２０ｏ８年第１２期 （总第１７８期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪＩ ＮＯ．１２。２ｏｏ８ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１７８） 薄层沥青路面水破坏原因分析及预防 孙志友，韩春阳 （１．铁力市路桥公司；２．鸡西市公路管理处） 摘要：水破坏现象是沥青路面中常见的一种破坏形式。通过对水破坏的现象产生原因的分析，从沥青混凝 土的密实度、施工作业标准、材料性质、基层的结构设计和配合比设计等方面提出改进措施。 关键词：沥青路面；水破坏；密实度；配合比 中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１０ｏ８—３３８３（２ｏｏ８）１２—０ｏ５１—０ｌ 沥青路面和水泥混凝土路面的水破坏现象都十分普遍， １．５半刚性基层反射裂缝加剧面层水破坏的产生 实际上使用一年以上的每条高速公路都会产生了程度不一 黑龙江省设计施工的沥青路面结构基本都采用半刚性 的水破坏。差别仅仅在于有的比较严重，有的水破坏现象较 基层结构，其优点是建筑材料丰富，强度大，稳定性好，节省 轻。由于受到建设资金紧张制约，黑龙江省近些年修建了许 造价。采用半刚性的基层路面结构，其干缩性和温缩性相对 多薄面层沥青混凝土路面。大多情况是头年交工，来年路面 较大，故其施工碾压、养护过程中不可避免地产生裂缝。在 就产生破坏，往往还没正式竣工验收就开始修补。这其中固 冬季突然降温时基层的裂缝会因为温度收缩而继续拉裂，将 然有重交通、施工质量等原因引起的，但主要还是水破坏。 给同样产生温度收缩的沥青混凝土面层一个附加拉应力。两 同其他原因引起的路面破坏相比较而言，水破坏具有发生的 个拉应力叠加一旦超过沥青混凝土的抗拉强度，沥青混凝土 早，现象突出，性质最为严重，因此它是路基路面的大敌。有 将产生温度型反射裂缝。沥青混凝土面层愈薄，其发射裂缝 学者指出，修建公路就是一段排水、治水的过程。 宽度和密度愈大。自由水沿裂缝进入，滞留在半刚性基层与 １水破坏的现象的原因分析 面层之间，很难排走，各种水破坏现象因此而产生了。 １．１沥青面层产生坑洞 ２原因分析 当自由水长期滞留在表面层孔隙中，在大量高速行车的 现在的问题是沥青面层本身封不住水，基层又不透水， 作用下，每次产生的动水压力使沥青从碎石表面逐渐剥落下 透层油或下封层也不能完全进入沥青层内部。而我们的路 来。由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞总是首先在局部沥青 面设计一般不考虑结构层内部的排水，相反在设计中埋置路 混凝土空气率较大处产生，因此它是随机分布的一各个孤立 缘石、现浇混凝土坡形护肩、更阻碍了路面渗水的排出（桥 的坑洞。 面上面层破坏尤为严重）。公路沉降严重的路段，水多集中 １．２沥青面层产生网裂和形变 在路面边缘，排水不畅通，而且养护部门对边坡采用浆砌片 当表面层为空气率较大或半开级配沥青混凝土时，而基 石进行了封闭式护面，反而阻碍了内部积水的排出。鉴于以 层为水泥或石灰稳定单一粒径碎石或砂砾时，自由水透过面 上所述，很有必要对路面的防排水设计进行探讨。 层进入基层后，并长时间滞留在基层内，导致基层强度降低。 （１）沥青表面层尽量用空气率不大于５％的密实沥青混 在持续荷载作用下，基层形变反映到沥青面层导致面层产生 凝土。沥青混凝土面层较大的空气率设计为自由水进入面 网裂、形变和向外推挤，或产生坑洞。 层结构提供了便利条件。但密实式连续继配沥青混凝土其 １．３沥青面层产生唧浆、网裂、坑洞 表面构造深度不足，抗滑能力不足。从当前的技术水平看， 自由水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在行车荷 密实式粗集料断级配沥青混凝土既具有了好的不透水性，又 载作用下，自由水产生很大的压力，并冲刷基层混合料表层 具有明显优于连续继配沥青混凝土的高温抗永久形变能力， 的细料。形成灰白色浆。灰浆又被行车压唧，通过各种形状 用做表面层又有良好的抗滑性能。 