張苗苗，王思長，張 建

（1.重慶科技學(xué)院建筑工程學(xué)院 重慶 401331；2.能源工程力學(xué)與防災(zāi)減災(zāi)重慶市重點實驗室 重慶 401331；3.中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護集團有限公司 北京 100011）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善，高速公路的建設(shè)在我國已經(jīng)進入了一個快速發(fā)展的時期。瀝青路面作為我國高等級公路最常見的路面形式被廣泛用于全國各地的道路建設(shè)工程中，在交通運輸以及民眾的日常出行中扮演著極其重要的角色。相較之水泥混凝土路面而言，瀝青路面原材料的特殊性使其具有施工時間短、行車舒適度高、噪音小以及方便維修等優(yōu)點，但同時也更容易發(fā)生水損害。由于高等級公路需要承擔(dān)更重的交通運輸任務(wù)，其質(zhì)量的好壞直接影響到行車安全和運輸效率，所以更需要針對公路損害最常見的問題——水損害，實行更為合理有效的維護和預(yù)防措施，以達到提高路面質(zhì)量，延長公路使用年限的效果。

瀝青路面由于常常遭受雨水、冰雪的侵擾，進而出現(xiàn)變形、裂紋、坑洞等一系列質(zhì)量問題，不僅對路面質(zhì)量造成了嚴(yán)重的損壞，同時給道路上行駛的車輛造成了不少的安全隱患，增大了交通安全事故發(fā)生的可能性。高速行駛中的車輛，在遭遇坑洞時為了減緩顛簸，不得不突然降低行駛速度，或者通過急打方向盤的方式來繞行，極易造成車輛追尾、側(cè)翻等交通事故的發(fā)生。因此，加強對瀝青路面水損害機理和危害的分析，同時制定相應(yīng)的防治措施，并將其應(yīng)用于實際工程項目中，做好公路及其附屬設(shè)施的建設(shè)與維護，對于降低因水損害造成的公路危害及衍生的交通事故發(fā)生率是十分有效的。

1 水損害常見的表現(xiàn)形式

瀝青路面水損害是由于水的作用因素而導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生了一系列破壞病害的統(tǒng)稱。它主要是指，瀝青路面在水的浸泡下，同時受到汽車移動荷載的反復(fù)作用，使得進入到路面空隙中的水不斷產(chǎn)生動水壓力，逐漸滲入到瀝青面層的材料空隙中，或者經(jīng)由中央分隔帶等排水結(jié)構(gòu)滲入至路面結(jié)構(gòu)。在汽車荷載的作用下，進入到結(jié)構(gòu)層空隙中的水逐漸形成具有高流速和高孔隙水壓力的水流，從而導(dǎo)致瀝青的黏結(jié)力和黏附性逐漸降低[1]，進而產(chǎn)生一系列問題，導(dǎo)致瀝青公路的使用性能降低。

瀝青路面水損害的特點[2]如下：

（1）水損害一般發(fā)生在雨季；

（2）行車道的水損害程度一般高于超車道；

（3）水損害一般發(fā)生在透水嚴(yán)重且排水不通暢的位置。

1.1 網(wǎng)裂

由于我國高等級瀝青公路的路面結(jié)構(gòu)[3]主要以“厚基薄面”的半剛性路面為主。其主要存在路基材料強度不夠、路面材料低溫抗裂性不足等問題，在道路所處環(huán)境冬夏兩季溫差較大時，面層極容易產(chǎn)生龜裂和橫、縱向裂縫。若道路出現(xiàn)開裂現(xiàn)象后得不到及時的養(yǎng)護，則會導(dǎo)致面層的水向下滲透，進而加速裂縫的發(fā)展速度，最終形成大面積的網(wǎng)裂。

1.2 松散和坑槽

停留在公路面層表面的水，通過空隙和裂縫滲入到面層材料的孔隙中，在車輛動荷載的作用下產(chǎn)生了超靜孔隙水壓力[3]和動水壓力，使得自由水對瀝青的混合料進行反復(fù)的沖刷作用，破壞集料與瀝青之間的黏附力，最終導(dǎo)致集料與瀝青的分離，形成松散現(xiàn)象。隨著車輛荷載的反復(fù)作用，松散現(xiàn)象不斷加劇，導(dǎo)致石子等粒徑較大的粗集料被車輪“帶起”并甩出硬路肩。隨著時間的推移，上述過程不斷重復(fù)，最終在松散部位形成坑槽。

