沥青路面防水排水设计

摘要：当前，随着城市化的发展，公路穿过的郊区区域已由乡村发展为城市，整个道路系统正处在一个公路网向城市路网转型，道路功能急需按城市化要求完善，郊区区域公路将越来越多的承担城市道路的功能。我国又是雨水充沛地区，沥青路面水病害现象比较普遍。本文针对沥青路面水病害现象，从设计角度对其防治进行一些探讨。

关键词： 沥青路面 地表水 水病害 防水排水

中图分类号： U416.217 文献标识码： A 文章编号：

引言

本着沥青路面具有行车舒适、对路基不均匀沉降变形适应能力较强的特点，本连接路段设计为沥青混凝土路面。所谓沥青混凝土路面指的是用沥青混凝土作面层的路面。经过调查总结，沥青混凝土路面在使用过程中出现的地表水水病害主要表现有纵向裂缝、网裂、坑槽和泛油等。由于上述地表水病害对公路交通功能和行车安全都存在巨大的隐患，所以在路面防水排水设计中应对水病害引起足够重视，采取控制措施。

一、路面因水病害产生的原因研究

1.纵向裂缝

地表水沿着道路中央分隔带、路表、边坡等进行渗透，使局部路基受水浸泡后承载力值降低，在动荷载的作用下，路基滑动产生纵向裂缝。

2.网裂

由于沥青混凝土路面出现横向或者纵向裂缝后未及时封填修补，致使水分渗入下层，使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆，基层表面被逐步淘空，产生网裂。

3.坑槽

地表水由沥青路面大空隙或破损处渗入，停留在基层表面上，在行车荷载反复作用下动水冲刷半刚性基层的细料并逐渐形成灰浆，使沥青面层与基层脱开，灰浆被行车荷载挤压，通过面层裂缝或者面层混合料中的空隙浮到表面。在产生唧浆的位置，沥青面层产生网裂，接着一些碎裂的小块面层或基层材料被车轮带走，而逐步形成坑洞，并不断的扩大，最后形成坑槽。

4.泛油

地表水通过面层渗入使下层沥青与骨料剥离，在行车荷载和水的长期作用下，沥青膜剥落形成自由沥青，并积聚在路面表面，引起表层泛油。

加强路面防排水控制措施

通过以上对沥青路面地表水病害的原因分析，在路面设计上需要考虑两个方面，即对地表水的“防”与“排”，并做到“防”与“排”相结合。

1.路面结构设计上的优化

结合连接路项目特点，路面结构设计从上到下包含：上面层、中面层、下面层、下封层、基层和底基层。考虑到项目所在区域地表降水在夏季十分充沛，且气候炎热，故在路面结构设计全程考虑水病害的防治设计，本项目经过优化设计后结构层包含：上面层、防水粘层、中面层、下面层、下封层、基层和底基层。这样既经济合理，又符合防水设计要求。防水粘结层使上面层与中面层之间的接触面积减少了约15.0％~25.0％，因此设置防水粘结层可以增加界面结合强度，确保层间的完全连续条件，防止雨水下渗到中面层出现水损害。此外，我国目前路面结构多为半刚性基层沥青路面，裂缝难以避免，使用延伸性较好的防水粘层材料，可以作为裂缝的应力吸收层，阻止裂缝的向上反射。优化后的路面结构设计在上面层与中面层之间增设了防水粘层，大大降低了层与层之间地表水互相渗透的能力，同时强化路面结构上面层的内部排水，对水病害的防治起到良好的效果，最大可能地避免公路投入使用后出现纵向裂缝、网裂、坑槽、泛油等水病害，使路面结构的耐久性和使用寿命得到保证。

2.材料选择和配合比优化设计

首先，沥青材料选择。公路建成后预计交通量大、超载车多，沥青面层容易产生车辙，再加上中面层与上面层的温度状况不一样，这将导致沥青面层车辙程度的进一步恶化，进而遭到地面水的破坏，引发了一系列的水病害，本着提高面层抗水损害能力和保证路面使用寿命的宗旨，设计时选择符合防水要求的改性沥青，沥青的针入度、软化点、延度、溶解度、密度、粘附力、粘结力、动力粘度、闪点、稳定性等技术指标均应符合防水设计要求。