不一和宽窄不一的裂缝到路表面行成唧浆。随着唧浆的产 （２）严格施工作业管理，提高压实标准，增加现场空气 生，路面基层强度降低，在灰浆数量小的初级阶段情况下，沥 率指标。沥青混凝土的压实度对沥青混凝土的物理力学性 青路面产生网裂，但在灰浆数量大的情况下，沥青路面会立 质有着至关重要的影响。如果用当天的马歇尔试件的平均 即产生坑洞。 密度作为标准密度，而不考虑集料的颗粒组成，那么尽管压 １．４沥青面层产生辙槽 实度指标满足设计要求，但现场空气率指标可能仍然大，我 当自由水进入沥青面层后，使沥青与碎石的粘结力减 们就不能接受这样的施工质量。在相同的碾压功能的情况 弱，在行车荷载的作用下，滞留在面层的水使矿料特别是粗 下，沥青混合料在现场能够达到的密实度随矿料级配而变。 颗粒碎石表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，使沥青混凝土的强度 因此只有矿料级配符合生产配合比确定的级配曲线时，才能 逐渐损失，直至完全松散。在行车轮迹下不但产生压缩形 使用当天的马歇尔试件的平均密度作为标准密度。为了尽 变，更严重的产生剪切形变。轮下松散的沥青混凝土向两侧 可能的提高沥青混凝土面层的不透水性，完全有必要提高沥 挤出，使轮迹带下险，同时使其两侧鼓起，形成严重的辙槽。 青面层的压实度。 对于透层油用量不足，洒布不均匀路段，薄层沥青混凝土路 （３）尽量设计较大的纵横坡度，以保证路面的排水顺 面在产生辙槽的同时，还会产生大块混凝土面层与基层脱 畅。从理论上讲设置拦水带是好的，可将路面水集中后通过 离。 （下转第５３页） 收稿日期：２０ｏ８一ｏ３一ｏ９ ・５ｌ・ 第１２期 周绍林：路基高度设计影响因素分析与路基施工 总第１７８期 水泛滥，高速公路则首先是被冲垮的对象。轻则冲毁路基， 发生多处“决口”，严重影响甚至中断交通，处于公路下游一 侧的村庄和耕地，也会受到水库决堤的灾害，因此高路基的 修建是不可取的。如果在设计时采取低填路基，尽管这样也 破坏了生态环境的自然平衡，但基破坏程度远比高填路基轻 微得多，因而潜伏的危险性也小得多。 ４强夯法的适用范围及有关参数 （１）垫层厚度：指地表固结不好的地区，将导致强夯机 ⑦强夯法处理的范围是指由于基础的应力扩散作用而 影响的范围。强夯处理的范围应大于建筑物基础影响的范 围。每边超出基础的宽度为设计处理宽度的２／３，并不小于 ３ ｍｏ ５强夯法的优点和效果 （１）施工设备，工艺简单，仅用一台起重机和重锤即可 施工，操作简便施工管理和质量控制都较容易。 械行走困难或夯坑过深起锤困难，为此增加垫层，一般在主 副夯时厚度为一米，满夯时为２５～３Ｏ ｃｍ。一般设碎石垫层。 （２）有效加固深度：即是反映地基处理效果的重要参 （２）适用土质范围广。能加固各类软弱地基。 （３）加固效果好，夯后一般地基可提高２—５倍。压缩 性可降低２～１０倍，施工期间沉降量可达设计荷载下沉量的 ６ｏ％～９０％，加固深度可达４—１０ ｍ，同时可防止地震区砂 数，又是选择地基方案的重要依据。一般根据现场试夯或当 地经验确定，在缺少资料或经验时可按下表预估。 （３）最佳夯击能：指施工场地单位面积上所施加的最恰 当的夯击能，应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求 的处理深度等综合考虑，并通过试夯确定，在相同条件下细 粒土的夯击能要比粗颗粒土适当大些。 （４）每点击数应以夯坑的压缩量最大、夯坑隆起量最小 为确定原则，除了按现场试坑得到的夯击次数和夯沉量关系 曲线确定外，还应满足下列条件： ①最后两夯的平均夯沉是不大于５Ｏ ｍｍ，当单击能量较 大时夯沉量不大于１００姗。 ②夯击周围地面不应发生过大的隆起。 ③不因夯坑过深而使起锤困难。 ④夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般为２～３遍， 最后以低能量满夯一遍，必要时可适当增加遍数。 ⑤强夯间歇时间是指两遍夯击之间应有一定的间隔时 间，有利于土中超静孔隙水压力的消散。