣的土路肩（有超%%高的路段在中央分隔帶）內設置縱向碎石盲溝，將滲入到路面結構層內的水，通過結構層的連通空隙或某一排水結構層，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，故本排水系統一般適用于水泥混凝土路面。
２．路面排水層排水系統
一般瀝青路面在基層頂面均設置了下封層，而在整個降雨過程中，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，不會繼續下滲（假如下封層的質量很好），在水頭差的作用下，自由水發生橫向滲透。但是，隨著行車作用次數的增加，路面逐漸壓實，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，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置了粘層，結合比較好，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至路面邊緣，需要很長時間，因此對瀝青混凝土路面設置路面邊緣排水系統的效果是很差的。但當瀝青面層下設置排水層時，由于豎直滲流到排水層的距離短，而排水層的滲透系數較，滲流速率較快，因此可在路面邊緣設置邊緣排水系統，與排水層一起排除路面結構層內部滯水。
３．排水墊層排水系統
對于地下水位較高、有泉水或有臨時滯水的新建路面，可采用排水墊層排水系統。排水墊層排水系統包括排水墊層、集水溝、集水管、出水管、反濾織物。該系統主要用于攔截地下水、滯水或泉水進入路面結構，或者排除因負溫差作用而積聚在路基上層的自由水。
三、防止水滲入路面結構層的措施
即使設置了路面結構層內部排水系統，滲入到路面結構層內的水，也會有一小部分不能及時排除。長時間積滯在路面結構層內，這些內部滯水會浸濕路基、路面，最終降低整個路面結構的使用性能和壽命。為此，在路面設計時，不僅要考慮排除路面結構層內部的水，還要盡可能的采取措施，防止水滲入路面結構層內部。防止措施如下：
１．采用密實型瀝青混凝土面層防止雨水下滲
為防止降水滲入路面結構層中，瀝青路面上面層可采用密實型瀝青混凝土，在滿足高溫穩定性的條件下，選擇適當的級配，合適的瀝青用量，盡量減小孔隙率。據有關資料顯示，當瀝青混合料的實際孔隙率在８％以下時，瀝青層中的水以薄膜水的狀態存在，荷載作用下不會產生動水壓力，不容易造成水損害；而孔隙率于１５％時，水能夠在混合料內部空隙中自由流動，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；而當路面的實際空隙率在８～１５％時，水容易進入混合料內部，又不會自由流動，以毛細水的狀態存在，在荷載作用下，產生較的毛細管壓力，成為動力水，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型瀝青混凝土，其設計孔隙率宜控制在４％左右。為防止雨水下滲設置第一道重要防線。
２．在面層與基層之間設置透層＋封層隔斷滲水
表面層一般宜選用密級配%%抗滑層。若選擇孔隙率的半開或開級配表面層，為防止滲水浸泡基層，導致路基的穩定性能整體強度降低，在面層與基層之間設置優質乳化瀝青透層＋封層防水結構層。使通過面層下滲的雨水難以繼續下滲至基層、底基層及路基內部。同時，可以保護基層頂面，提高抗沖刷能力，滲入的水可沿瀝青封層頂面向兩側排出。另外，該結構層施工速度很快，且基層完工后可馬上進行，既可減少施工過程中的雨水下滲，又可保護基層不被施工車輛損壞。
３．防止地下毛細水滲入路床與路面結構層內
為防止地下毛細水滲入路床與路面結構層內，路面設計中一般對土質挖方路段，邊溝下均設置排水盲溝。對于石質挖方路段，在路床上設置１０ｃｍ厚的級配碎石隔水層，同時起到排水與調平作用。
４．防止邊溝雨水倒灌
為防止邊溝雨水倒灌進入路面結構層（特別是超高外側容易引起雨水倒灌現象），對邊溝進行加深，將通常采用的０．６米加深至路面厚度以下，或在溝下設置碎石盲溝。
總之，公路排水是一項綜合性工作，應高度重視，綜合考慮，周密設計，同時要精心施工，及時養護。對高速公路的排水設計，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構層內；三是盡快排除滲入到路面結構層的自由水，避免路面結構層內長期處于潮濕的水飽和狀態。
一、路面結構層內部滯水對路面的影響
瀝青混凝土是一種多孔介質，本身存在許多孔隙，雨水會通過路面的孔隙、接縫等處下滲至路面結構層內部。這種內部滯水的危害性是相當的，當降雨量較，且填筑路基和路肩的土滲透性較差時，滲入路面的水會長時間積滯在路面結構層內部，這種現象在位于凹形豎曲線底部、低洼河谷地、曲線超高段內側和立體交叉下穿路段的路面結構中后果尤為嚴重。另外這些內部滯水會浸濕路基、路面的各結構層，使瀝青混凝土路面出現龜裂、唧漿、破碎、凹陷和坑洞等破壞，使水泥混凝土路面出現唧泥、脫空、斷板、錯臺和破碎等一系列病害，最終降低整個路面結構的使用性能和使用壽命。
