小議高速路維護工程中的水損害處治

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摘要:水損害是瀝青路面的一種主要病害形式,如何防止水損壞是公路建設者所關心的一個重點。文中通過江西昌樟(南昌—樟樹)高速公路養護維修工程的實踐,闡述了昌樟高速公路水損害調查情況以及處治方法設計。

關鍵詞:公路;瀝青路面;水損害

江西省昌樟(南昌—樟樹)高速公路自1997年底通車后,因行車荷載作用、外界環境影響及設計、施工中存在的不足,尤其是水對路面結構的作用,瀝青路面逐步出現多種病害,如裂縫、唧漿、松散、龜裂、坑洞、擁包推移及路面下陷等。路面一旦出現病害,如不及時采取有效措施進行處治,不僅會降低道路的使用性能,影響行車安全、舒適、快捷和暢通,且可能導致路面進一步破壞。因此,路面的維修養護是已建成高速公路目前所面臨的最主要問題。

1昌樟高速公路概況

昌樟高速公路是交通部和江西“九五”規劃的交通重點建設項目,屬北京至福州和上海至瑞麗的國道主干線公路的交織段,起點在南昌市新建縣省莊,與昌九(南昌—九江)高速公路相連,止于昌傅,全長103.3km。自1997年底建成通車后,經過多年的滿負荷運營,瀝青路面損壞(主要是由水損壞引起),路用性能呈逐年惡化之勢,因此,對昌樟路進行全線的養護維修已經勢在必行,而面對由于水所引起的各種病害,展開對昌樟路水損害的討論及研究很有必要。

2路況調查

選擇比較典型的K55+500～K57+500路段進行了仔細調查。調查內容包括瀝青路面表觀損壞情況、開挖(修補)處路面結構情況、中央分隔帶開挖情況和集水井內狀況。

2.1瀝青路面表觀損壞情況

通過調查發現,瀝青路面損壞比較嚴重,主要表現為橫向裂縫、縱向裂縫、唧漿、龜裂、坑洞、擁包推移及路面下陷等現象(見圖1.圖2)。

圖1路面橫向裂縫

圖2硬路肩縱向裂縫

2.2開挖(修補)處路面結構情況

對已開挖修補路段的調查發現,路面結構中的水無法排出,碎石墊層與土基相互混合,形成了泥結碎石,已經基本失去了排水功能(見圖3、圖4)。

圖3K55+600路面結構中的積水

圖4路面結構中的積水

2.3中央分隔帶開挖情況

經過對中央分隔帶開挖情況的調查,發現當開挖至70～80cm時開始有水滲出。

2.4集水井內狀況

通過對中央分隔帶中所設置的集水井的觀察,發現集水井中積水非常多,其中K56+570處集水井中水位距路面標高約為50cm。

3水損害原因分析

3.1大交通量和超載車輛的影響

發生水損害的路段無一不是在交通量非常大和超載嚴重的路段上。超重交通使路面承受的荷載遠遠超過設計要求,降低了路面使用性能,同時使路面結構內部的水或水氣產生較大的作用力,對路面結構進行沖刷和剝蝕。研究表明,孔隙水壓力隨輪胎接地壓力的增大而增大,尤其是上面層與中面層之間的孔隙水壓力受荷載影響顯著。超載是造成高孔隙水壓力,導致瀝青路面損壞的重要原因之一。

3.2中央分隔帶存水

由于沒有采用一定的排水設施,且中央分隔帶中的填土凹凸不平,降水在中央分隔帶中無法向兩側的路面匯流,雨水必然從中央分隔帶滲入并滯留在路面結構中而造成水損害。從現場開挖的情況來看,中央分隔帶中的積水標高基本上位于級配碎石層處,開挖3h左右,坑中的積水深度大約10cm,并與中央分隔帶檢查井的水面標高基本一致。該路面結構的未篩分碎石與中央分隔帶是連通的,因此匯集于中央分隔帶中的水分必然滲入路面結構的未篩分碎石底基層中,且采用的槽式斷面使水分無法橫向排除,長期積存于路面結構中,在行車荷載作用下,必然導致路面出現水損害。

