水侵害对高速公路的损害分析及治理措施

水侵害对高速公路的损害分析及治理措施
1.水侵害对高速公路损害的现状
不同的病害有不同的成因，其产生、发展均与水的渗入滞留有着直接或间接关系。

水的渗入伴随高速公路的整个使用过程，是长期的。

解决水的渗入和滞留问题对治理高速公路路面的各种病害均有显著作用。

水侵害的主要表现形式有坑洞、网裂、辙槽、路面沉陷、开裂等。

1.1坑洞
坑洞是最典型的水破坏现象。

当自由水侵入或不及时排出使其滞留在沥青混凝土的孔隙中，不管是普通沥青混凝土还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA，在行车作用下，特别是在降雨过程中和雨后行车道上的局部网裂会逐渐松散，松散的石料被车轮甩出而形成坑洞。

由于沥青混凝土的不均匀性，坑洞总是首先在局部混凝土孔隙率较大处产生，因此，它是随机分布的一个个孤立的坑洞。

1.2唧浆、网裂
水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面，在大量高速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表面的细料，形成灰白色浆。

灰浆又被行车压唧，通过各种形状不一和宽窄不一的裂缝（横缝、斜缝、网裂）到路面，灰浆还可能通过水渗入沥青混凝土的局部小面积或个别通道被压唧到路表面，使路面产生网裂和变形。

1.3辙槽
自由水侵入沥青面层后，使沥青与碎石的粘结力减弱。

在行车荷载作用下，滞留在面层下部的水使矿料、特别是粗粒碎石表面裹覆的沥青膜逐渐剥落，使沥青混凝土的强度逐渐减小，直至完全松散。

在行车轮迹下向两侧（特别是向外侧）挤出，使轮迹带下陷，同时使其两侧鼓起，形成严重的辙槽。

1.4路面沉陷、开裂
由于路基渗水不能及时排出，增大了土的含水量，降低了土的强度，在车辆荷载的反复作用下，土体产生压缩变形，由于土层物理力学性质的不均匀性和路面适应变形能力的有限性，造成路基沉陷，路面开裂，甚至破碎。

2.水侵害对高速公路损害的原因
造成高速公路沥青路面水侵害，损坏的原因有以下几个方面：2.1由于降水产生路面结构层和土层的渗水不能及时排出是路基和路面产生破坏的主要原因
降水次数多和降水量大，特别是降水延续时间长，自由水可能进入沥青面层的机会就多，自由水渗透进沥青面层的量就可能大，在进入的水不能及时排出的情况下，就会产生水侵害。

破坏数量、速度和程度与不能及时排出的水量多少有密切关系。

2.2渗滞水的影响
渗滞水的主要来源有：
2.2.1人工绿化灌溉形成的地表水、灌溉用水通过绿化带周围未硬化处理区域直接或绕渗到路面层以下各结构层中。

2.2.2通过长期运行路缘石两侧路面之间已形成裂缝，地表水通过裂缝侵入面层以下各结构层。

2.2.3由路面渗入并滞留在路面层间和路基中的水，这几种水的综合作用使路面产生网裂和变形。

使路基产生沉降，造成路面产生破坏。

2.3交通量大小及重载车的比重
在车辆通过面层沥青砼的孔隙中或面层与基层交界面上滞留有自由水时都会产生相当大的水压力和抽吸力，轮下的压力将轮下结构层中的水压挤，而同时在车轮的驶离时又产生相当大的抽吸力，这两种力的瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水挤出表面，并促使首先从较大颗粒上剥落，逐渐使沥青砼强度大幅下降直至路面局部松散并形成坑洞。

在其他条件不变的情况下，交通量越大、重载车在交通流量中的比例越高，特别是大量的超载、超限车辆行驶高速公路，路面水损坏将越大。

所以，任何高速公路行车道的水破坏都比超车道严重的多。

2.4路面孔隙率较大和路基压实不密实
影响水侵害的路面因素中，路基压实度达不到设计要求和孔隙率太大是主要原因。

现有路面的设计孔隙率容许范围太大（最大达6%），再加上必然会存在的施工误差及试验误差，致使路面各结构层混合料的实际孔隙率过大或很不均匀，孔隙率过大容易造成路面水损坏。

