高速公路瀝青混凝土橋面排水技術(shù)探析

摘要: 分析水對(duì)高速公路路面的破壞性影響及橋面鋪裝層排水設(shè)計(jì)的重要性, 并對(duì)橋面表面和橋面鋪裝層的排水技術(shù)進(jìn)行探討, 對(duì)目前高速公路瀝青混凝土橋面防排水設(shè)計(jì)提出幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞: 高速公路; 瀝青混凝土; 橋面; 排水技術(shù)

1 引言

　　隨著高速公路的發(fā)展和交通量的迅速增長(zhǎng), 高速公路橋梁的維修與加固問題也越來越突出, 據(jù)調(diào)查顯示, 已建高速公路橋梁的主要損壞方式并非結(jié)構(gòu)損壞, 而是橋面鋪裝系統(tǒng)的破壞, 其中以橋面鋪裝層因積水造成的損害為主。其原因主要如下: ①表面排水不暢, 排水時(shí)間長(zhǎng); ②排水設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工存在明顯的缺陷, 導(dǎo)致部分表面積水無法經(jīng)泄水口排出; ③高速公路橋面泄水孔為水平放置的直角彎頭式矩形鑄鐵管, 進(jìn)水口位于外側(cè)護(hù)欄座邊緣, 橋面水可從泄水孔排除, 但橋面滲入水則無法排除; ④橋面排水管設(shè)計(jì)間距不合理, 不僅造成工程浪費(fèi), 而且給橋梁施工和瀝青混凝土橋面攤鋪帶來很大不便。

　　由于直角彎頭式泄水管在縱向上每隔約4cm 就成為一隔斷點(diǎn), 且瀝青混凝土通常無法攤鋪碾壓到邊。隨著JTJ 018- 97《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的執(zhí)行,在橋面設(shè)計(jì)中專門進(jìn)行防排水設(shè)計(jì), 并增加了防水層和橋面邊緣排水系統(tǒng), 使早期的水損壞大為減少,取得了一定的成功經(jīng)驗(yàn), 為此加強(qiáng)橋面鋪裝的排水設(shè)計(jì)與施工已引起工程技術(shù)人員的重視。

2 水對(duì)高速公路橋面鋪裝層的影響

2.1 造成橋面鋪裝層的損壞, 從而影響橋面的使用性能, 縮短其使用壽命。

　?、?橋面表面排水不暢, 延長(zhǎng)了路表水滲入瀝青混凝土鋪裝層的時(shí)間。即使在降雨時(shí)間相對(duì)較短的情況下, 降雨量過大也易使瀝青混凝土鋪裝層內(nèi)部孔隙水飽和, 最終形成橋面表面積水, 從而使橋面瀝青混凝土鋪裝層強(qiáng)度降低和承載力下降。

　　⑵ 水分通過橋面接縫、裂縫或?yàn)r青混合料的空隙滲入到橋面鋪裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部, 這樣部分水不能及時(shí)排除, 使瀝青混凝土橋面鋪裝層長(zhǎng)期處于飽水狀態(tài)。在車輛高速行走的作用下, 必將產(chǎn)生較大的孔隙水壓力和流速水流, 從而加速橋面鋪裝的損壞。

　?、?由于橋面鋪裝層的表面排水和結(jié)構(gòu)層內(nèi)排水不暢, 加上車輛、溫度等因素的綜合影響, 加速了瀝青混凝土層的剝落、坑洞、松散等早期損壞。

　?、?橋面雨水滯留時(shí)間長(zhǎng), 還會(huì)下滲到橋面鋪裝層, 進(jìn)一步滲透防水層至橋面結(jié)構(gòu), 影響橋面鋪裝層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性, 加速其損壞, 甚至使橋面結(jié)構(gòu)及主梁內(nèi)的鋼筋因滲水而銹蝕, 縮短橋面的使用壽命。

