高速公路沥青路面结构内部排水问题研究

摘要：文章主要对高速公路沥青路面结构内部的排水问题进行了研究，对公路排水问题进行了概述，设计了路面结构的内部排水系统，并探讨了路面结构内部排水系统的施工问题。

关键词：公路排水；高速公路；沥青路面；内部排水系统

中图分类号：U416

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）17-0096-02

1　公路排水问题概述

1.1　水对路面的损害

随着我国社会经济的不断发展，高速公路建设也取得了长足的进展，但是公路的损坏问题也显得比较严重，特别是开裂、车辙、下沉、坑槽等病害现象时有发生，这不仅给社会带来了严重的经济损失，也极大的影响着交通安全。高速公路病害大多是由于承重结构处于水饱和状态下通行重载车辆引起的，水的作用加速了路面结构和路基的破坏，恶化了路面的使用性能，缩短了它们的使用寿命。根据相关调查的结论，在我国使用一年以上的高速公路中，不论是南方潮湿多雨地区，还是北方半干旱地区，也不管是刚性路面、半刚性路面，还是刚柔组合式路面，都会产生不同程度的水损坏，这说明水对高速公路的损害不可忽视。

1.2　防止水破坏的主要措施

调查分析发现，不论是水泥混凝土路面，还是沥青混凝土路面，水损坏的主要因素是进入路面结构的水超过了路面结构自身的排水能力，从而造成了自由水在路面结构中的聚积，一般而言，自由水可以通过路基下部和两侧路肩铺面结构渗流而慢慢排走。但是，如果下基层采用低透水性材料，通过排水的时间会持续数天，而如果路肩铺面结构的基层和土基也为低透水性土填筑，则排水时间会长达数周或数月之久。在路面结构内的积水由于会浸湿各结构材料及路基土方，造成了强度下降，变形增加，从而导致了路面承载力的降低。为了防止水的破坏，主要有以下三种措施：（1）密封路面接缝，增加沥青混凝土面层厚度或采用密级配沥青混凝土面层来拦截水分入渗；（2）在设计路面结构层的厚度时，按照饱和状态的土基进行设计；（3）在选择基层材料时，要考虑抗水侵蚀能力以及水敏感性等因素，以防止自由水在路面结构层中积滞时间过长。

2　路面结构内部排水系统的设计

2.1　排水系统的两种方案

排水系统的主要功能是在路面结构出现水损坏之前，要尽快将水排除干净，基于上述功能需求，路面结构内部排水系统可以有两种方案：排水基层排水系统和边缘排水系统；排水层排水系统的效果要优于边缘排水系统，后者更适用于老路改造，排水层排水系统采用透水性材料作为基层材料，可以把渗入路面结构的自由水通过竖向渗流进入排水基层，然后在排水基层内横向渗流进入集水沟或集水管，最后通过横向出水管排出路基。边缘排水系统主要是在路面结构的外侧边缘设计集水的暗沟，然后将路面结构内部的自由水横向流入由透水材料组成的纵向集水暗沟，并间隔一段距离布置横向的出水管，将自由水引排出路基，边缘排水系统非常适合于路面基层透水性小的水泥混凝土路面。

2.2　主要技术性能和指标

与路面结构内部排水系统设计有关的性能指标主要有四类：（1）路面渗水量：该指标和很多因素有关，比如基层的透水性，当地自然环境的降水强度，接缝和裂缝的宽度、数量及程度等；

（2）排水能力：该指标主要包括稳定流量和非稳定流量两个子指标，稳定流量必须大于设计路面渗水量，非稳定流量必须使水在每一次降水之后能迅速排除，也就是说自由水在排水层的渗流时间不能太长；（3）排水基层的力学强度：排水基层作为路基的一部分，要与路面结构一同参与承载，所以排水基层必须有与路面基层相同的力学强度指标；（4）集水管和出水管的排水能力：该排水量可以用明渠流的曼宁公式计算。