一般不少于７ ｄ，地 下水位较低和地质条件较好（渗透性较好的地基）可连续夯 击；对地下水位较高和地质条件较差（渗透性比较差的粘性 土地基）就应隔３—４周。 ⑥夯点布置是否合理与夯实效果和施工费用有直接关 系，夯击点位置可根据结构物类型，采用等边三角形，等腰三 角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取５～９ ｍ，以后 间距可与第一遍相同，也可适当减少。 （上接第５ｌ页） 土液化，消除或降低大孔隙土的湿陷性等等。 （４）功率高，施工速度快。节约投资。 （５）节约材料。如可全部节省用桩基处理地基时所用 钢材、水泥和木材等。 （６）强夯加固的效果检验手段。 常用有五种（静力触探试验、标准贯入试验、十字板剪 切试验、荷载试验、取样进行室内试验）。 （７）强夯注意事项。 ①强夯前要查明场地范围内地下构造物和管线的位置 及标高，并采取措施，防止因夯击施工造成损坏。 ②由于强夯产生的噪声与振动可能对周围建筑或附近 居民造成影响，故强夯点距建筑物安全距离一般应大于 ５０ ｍ；当小于５０ ｍ时，应在建筑物附近ｌＯ ｍ处挖宽１ ｍ，深 度超过被影响建筑物基础深度的减振沟，以避免或减小强夯 冲击波对建筑的影响。施工时尽可能选在白天，尽量错开午 休和晚间休息时间，以最大限度减少扰民。 ６结束语 确定路基填土高度时，首先应该对保证路基的稳定性为 出发点，其采用高值与低值，是相对而言，应根据勘察设计外 业调查资料，综合分析路线所经过地区的水文地质情况进行 通盘考虑。从长远的角度着手，用发展的观点对待存在的问 题，只有改变传统的观念，才能适应未来发展的需要，在满足 路基稳定这一首要条件下，降低路基填土高度是今后高速公 路设计的必然发展方向。 水进入面层中就会产生水破坏。所以基层的结构设计和配 边坡急流槽排走，以减小路基边坡的冲刷。但实际施工时 （特别公路运营后的自然沉降），路面很难达到理想横坡，所 以在公路全线通设拦水带还是只在较高填土路段设拦水带 还需进一步斟酌。对于等级较低的公路，交通辆不大的路 段，其路面横坡度尽量采用较大值。 （４）挖方路段的排水尤其要注意边沟的深度，不但要排 路表水，还应能让路面内部的水渗入边沟，作者建议最好采 用浆砌边沟而不是混凝土边沟。土路肩最好用松散颗粒土， 同时要注意养护，避免形成自然拦水带影响路面水的排出。 （５）面层与基层之间必须浇洒透层油，护肩、路缘石与 沥青混凝土接触面之间也应涂粘层油。透层沥青宜采用经 试验确定具有渗透性强、防水性好的煤沥青。同时要求做好 施工管理，减少施工过程中（主要是施工车辆及层间污染） 对透层油的破坏。透层油使得基层材料中的毛细孔隙全部 或部分被封闭，有一定的防水封闭作用，但仅仅依靠透层，是 不能抵抗水对基层表面的损毁的。因此稳定类基层使用乳 化沥青封闭基层还是采用煤沥青渗入基层，或者二者兼施， 其效果还需实践验证。但有一点可以肯定，乳化沥青封闭基 层后会防止路面渗水再次渗入基层。 （６）实践证明已经竣工通车的公路路面裂缝相当一部 分是由基层引起的反射裂缝，路面开裂后如不及时灌缝，雨 合比设计就显得较为重要。通常情况下，采用提高基层抗拉 强度，在面层与基层结合部位铺设土工布等以缓减半刚性基 层材料的收缩应力。但基层的结合料如水泥，剂量太大易干 缩开裂。建议采取规则切缝，缝内灌填沥青等适宜材料，缝 上铺土工材料，然后再洒布透层油或做下封层。如果投资容 许的话，鼓励发展柔性基层和组合基层路面结构。 （７）由于中碱性石料缺乏或某些指标不能满足路面用 料的要求，设计中一般采用花岗岩等酸性石料，掺人一定量 的抗剥落剂以提高沥青与石料的粘附性能，也就是增强沥青 混合料的抗水损害能力。胺类抗剥落剂一般在温度 ｌ０ｏ℃以上就会分解、挥发，长期果不佳。所以建议利用消 石灰等抗剥落剂来改善粘附性。中、下面层粘结力不小于４ 级。上面层粘结力不小于５级。 参考文献： ［１］沙庆林．高等级公路半刚性基层沥青路面．北京：人民交通 出版社，１９９ ８Ｉ ［２］沙庆林．高速公路沥青路面早期破坏现象及预防．北京：人 民交通出版社，２ｏ０１． ［３］ 胡长顺，黄辉华．高等级公路路基路面施工技术．北京：人民 交通出版社，ｌ９９５． ・５３・