其次，矿料选择。根据项目筑路材料的供应情况，排水性沥青混合料中、粗集料应该均匀、洁净、干燥，破碎面多，其中对针片状颗粒含量、软石含量、压碎值等关键性指标必须严格按照要求控制；细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，与沥青有良好的粘结能力，禁止使用石屑，并有连续的级配组成；排水性混合料的填料要求采用石灰岩矿粉，矿粉应干燥、洁净。

第三，基层和底基层的设计。基层是路面结构中的承重层，同时基层也是连接路基与面层的衔接层，它既有承重功能，同时兼有抗冲刷和抵御水侵蚀的用途，因此基层应具有足够的、均匀一致的承载力和较大的刚度，有足够的抗冲刷能力和抗变形能力，坚实、平整、整体性好，且具有较好的不透水性。结合区域项目特点，设计采用具有早期强度高、水稳性好、施工工艺成熟等特点的基层材料，结合当地成功的经验，基层和底基层设计分别采用5%水泥稳定碎石和4%水泥稳定碎石。

最后，沥青混合料配比设计。结合实际情况与成功经验，除了设计采用的沥青符合上述防水技术指标外，路面面层还须采用孔隙率小的密实级配沥青混合料。密实级配沥青混合料中各种矿料级配连续、相互嵌挤严密，压实后的空隙变化较小，空隙率控制在4.0％以下，密水性好，可以有效阻止地表水的渗入。同时，沥青混合料的压实度不得小于98％。通过对面层混合料材料的选择设计和配比设计的优化，提高面层的防水排水性能，面层的抗水损害能力得以提高，大大降低了路面水病害的出现比率。只有把路面结构和路面材料以及材料配比设计进行优化了，路面抗水损害能力才能得到保证，水病害才会减少出现，才能确保公路使用的舒适性和安全性，才能保证路面的设计使用寿命。

3.路线纵向和横向的防水排水

首先，公路纵向设计。本项目路线纵坡最低不低于0.5％，排水量大的路段最高不高于5.0％，此外，除了在中央分隔带设置防水土工布之外，还需设置纵向碎石排水盲沟，在一定的距离设置集水槽，通过横向的排水管把路表渗透水排走。其次，断面横坡方面，采用双向路拱横坡，横坡最低不低于1.5％，一般情况下采用标准横坡2.0％，超高路段最高不高于8.0％。最后，结合本项目特点，设计洪水频率是百年一遇，填方段根据汇水面积及流量大小综合考虑采用预制混凝土梯形边沟或土质生态边沟；挖方路段设置暗埋式边沟，并把以上各种排水设施通过急流槽等互连互通，同时与沿线涵洞、通道、桥梁等构造物综合考虑，形成一个较为完整的排水系统，最终路线纵向与断面横向排水形成一个闭合的排水系统，把路面水及时排走，减少水对路面造成水损害，保证公路的正常使用功能和使用寿命。

以上对沥青路面防水排水设计从路面结构、材料选择和配比、路线纵向和断面横向三个方面进行简要的探讨。要使得公路建成投入运营后发挥出它的预期目的，还需要在项目施工阶段中严格依据相应规范及有关技术文件进行控制，同时还需要有关部门及时做好运营过程的管理及养护工作。只有在设计、施工、运营各个阶段都做好了，并始终环环相扣、密切联系，才会减少公路沥青路面水损害，才能保障公路的使用功能。

参考文献：

[1]高浩伟,王德民.天目湖服务区中水回用系统简介[J].公路, 2005,(03) .

[2]傅大放,殷承启.公路服务区污水回用的技术经济可行性分析[J].公路交通科技, 2005,(05) .

[3]亓化亮,陈学民,王夕伟.厌氧/微氧工艺处理公路服务区污水[J].中国给水排水, 2005,(06) .