2.2 對(duì)高速公路行車安全的影響

　　如果瀝青混凝土橋面鋪裝層的水不能迅速、有效地排除, 在路表面就會(huì)形成一層薄水膜甚至積水,高速行駛的車輛通過水膜時(shí), 會(huì)因路面抗滑性能差而無法正常剎車和容易產(chǎn)生側(cè)滑。加上車輛的高速行駛又會(huì)使橋面積水濺起霧化而影響駕駛員的視線, 車輛后則因輪胎的吸附力作用而形成水幕, 嚴(yán)重遮擋后續(xù)駕駛員的視線, 大大降低了安全行駛系數(shù),成為雨天交通事故頻發(fā)的重要因素。

3 橋面表面排水

　　為了迅速把降落在橋面上的降水排除出去, 防止橋面積水而影響行車安全, 并盡量減少滲入橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層的自由水, 確保公路的正常運(yùn)營(yíng)和交通安全, 必須在橋表面設(shè)置排水措施。在橋面表面排水時(shí), 水的匯流和集中排放需要一定的時(shí)間, 這樣就會(huì)在過水?dāng)嗝鎯?nèi)形成積水, 如積水量過大則過水?dāng)嗝鎯?nèi)的水會(huì)侵入橋面, 影響橋面行車, 達(dá)不到橋面排水效果。對(duì)于高速和一級(jí)公路橋面, 匯流過水?dāng)嗝鎯?nèi)的水面只能覆蓋行車道邊緣之外的部分, 以保證右側(cè)行車道不發(fā)生積水。較有效的橋面排水措施有:

　?、?保證足夠的車行道坡度, 使橋面水迅速排除,同時(shí)設(shè)置足夠的縱坡, 滿足合成坡度的要求; 使表面水匯流至邊緣側(cè)角形溝或淺碟形邊溝, 再經(jīng)一定數(shù)量的泄水管集中排放。邊溝做成同向縱坡, 泄水管通常埋置在護(hù)欄座底下, 泄水管上半部露出橋面, 進(jìn)水口外套一排水篦子, 下半部與橋面內(nèi)部縱向集水盲溝( 外包滲水土工布) 相接, 既便于攤鋪碾壓, 又可排除表面水和滲入水。

　?、?如主梁采用了梁或護(hù)欄底梁為懸臂梁, 可采用在橋邊緣設(shè)縱向盲溝內(nèi)設(shè)集水管, 間隔一定距離設(shè)集水井, 匯集表面水和盲溝集水, 采用垂直泄水管。

　?、?護(hù)欄底設(shè)漫流泄水孔排水, 邊緣內(nèi)部設(shè)縱向排水暗溝, 通常還可在泄水孔外側(cè)設(shè)排水邊溝, 把水排入墩臺(tái)處的豎向泄水管。

　?、?由于已滲入面層的水難以排出, 最終引起面層破壞, 國(guó)外主張使用不透水或密實(shí)的磨耗層, 如采用常用的瀝青或水泥混凝土路面而不設(shè)防水層( 樹脂瀝青、瀝青漿封層和罩面) , 則要求使用密級(jí)配瀝青混凝土或?qū)⑵浔砻孀鞣浪幚? 既有利于表面水的排除, 也可防止水進(jìn)入橋面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

　?、?考慮行車安全, 對(duì)于局部無足夠合成坡度面層避免積水的路段, 可不在橋梁表面設(shè)置防水層, 而可采用多孔瀝青混凝土鋪裝, 但需注意避免溝槽積水并增設(shè)出水口。

4 橋面鋪裝層內(nèi)部排水

　　降落在橋面表面的雨水會(huì)通過兩層空隙裂縫和接縫下滲至鋪裝層內(nèi)部結(jié)構(gòu), 因無法向下或兩側(cè)迅速滲排而長(zhǎng)時(shí)間積滯在內(nèi)。橋面結(jié)構(gòu)層排水設(shè)計(jì)是要及時(shí)排除滲入橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層內(nèi)的積水, 否則將會(huì)侵蝕鋼筋而影響橋梁的耐久性而造成破壞, 因此應(yīng)在鋪裝結(jié)構(gòu)層內(nèi)設(shè)置防水層, 采用有效的排水措施將滲入到防水層上橋面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分迅速排除到結(jié)構(gòu)以外, 以改善橋面使用性能, 延長(zhǎng)使用壽命。