1.3 唧漿

導(dǎo)致松散和坑槽產(chǎn)生的水繼續(xù)通過裂縫等渠道進入到路基與路面的界面后形成滯留水[3]。在上部車輪荷載的反復(fù)作用下繼續(xù)產(chǎn)生動水壓力，進而對路基中的細集料進行反復(fù)的沖刷作用，導(dǎo)致集料反復(fù)撞擊基層，使基層產(chǎn)生泥漿[4]，泥漿在車輛荷載的泵吸作用下沿裂縫向上流出，最終在道路表面形成唧漿現(xiàn)象。

1.4 車轍

唧漿現(xiàn)象的發(fā)生表明面層的整體強度已經(jīng)降低，若不及時進行維修和養(yǎng)護，則道路內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生松散的集料將在行車荷載的反復(fù)作用下繼續(xù)向道路兩側(cè)移動，最終導(dǎo)致道路兩側(cè)向上鼓起，車輪軌跡帶下沉，表現(xiàn)出車轍現(xiàn)象

2 瀝青路面產(chǎn)生水損害的原因

2.1 氣候原因

當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時，瀝青路面極易產(chǎn)生裂縫，此后當(dāng)出現(xiàn)降雨量大且頻率高，降雨時間長的氣候條件時，瀝青路面的水分無法及時排出，導(dǎo)致水分通過裂縫下滲，且難以排出，加之車輛荷載反復(fù)作用，導(dǎo)致瀝青膜脫落，從而使路面出現(xiàn)水損害現(xiàn)象。此種原因引發(fā)的水損害現(xiàn)象在南方多為常見。

2.2 設(shè)計原因

2.2.1 防排水設(shè)計不合理

一些高等級公路在進行道路路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，由于忽略了排水結(jié)構(gòu)層以及防水層的設(shè)計[1]，導(dǎo)致路面表層的水不能夠及時排出，進而在局部形成了積水，透過空隙和裂縫滲入到道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部，在車輛荷載的作用下，反復(fù)沖刷集料與瀝青，導(dǎo)致兩者間的黏附性下降，致使路面出現(xiàn)松散剝落的現(xiàn)象。

2.2.2 材料選擇不合理

在高等級瀝青公路路面的施工中所使用的瀝青混合料的水穩(wěn)定性與工程的整體質(zhì)量有著千絲萬縷的聯(lián)系。若所選材料的水穩(wěn)定性不能達到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，即使在工程施工中使用了抗剝落劑[5]，依然無法保證工程的質(zhì)量可以達到預(yù)期效果。

2.2.3 混合料配合比設(shè)計不合理

在瀝青混合料配合比的設(shè)計中，混合料的級配往往關(guān)系到最終的孔隙率。若配合比設(shè)計不合理，導(dǎo)致混合料的孔隙率增加，則會增大道路出現(xiàn)水損壞的概率和速度，進而影響道路使用的耐久性。

2.3 施工原因

2.3.1 路面施工壓實度不夠

在實際的道路施工過程中，部分施工單位為了追求平整度，對路面的壓實度不夠重視，且在施工檢測進行取芯后對修補芯坑的處理不及時，造成局部積水，從而加速水損害現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.3.2 瀝青混合料的拌合施工

良好的拌合施工可以使集料和瀝青之間的黏附力增強[6]，若拌合施工的過程不規(guī)范，造成拌合溫度不達標(biāo)或拌合的時間不充分等情況的出現(xiàn)，使得瀝青混合料的拌合不均勻，導(dǎo)致集料與瀝青之間的黏結(jié)力降低，瀝青膜容易脫落。

2.4 管理與養(yǎng)護

2.4.1 交通荷載過大

瀝青路面的水損害與交通荷載的關(guān)系十分密切，在大規(guī)模交通荷載的作用下，水分滲入集料與瀝青界面的速度大大加快，特別是超載車輛的輪胎在擠壓路面的過程中在路面和輪胎之間產(chǎn)生了真空吸附[1]，使得集料與瀝青之間的黏附力降低甚至喪失，導(dǎo)致瀝青膜極易從集料顆粒表面脫落。

2.4.2 養(yǎng)護不及時

若在瀝青路面出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象后未對其進行及時的修補，則會加速水分進入基層的速度，在車輛荷載的作用下產(chǎn)生動水壓力對混合料進行反復(fù)沖刷，導(dǎo)致裂縫擴大速度加快，出現(xiàn)更多的水損害現(xiàn)象。

