不容忽视的路面结构内部排水

不容忽视的路面结构内部排水

近年来，我国高等级公路建设发展迅速，高等级公路交通量大、车辆轴载重、车速高，对路基路面的强度和稳定性都提出了较高的要求。但是，现有的路基路面排水系统往往只重视把地表水排到公路路界以外，而不重视排除由于降水而形成的路面结构内部滞水，在没有设置有效的路面结构内部排水系统的情况下，这种内部滞水的危害性是相当大的，是导致我国一部分高等级公路路面早期损坏的重要原因之一。

一、几个典型路段介绍

107国道武胜关至王家湾段19.5公里二级公路， 1991年建成热拌沥青碎石路面，交通量1000～1500次/日，设计使用年限10年，1994年大面积出现龟裂、唧浆、坑槽等损害。1995年改建成水泥砼路面，设计使用年限为30年，2003年出现大面积唧泥，脱空、断板、错台和破碎病害，现日交通量为2000～2500次/日。

316国道伏水桥至随应桥段，34公里二级公路，1993年建成热拌沥青碎石路面，1997年改造成水泥砼路面，设计使用年限为30年。2001年开始就出现较严重的水损害，随即对21%的板块进行了翻修处治，2002年对其中破损面积较大的8公里地段进行了1～2层水泥稳定粒料和沥青砼的加铺处治。

某市政部门2002年新建一条长15公里的外环公路，公路等级为二级，路面结构为9㎝的沥青砼+34㎝水泥稳定粒料基层+15㎝12%的石灰稳定土底基层。通车后经过一个雨季，就出现了开裂、唧浆、破碎和坑槽等损坏，通过取样试验和实地观察发现，沥青砼层实际孔隙率达到8%以上，密水性较差，而半刚性基层透水性又差，导致雨水滞留在沥青砼面层与半刚性基层之间，在行车的反复作用下出现早期水损坏。

据不完全统计，湖北省水泥砼路面的设计使用年限一般为20～30年，而实际使用

寿命只有10年左右，有一部分甚至更短；沥青砼路面（含热拌沥青碎石路面）设计使

用年限一般为10～15年，而实际使用寿命只有5～8年，还有极个别甚至第二年就出现大面积损坏。

二、试验路简介

为了探讨水泥砼路面合理结构，笔者于1998年在荷沙线（二级公路）上做了1公里的试验路，在水泥砼板下面，做了各250米长的4种不同的基层结构：第一种是把水泥砼板直接放在半刚性的水泥稳定粒料层上；第二种是在水泥稳定碎石基层和水泥砼板之间做了一层4㎝Ⅰ型沥青砼，孔隙率为4%，防水性较好；第三种是在水泥稳定碎石基层和水泥砼板之间，铺一层12㎝厚级配碎石粒料层，孔隙率为20-22%，透水性好；第四种是在砼板下铺设8㎝厚的多孔隙（孔隙率为18-20%）沥青碎石排水层，一直铺到路基边缘。

经过工后路用效果调查（见表1），发现试验路效果最好的是最后一种，主要原因是水渗入后能及时排出，对半刚性基层不会形成水冲刷；其次是普通的级配碎石粒料；再次是密实的沥青砼，抗水冲刷能力较强；最差的是直接放在水泥稳定碎石基层上。试验效果是按照砼板块错台和断板情况来衡量的。

表1 水泥砼路面板块错台与断板调查

道理其实很简单，公路行业有句俗话叫“修路没有巧，只要水排好”。好比大禹治水，最好的办法不是去堵截，而是疏导排除。同样的道理，路面结构中治水的最佳方案应该是排水加防水措施综合应用，才能更好地保障路面结构使用的安全性和耐久性。

三、国外有关情况

目前,美国、英国、日本和德国等发达国家在公路排水设计方面积累了大量经验，对路基路面综合排水设计的必要性和重要性有了明确统一的认识。路面结构内部排水系统已经成为一项常规的措施得到广泛应用。美国联邦公路局于1973年便组织制订了路

面结构内部排水系统设计指南，该指南中明确规定，除下列情况外，所有重要的路面结构都要设置内部排水系统：①地下水位深，年降水量在200㎜～250㎜以下，无大量融雪或冰进入路面结构；②路基土渗透系数大，无冰冻；③轻交通，标准轴载（80KN）作用次数小于150次/天～200次/天。如果借用此项规定，我国三级以上的公路均应设置路面结构内部排水系统。

西方一些国家大量的路面损坏状况调查和路面使用经验表明，进入路面结构内的自由水是造成或加速路面损坏的重要原因。因此，设置路面内部排水系统，将积滞在路面结构内的水分迅速排除到路面和路基结构外，有利于改善路面的使用性能，提高其使用寿命。国外的一些对比分析和试验路段观结果表明，设排水基层的路面，其使用寿命要比未设的提高30%（沥青砼路面）和50%（水泥砼路面）左右。采用内部排水设施所增加的资金投入，可以很快从路面使用性能的提高、使用寿命的增加和养护工作费用的减少中得到补偿。

四、国内有关情况

我国的高等级公路建设对路面结构内部排水方面所做的研究工作不多，现行的有关路面设计规范对路面结构内部排水只作了一般性要求，设计往往按经验进行，导致全国的高速公路结构大同小异。工程实施结果往往出现这样的现象：虽然设计符合规范要求，施工符合设计的要求，但是路面结构早期损坏的情况屡见不鲜。有公路专家感慨地说：我们只引进了国外先进的设备和材料，而没有引进先进的路面结构设计理念。

就国内已建成通车的高速公路的路用效果来看，京津塘高速公路是比较好的，这条路1992年全线通车，其沥青砼面层厚18～23厘米，下面层为8～11厘米的沥青碎石，孔隙率大于10%，有一定的透水作用。

笔者最近获悉，目前在建的河南省许（昌）平（顶山）南（阳）高速公路沥青砼路面结构作了重大变更，原设计为4㎝抗滑表层+6㎝Ⅰ型中粒式中面层+6㎝Ⅰ型中粒式下面层，经过专家论证后变更为4㎝改性沥青AC-13细粒式表面层+6㎝AC-20Ⅰ型中面层+11㎝沥青碎石（ATPB）排水层（路基全宽）+乳化沥青稀浆封层，为了保持路面设计

标高不变，将基层减了5㎝。这样的变更设计，较好的体现了路面结构排水加防水的思想，预计可以满足路面防治水损害的需要。

五、几点建议

1、在修订有关公路路面设计规范时，对年降雨量大于250㎜的地区修建二级以上公路时，强调必须进行路面结构内部排水设计。

2 、未经水泥或沥青处治的碎（砾）石集料，在施工时易出现离析，不易压实稳定，并且易在施工机械行驶下出现推移变形，不宜作为排水基层。推荐使用经水泥或沥青处治的开级配（见表2）碎石集料，其孔隙率宜大于20%。

表2 水泥或沥青处治集料排水基层的集料级配

3、对于多雨地区在建的高速公路，应尽快通过专家论证，完善排水设计，避免有可能造成早期水损害，导致灾难性的后果。

4 、目前我国的热拌沥青混合料设计方法仍为马歇尔法，在实践中存在许多缺陷，但要摒弃它也非易事，建议对用马歇尔设计法确定的沥青用量加以修正。比如对于高速公路沥青砼路面来讲，表面层的沥青用量要增加0.3%左右,这对于增加表面层的密水性、耐久性和防止沥青老化有较大作用；中面层和下面层的沥青用量要减少0.3%左右,这对于增加沥青砼路面的抗车辙能力有较大作用。