　　橋面內(nèi)部排水設(shè)計(jì)采用防排結(jié)合的原則, 一方面在橋面鋪裝層下設(shè)置防水層, 以減少下滲水對(duì)主梁的破壞。防水層可采用瀝青封層或FYT 防水層等, 根據(jù)實(shí)際情況選用, 另一方面可通過設(shè)置橋面內(nèi)部排水設(shè)施迅速排除被圍困的自由水。

　　橋面內(nèi)部排水設(shè)施應(yīng)與橋面表面排水設(shè)施形成一套完整的排水系統(tǒng), 出水口設(shè)施設(shè)置應(yīng)相互銜接以免重復(fù), 橋面內(nèi)部排水設(shè)施的設(shè)置不得影響橋面鋪裝的使用性能, 且便于施工。

　　鋪裝層內(nèi)的滲入水較難排出, 目前尚無十分有效的措施, 要徹底解決該問題就必須從材料著手, 如采用排水性鋪裝層和邊緣盲溝排水系統(tǒng)等。

　?、?沿橋護(hù)欄橋面邊緣設(shè)縱向碎石盲溝, 滲入橋面鋪裝層內(nèi)的水沿橋面結(jié)構(gòu)層的層間孔隙靠橫坡橫向流入由透水材料組成的盲溝, 再由相隔一定距離布設(shè)的橫向或垂直出水管引出橋面。瀝青混凝土鋪裝層邊緣縱向碎石盲溝類似路面邊緣排水系統(tǒng), 盲溝碎石填料規(guī)格要滿足一定的級(jí)配和滲透系數(shù)的要求, 邊緣盲溝泄水口應(yīng)盡量與表面泄水口一致, 邊緣排水系統(tǒng)能較快地排除與邊緣盲溝較近的鋪裝層內(nèi)的結(jié)構(gòu)內(nèi)部自由水和表面水。對(duì)離邊緣盲溝較遠(yuǎn)的橋面中心地帶, 由于自由水在鋪裝層內(nèi)沿層間滲流的速率要比向下滲流的速率慢得多, 且有部分水可能根本無法沿層間滲流, 故邊緣排水系統(tǒng)可大大減少鋪裝層內(nèi)下滲水的含量。

　?、?盡管目前國(guó)內(nèi)排水鋪裝技術(shù)尚未成熟, 但在國(guó)外和我國(guó)部分公路上則取得了較好的應(yīng)用效果,其做法是除面層的頂層為防水層以外, 還設(shè)置滲入水排水設(shè)施, 在面層底面的防水層上設(shè)排水層, 有條件的話可在試驗(yàn)段推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語

　　目前我國(guó)正處于高速公路發(fā)展的重要時(shí)期, 如何完善其橋面防排水設(shè)計(jì), 提高混合料的抗水損害能力, 對(duì)于南方高溫多雨地區(qū)的高速公路仍是一個(gè)值得研究的課題。筆者根據(jù)多年的橋梁施工經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)提出如下建議供同行參考:

　　⑴ 非重交通或超特交通的瀝青混凝土橋面, 其結(jié)構(gòu)層排水采用類似路面邊緣的排水系統(tǒng), 而對(duì)于重交通特別是特重交通路面, 應(yīng)采用排水基層且下設(shè)防水層。

　?、?盡快排除合成坡度較小路段橋面的表面積水, 減少對(duì)高速公路行車安全的影響。

　?、?采取必要的防水措施阻止雨水下滲至橋面結(jié)構(gòu)層內(nèi), 定期檢查和疏通橋面邊緣排水系統(tǒng)或排水基層的出水口。

　?、?結(jié)合橋面表面分排水系統(tǒng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)排水,選擇優(yōu)良的防水、排水材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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