3 水損害的防治措施

3.1 設(shè)計階段

3.1.1 配合比設(shè)計

從前文的描述中我們可以知道，孔隙率是導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生水損害的重要原因之一，故應(yīng)首先從此項入手，減少水損害的發(fā)生。根據(jù)多年的工程實踐經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)，混合料和孔隙率有直接的關(guān)系，其中包括級配、拌合時的溫度以及瀝青的劑量等等。在施工中，必須做好混合料配合比的設(shè)計，盡量減小孔隙率。

3.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）鋪設(shè)透層

透層可以改善基層的水密性，并在面層和基層之間起到重要的過渡作用。它在保證基層整體穩(wěn)定性與強度的同時可以對基層上的全部空隙進行填充。

（2）鋪設(shè)防水層

設(shè)置在有機結(jié)合料和基層之間的防水層，具有隔水和防水的效果。通過和透層油結(jié)合，在基層和面層之間形成一層保護層，有效防止水損害的發(fā)生。其作用機理在于避免水透過結(jié)構(gòu)層，繼續(xù)向下滲透，使道路內(nèi)部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。

3.2 施工階段

3.2.1 施工工藝

高等級瀝青公路的路面水損害主要是由于路面表層的水分滲入[7]到路面的空隙之中，在車輪荷載的作用下，對混合料進行不斷地沖刷，導(dǎo)致路面的集料與瀝青之間的黏附性降低，瀝青膜從集料表面脫落，表現(xiàn)出一系列的水損害現(xiàn)象。因此，在高等級瀝青公路的施工過程中，要對集料的級配和質(zhì)量進行嚴(yán)格的控制，對壓實標(biāo)準(zhǔn)和壓實工藝實行高要求嚴(yán)控制，使孔隙率[8]達到相關(guān)規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)，從最大程度上降低瀝青路面的水損害程度。

3.2.2 施工質(zhì)量

由于基層、底基層、路基的施工質(zhì)量也是影響水損害產(chǎn)生的重要因素，故在高等級瀝青公路的施工過程中，要嚴(yán)格按照施工規(guī)范的相關(guān)要求，控制好水泥的劑量和沙礫的級配以及含水量和混合料的拌合時間，確保底基層和基層的厚度達到設(shè)計的要求。

3.3 后期養(yǎng)護與管理措施

3.3.1 采用預(yù)防性養(yǎng)護

通常來講，瀝青路面的水損害過程呈現(xiàn)遞進關(guān)系，一開始水損害只發(fā)生在局部區(qū)域，若不對其進行有效處理，則損害會迅速擴散，最終導(dǎo)致?lián)p壞嚴(yán)重，只能進行更換。

預(yù)防性養(yǎng)護則是采用封裂縫、稀漿封層或者為表處理的方法，對路面出現(xiàn)的細小問題進行及時的處理，實現(xiàn)對路面裂縫的封堵，從源頭上切斷水滲入路基的通道，達到防治水損害的效果。

3.3.2 及時補坑

補坑主要是針對路面已經(jīng)出現(xiàn)損壞的部分，及時地補坑可以防止路基中的積水過多對路面造成自下而上的水損害破壞。

采用冷補材料或者熱拌瀝青混合料進行補坑，由于修補坑槽時需要使用的混合料較少，故可準(zhǔn)備一些冷材料備用，冷材料在雨天也可以使用，不會因為天氣而對修補進程造成妨礙，且能在修補完成后立即開放交通。

4 結(jié)語

水通過天氣等多種因素造成瀝青公路表面的裂縫向下滲透，首先進入路面的空隙中，由于車輛荷載反復(fù)作用，使得空隙中的水分不停地對集料和瀝青進行沖刷，導(dǎo)致集料與瀝青之間的黏附性降低，瀝青膜脫落。這個過程在公路結(jié)構(gòu)中反復(fù)進行，最終導(dǎo)致路面出現(xiàn)一系列水損害現(xiàn)象。

根據(jù)水損害現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，我們要從氣候、設(shè)計、施工、管理與養(yǎng)護等各個方面入手，針對道路所在地的氣候特點，對其制定相應(yīng)的防治措施，包括做好瀝青路面的防排水設(shè)計，材料級配的配合比設(shè)計，嚴(yán)格把控施工工藝和施工質(zhì)量等一系列重要因素，從各個環(huán)節(jié)降低孔隙率，從源頭上減少水的下滲，減少水損害現(xiàn)象的發(fā)生，提高道路的使用年限。