3.3環境條件的影響

水損害主要發生在連續降雨的季節,連續降雨造成路面結構中積存大量水分,在重載、超載交通作用下,導致路面結構出現水損壞。另外,對一些特殊路段(如互通道路),未根據地質、地貌、水文狀態嚴格按照公路路基排水設計要求設計,全線的排水溝、管道、橋涵未構成完整的排水系統,地下水和部分地表徑流水危害路基、路面強度和穩定性。部分路面標高設計偏低,未進行特殊處理,導致路基處于潮濕和過潮濕狀態,在行車荷載作用下,產生水損壞。

3.4排水設計不完善

該公路設計過程中,存在路基排水系統不暢通、路面結構層內排水設計欠缺、中央分隔帶排水設計不完備等問題和不足,使水損害的根源得不到治理。另外,該路的整個路面結構采用的是一種槽式斷面,土路肩采用透水性很小的土進行回填,導致路面結構中的未篩分碎石底基層排水不暢。從開挖的現場來看,由于路面結構中的水無法排出,在行車荷載和水分的綜合作用下,碎石墊層與土基相互混合,形成了泥結碎石,導致該結構層的水穩定性降低。該層在水分作用下(水分來源主要是中央分隔帶長時間匯集的水),強度下降,使路面結構的總體剛度降低,導致路面的破壞。

4處治方案設計

4.1中央分隔帶水的排除

對于中央分隔帶中的水,可采取在中央分隔帶內設置縱向管式(帶孔的HDPE管)滲溝將水匯集,滲溝兩側及溝底設置土工織物之類的隔離層,將滲溝中的水盡量匯集到中央分隔帶的檢查井中。同時可每隔30m設置一個滲井,采用頂管的方式埋置橫向排水管,將滲井中的水排出路基以外。

4.2路面結構中水的排除

對于路面結構內部的水,由于采用了槽式斷面,水匯集于硬路肩與行車道的邊緣附近,進行開挖修補時,可在硬路肩開挖的位置設置橫向滲溝。而對于未開挖修補處的路面結構中的水,仍可考慮采用頂管施工法,頂進位置位于級配碎石墊層與路基連接處,頂進深度在硬路肩與行車道之間,然后設置橫向排水管道,將路面結構中的水排出路基外。

4.3集水井中水的排除

考慮到集水井中的水較多,若在開槽后再敷設管道,會影響公路的正常運營,而且施工難度較大,工程量也較大,因此采用頂管施工法施工。頂管施工法無需隔斷交通,而且噪音以及振動都很小,對周圍環境的影響較小。頂管時,可采用鉆機預先鉆孔,然后將管子插進去,也可采用邊挖土邊頂入的施工工藝,頂入的管子周圍應包裹透水土工布。

4.4挖方路段地下水位的降低

對于挖方路段兩側邊溝的處理,采用加深邊溝和在邊溝下設置滲溝的方法來降低地下水位。

5結論

綜上所述,由于昌樟高速公路水損害情況非常嚴重,故本次水損害處治設計從多個方面對水進行排除。調查結果發現,大部分路段由于縱、橫向管道已經貫通,整個路面結構中的積水通過縱向管道匯集,再通過橫向管道排出了路界外,排水效果比較明顯。而其它路段因為暫時還沒全部貫通,還未完全體現出排水效果,因此還有待繼續觀察。對已加深邊溝的調查發現,還有很大一部分的排水效果不太好,究其原因可能是施工過程中邊溝的開挖深度控制不到位,應盡早查出原因并進行整改。但從總體來說,針對昌樟高速公路水損害所采取的處治措施的排水效果比較顯著,其處治方法不僅為下一步的罩面工作打下了良好基礎,同時也為國內同類型高速公路水損害處治提供了參考依據。

參考文獻:

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