摘要: 分析水對高速公路路面的破壞性影響及橋面鋪裝層排水設計的重要性, 并對橋面表面和橋面鋪裝層的排水技術進行探討, 對目前高速公路瀝青混凝土橋面防排水設計提出幾點建議。

關鍵詞: 高速公路; 瀝青混凝土; 橋面; 排水技術

1 引言

　　隨著高速公路的發(fā)展和交通量的迅速增長, 高速公路橋梁的維修與加固問題也越來越突出, 據調查顯示, 已建高速公路橋梁的主要損壞方式并非結構損壞, 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, 排水時間長; ②排水設施的設計和施工存在明顯的缺陷, 導致部分表面積水無法經泄水口排出; 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, 進水口位于外側護欄座邊緣, 橋面水可從泄水孔排除, 但橋面滲入水則無法排除; ④橋面排水管設計間距不合理, 不僅造成工程浪費, 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, 且瀝青混凝土通常無法攤鋪碾壓到邊。隨著JTJ 018- 97《公路排水設計規(guī)范》的執(zhí)行,在橋面設計中專門進行防排水設計, 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驗, 為此加強橋面鋪裝的排水設計與施工已引起工程技術人員的重視。

2 水對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, 延長了路表水滲入瀝青混凝土鋪裝層的時間。即使在降雨時間相對較短的情況下, 降雨量過大也易使瀝青混凝土鋪裝層內部孔隙水飽和, 最終形成橋面表面積水, 從而使橋面瀝青混凝土鋪裝層強度降低和承載力下降。

　?、?水分通過橋面接縫、裂縫或瀝青混合料的空隙滲入到橋面鋪裝結構內部, 這樣部分水不能及時排除, 使瀝青混凝土橋面鋪裝層長期處于飽水狀態(tài)。在車輛高速行走的作用下, 必將產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。

　　⑶ 由于橋面鋪裝層的表面排水和結構層內排水不暢, 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。

　?、?橋面雨水滯留時間長, 還會下滲到橋面鋪裝層, 進一步滲透防水層至橋面結構, 影響橋面鋪裝層的強度和穩(wěn)定性, 加速其損壞, 甚至使橋面結構及主梁內的鋼筋因滲水而銹蝕, 縮短橋面的使用壽命。

2.2 對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, 在路表面就會形成一層薄水膜甚至積水,高速行駛的車輛通過水膜時, 會因路面抗滑性能差而無法正常剎車和容易產生側滑。加上車輛的高速行駛又會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, 嚴重遮擋后續(xù)駕駛員的視線, 大大降低了安全行駛系數,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構層的自由水, 確保公路的正常運營和交通安全, 必須在橋表面設置排水措施。在橋面表面排水時, 水的匯流和集中排放需要一定的時間, 這樣就會在過水斷面內形成積水, 如積水量過大則過水斷面內的水會侵入橋面, 影響橋面行車, 達不到橋面排水效果。對于高速和一級公路橋面, 匯流過水斷面內的水面只能覆蓋行車道邊緣之外的部分, 以保證右側行車道不發(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,同時設置足夠的縱坡, 滿足合成坡度的要求; 使表面水匯流至邊緣側角形溝或淺碟形邊溝, 再經一定數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欄座底下, 泄水管上半部露出橋面, 進水口外套一排水篦子, 下半部與橋面內部縱向集水盲溝( 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欄底梁為懸臂梁, 可采用在橋邊緣設縱向盲溝內設集水管, 間隔一定距離設集水井, 匯集表面水和盲溝集水, 采用垂直泄水管。

　　⑶ 護欄底設漫流泄水孔排水, 邊緣內部設縱向排水暗溝, 通常還可在泄水孔外側設排水邊溝, 把水排入墩臺處的豎向泄水管。

　?、?由于已滲入面層的水難以排出, 最終引起面層破壞, 國外主張使用不透水或密實的磨耗層, 如采用常用的瀝青或水泥混凝土路面而不設防水層( 樹脂瀝青、瀝青漿封層和罩面) , 則要求使用密級配瀝青混凝土或將其表面作防水處理, 既有利于表面水的排除, 也可防止水進入橋面結構內部。

　?、?考慮行車安全, 對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出水口。

4 橋面鋪裝層內部排水

　　降落在橋面表面的雨水會通過兩層空隙裂縫和接縫下滲至鋪裝層內部結構, 因無法向下或兩側迅速滲排而長時間積滯在內。橋面結構層排水設計是要及時排除滲入橋面鋪裝結構層內的積水, 否則將會侵蝕鋼筋而影響橋梁的耐久性而造成破壞, 因此應在鋪裝結構層內設置防水層, 采用有效的排水措施將滲入到防水層上橋面結構內的水分迅速排除到結構以外, 以改善橋面使用性能, 延長使用壽命。

　　橋面內部排水設計采用防排結合的原則, 一方面在橋面鋪裝層下設置防水層, 以減少下滲水對主梁的破壞。防水層可采用瀝青封層或FYT 防水層等, 根據實際情況選用, 另一方面可通過設置橋面內部排水設施迅速排除被圍困的自由水。

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

　　鋪裝層內的滲入水較難排出, 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。

　?、?沿橋護欄橋面邊緣設縱向碎石盲溝, 滲入橋面鋪裝層內的水沿橋面結構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)格要滿足一定的級配和滲透系數的要求, 邊緣盲溝泄水口應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的結構內部自由水和表面水。對離邊緣盲溝較遠的橋面中心地帶, 由于自由水在鋪裝層內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下滲水的含量。

　?、?盡管目前國內排水鋪裝技術尚未成熟, 但在國外和我國部分公路上則取得了較好的應用效果,其做法是除面層的頂層為防水層以外, 還設置滲入水排水設施, 在面層底面的防水層上設排水層, 有條件的話可在試驗段推廣應用。

5 結語

　　目前我國正處于高速公路發(fā)展的重要時期, 如何完善其橋面防排水設計, 提高混合料的抗水損害能力, 對于南方高溫多雨地區(qū)的高速公路仍是一個值得研究的課題。筆者根據多年的橋梁施工經驗,現提出如下建議供同行參考:

　?、?非重交通或超特交通的瀝青混凝土橋面, 其結構層排水采用類似路面邊緣的排水系統(tǒng), 而對于重交通特別是特重交通路面, 應采用排水基層且下設防水層。

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

　　⑶ 采取必要的防水措施阻止雨水下滲至橋面結構層內, 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。

　?、?結合橋面表面分排水系統(tǒng)和內部結構排水,選擇優(yōu)良的防水、排水材料進行設計。

參考文獻

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