从现场钻孔取样试验结果来看，路面破坏严重的路段一般有一层土干容重较小，压实度达不到设计要求。

3.高速公路水侵害的治理原理及措施
治理高速公路路基排水主要是在，雨水透入沥青面层，中央分隔带上层滞水渗入路面结构层和路基往往是不可避免的。

如何让它及时排出路面结构层和路基，而不滞留在内，如果这个问题得到解决，则由水原因造成的路面损坏大部分可以避免。

对已建成通车的高速公路可以采取“封、堵、排”的治理措施。

3.1高速公路水侵害封渗治理措施
运用防水材料封住高速路面上的各种裂缝：对于横向、纵向轻微裂缝采用用密封胶封、抗裂贴；较宽、较深及周围下沉变形的裂缝处理一般采用铣刨处理，用土工栅、抗裂贴及细粒式沥青混凝土进行综合处理；如果路面损坏的十分严重，在一定范围内可以封住整个路面，封住大气降水从路面渗入到结构层和路基的通道，封渗措施具有施工快、时间短、无污染等优点。

3.2高速公路水侵害堵渗治理措施
堵渗措施主要是利用防渗墙技术，阻隔中央分隔带内的渗滞水水平渗入到两侧。

防渗墙一般情况下是水利工程大坝、堤防防渗的一项重要技术工艺，高速公路工程中并不多见。

在中央分隔带内侧或外侧设置防渗墙，防渗墙底部进入路基相对隔水层，防渗墙与路基相对隔水层组成一道相对封闭的防渗系统，以阻止地表水和滞水从中央分隔带和路缘石两侧的裂隙中渗入路面层及以下的结构层，保证路基上部，二灰土层和稳定碎石在大部分时间内处于干燥状态。

该项技术的使用有效地阻隔了中央分隔带内的雨水和绿化灌溉水渗入路面各结构层间的空隙，形成了一道连续、密集、不透水的墙体。

大大地减少
了路面的水损害，提高了高速公路的使用质量。

3.3高速公路水侵害排渗治理措施
无论是封渗治理还是堵渗治理措施，都是被动的阻止渗水进入高速公路内部，而排渗治理措施是主动地运用工程措施，将各种方式渗入到高速公路内部的渗水尽快排除高速公路外。

排渗治理的主要措施有：垂直渗井、倾斜渗井、盲沟和电集横管（电缆井-集水井-横向排水孔）等。

3.3.1垂直渗井排渗治理措施
垂直渗井排渗治理措施要求高速公路原地面以下或路基下部必须存在一层连续的砂层，且砂层深度不能过深（一般不超过10m）,砂层厚度要大于0.5m，使渗水通过垂直渗井到地下砂层排出。

3.3.2倾斜渗管排渗治理措施
如果高速公路下部不存在连续的砂层，可以使用倾斜渗管排出高速公路路基内的渗滞水。

倾斜渗管治理措施主要有两种形式，（1）全幅倾斜渗管：全幅倾斜渗管上孔口设在中央分隔带，以10-15°的倾斜角度打斜孔穿过超车道、行车道和停车道至填方边坡，下孔口设在填方边坡出露，以使中央分隔带和路基内的渗水从倾斜渗管中排出。

全幅倾斜渗管应设置在高速公路路面损坏严重的填方路段。

（2）半幅倾斜渗管：半幅倾斜渗管上孔口设在上基层（从路面往下30cm）以10-15°的倾斜角度打斜孔穿过停车道、路缘石至填方边坡，下孔口设在填方边坡出露，以使高速公路上部结构各层的渗水从倾斜渗管中排出，顶管完成后，在成孔内灌注部分水泥砂浆，插入PVC排水管，
使排水管外侧与路堤结合紧密。

3.3.3盲沟排渗治理措施
盲沟设置在高速公路路面损坏较严重的路段，盲沟有明显的渗水排出效果，设置盲沟后，路面明显减少裂缝等损害发生，排渗效果较好。

3.3.4电集横管排渗治理措施
电集横管（电缆井-集水井-横向排水孔）排渗治理措施主要是排出中央分隔带的渗水，高速公路的地形走势要求集水井的相对高程要尽量低些，这样便于中央分隔带的渗水向集水井集中。

在砼电缆管的上方钻垂直短渗井，渗井的下端与电缆管接通，渗井的上口用水平砂沟将其连通，使中央分隔带的渗水通过短渗井渗入电缆管范围，通过电缆管将水汇入集水井。

横向排水管从边坡打孔，穿过停车道、行车道、超车道直至集水井，将集水井中的水通过横向排水管排到高速公路外面。

高速公路路基路面的损坏形式、程度不一样；路基的填土高速、土质不一样；地形地貌不一样；由水侵害产生的破坏形式、程度也不一样；解决高速公路水侵害的措施，有的路段可能只需要一种措施即可，有的路段则可能需要几种措施才行，总之，要根据高速公路的现场实际情况确定。