2.3　排水系统的设计内容

路面内部排水系统的设计主要包括以下内容：（1）路表水入渗率的确定：首先要收集当地水利水文资料，特别是历史降水数据；其次要拟定路面设计资料，包括路面结构类型、厚度等；再次要确定排水层空隙率的大小，从而确定排水基层的渗透系数；（2）排水能力设计：确定排水系统所需的各附属设施的结构尺寸，具体包括集水沟的宽度和渗透系数、PVC集水管的管径、PVC集水管孔的大小和数量等，需要注意的事，上述指标都为假定指标，要根据渗流时间的检验结果，对上述指标进行调整；（3）排水基层渗流时间检验：如果材料在水中浸泡时间过程，其各项性能指标就会产生衰减，所以要对浸泡时间进行控制，由于无法对降水的时间进行控制，所以只能对排水基层的渗流时间进行控制。如果渗流时间过长，就要对排水系统和附属设施更改参数、重新设计，直到符合要求为止。

3　路面结构内部排水系统的施工

3.1　材料组成设计

排水基层和排水沟填料均采用多孔隙水泥稳定碎石混合料，具体成分包括细集料、粗集料、水和水泥，细集料要选用质地坚硬、没有风化、人工轧制的石屑，其硫化物及硫酸盐含量（折算为三氧化硫）要小于1%，含泥量要小于3%；粗集料采用5到30毫米的机轧碎石，根据工程当地的实际情况选择坚硬、没有风化的花岗岩集料，压碎值要小于30%，针片状颗粒含量小于15%，硫化物及硫酸盐含量（折算为三氧化硫）要小于1%，含泥量要小于1%；水泥采用普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或者矿渣硅酸盐水泥均可，初凝时间必须在3小时以上，终凝时间必须在6小时以上，其物理性能和化学成分要符合相关规定。

3.2　施工工艺流程

3.2.1　边缘排水系统

主要采用人工和小型机具施工，首先要开挖纵向排水暗沟和横向排水沟，如果沟断面尺寸及底面高程复合要求，则可以放置土工布和纵向排水管，然后放置横向排水管和通风管，并与纵向排水管相连，接下来在集水沟内填充多孔隙水泥碎石，并用平板振捣器振平集水沟顶面，最后外留土工布折覆在集水沟顶面。

3.2.2　排水基层系统

排水基层的下承面（水泥稳定碎石基层）表面要平整、坚实，对下承面的低洼和坑洞要仔细填补，然后备料并调试拌和设备，进行施工放样和立标高基准线，混合料的拌和和运输，接下来按照松铺厚度用摊铺机均匀摊铺，检测厚度合格后进行初压和复压，完成后检测压实厚度，并用水准仪复核标高，最后采用压路机进行轮迹处理，并覆膜

养生。

3.3　质量控制

混合料的拌和通过集中厂拌设备进行拌和，拌和时要严格控制水泥用量、水灰比和集料配合比，生产前要进行试拌并进行调整，摊铺时对左右幅可采用一台摊铺机进行全副摊铺成型，为避免出现离析问题，摊铺机的螺旋送料器必须连续工作。严禁压路机在碾压层表面掉头或调向，碾压时来回轮迹要重叠三分之一轮宽，碾压完成后表面应无轮迹，碾压工作要在混合料开始拌和起两小时之内结束，在保证压实度的前提下，不得超压，施工完成后，要立即封闭交通并派专人管护，防止车辆玷污排水基层，要采用塑料布覆盖养生，养生期不得小于七天，在面层施工中也要注意加强对排水基层的保护，避免将砂土、石屑或者杂物堵塞排水基层的孔隙。

参考文献

[1]　黎翔．山区高速公路路基排水技术分析[J]．交通标准化，2012，（8）．

[2]　毛金沙，洪远娜．高速公路路基路面的排水设计分析[J]．科技资讯，2011，（33）．

[3]　严华．渗井技术在高速公路排水工程中的应用[J]．交通标准化，2012，（6）．

作者简介：杨震宇（1962-），男，浙江义乌人，义乌市恒风路桥有限公司工程师，研究方向：公路工程。