二、路面結構內部排水系統的設置
設置路面結構層內部排水系統，將積滯在路面結構層內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，而且方便養護。對于交通量的高速公路來說，采用路面結構內部排水設施所增加的資金投入，可以很快地從使用壽命的增加和養護資金的減少中得到補償。筆者認為，排除路面結構層內部水可采取以下三種方法：
１．路面邊緣排水系統
路面邊緣排水系統就是在路面邊緣的土路肩（有超%%高的路段在中央分隔帶）內設置縱向碎石盲溝，將滲入到路面結構層內的水，通過結構層的連通空隙或某一排水結構層，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，故本排水系統一般適用于水泥混凝土路面。
２．路面排水層排水系統
一般瀝青路面在基層頂面均設置了下封層，而在整個降雨過程中，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，不會繼續下滲（假如下封層的質量很好），在水頭差的作用下，自由水發生橫向滲透。但是，隨著行車作用次數的增加，路面逐漸壓實，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，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置了粘層，結合比較好，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至路面邊緣，需要很長時間，因此對瀝青混凝土路面設置路面邊緣排水系統的效果是很差的。但當瀝青面層下設置排水層時，由于豎直滲流到排水層的距離短，而排水層的滲透系數較，滲流速率較快，因此可在路面邊緣設置邊緣排水系統，與排水層一起排除路面結構層內部滯水。
３．排水墊層排水系統
對于地下水位較高、有泉水或有臨時滯水的新建路面，可采用排水墊層排水系統。排水墊層排水系統包括排水墊層、集水溝、集水管、出水管、反濾織物。該系統主要用于攔截地下水、滯水或泉水進入路面結構，或者排除因負溫差作用而積聚在路基上層的自由水。
三、防止水滲入路面結構層的措施
即使設置了路面結構層內部排水系統，滲入到路面結構層內的水，也會有一小部分不能及時排除。長時間積滯在路面結構層內，這些內部滯水會浸濕路基、路面，最終降低整個路面結構的使用性能和壽命。為此，在路面設計時，不僅要考慮排除路面結構層內部的水，還要盡可能的采取措施，防止水滲入路面結構層內部。防止措施如下：
１．采用密實型瀝青混凝土面層防止雨水下滲
為防止降水滲入路面結構層中，瀝青路面上面層可采用密實型瀝青混凝土，在滿足高溫穩定性的條件下，選擇適當的級配，合適的瀝青用量，盡量減小孔隙率。據有關資料顯示，當瀝青混合料的實際孔隙率在８％以下時，瀝青層中的水以薄膜水的狀態存在，荷載作用下不會產生動水壓力，不容易造成水損害；而孔隙率于１５％時，水能夠在混合料內部空隙中自由流動，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；而當路面的實際空隙率在８～１５％時，水容易進入混合料內部，又不會自由流動，以毛細水的狀態存在，在荷載作用下，產生較的毛細管壓力，成為動力水，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型瀝青混凝土，其設計孔隙率宜控制在４％左右。為防止雨水下滲設置第一道重要防線。
２．在面層與基層之間設置透層＋封層隔斷滲水
表面層一般宜選用密級配%%抗滑層。若選擇孔隙率的半開或開級配表面層，為防止滲水浸泡基層，導致路基的穩定性能整體強度降低，在面層與基層之間設置優質乳化瀝青透層＋封層防水結構層。使通過面層下滲的雨水難以繼續下滲至基層、底基層及路基內部。同時，可以保護基層頂面，提高抗沖刷能力，滲入的水可沿瀝青封層頂面向兩側排出。另外，該結構層施工速度很快，且基層完工后可馬上進行，既可減少施工過程中的雨水下滲，又可保護基層不被施工車輛損壞。
３．防止地下毛細水滲入路床與路面結構層內
為防止地下毛細水滲入路床與路面結構層內，路面設計中一般對土質挖方路段，邊溝下均設置排水盲溝。對于石質挖方路段，在路床上設置１０ｃｍ厚的級配碎石隔水層，同時起到排水與調平作用。
４．防止邊溝雨水倒灌
為防止邊溝雨水倒灌進入路面結構層（特別是超高外側容易引起雨水倒灌現象），對邊溝進行加深，將通常采用的０．６米加深至路面厚度以下，或在溝下設置碎石盲溝。
總之，公路排水是一項綜合性工作，應高度重視，綜合考慮，周密設計，同時要精心施工，及時養護。對高速公路的排水設計，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構層內；三是盡快排除滲入到路面結構層的自由水，避免路面結構層內長期處于潮濕的水飽和狀態。
