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摘要:论述了东疆港区道路沥青路面结构内部积水现象的根源,在分析水损害产生原因的基础上,总结出加强路面结构内部排水系统设计是增强道路路面结构耐久性的重要环节之一。
关键词:水损害 沥青路面 排水基层
1概述
东疆港区是利用疏浚航道弃土人工吹填造陆的半岛,采用真空预压、堆载预压等方法进行地基处理,吹填时间短,美洲路(保税港区段)位于天津港东疆港区内,建成于2007年11月。自道路建成通车后,近一年的时间,出现波浪病害,为查明现状道路路面结构使用及破坏情况。对美洲路(保税港区段)现状道路路面进行探坑检测。
本文根據美洲路探坑的挖掘情况,对道路水损害产生的原因和防治措施进行分析和探讨,为优化设计提供思路。
2美洲路路面结构设计
美洲路道路等级为主干道,计算行车速度为60km/h,道路为双向十车道断面布置。路面结构为沥青混凝土路面,总厚81cm,自上而下依次是:4cm细粒式沥青混凝土(AC-13C)+6cm中粒式沥青混凝土(AC-20C)+15cm密级配沥青碎石(ATB-30)+抗裂土工布+1cm应力吸收层+20cm水泥稳定碎石(5%)+18cm石灰粉煤灰碎石(8:12:80)+18cm石灰土(12%)。其中细粒式沥青混凝土和中粒式沥青混凝土为添加布敦岩天然沥青改性剂的道路石油沥青。路床顶面为8%石灰土,其下为山皮土。
由于工期等客观因素限制,导致两处探坑所在位置的地基处理强度未完全形成时即填筑道路路基。
3美洲路开挖探坑情况
于2010年6月21日-2010年6月24日,在美洲路现状路面的波峰处(探坑一)及波谷处(探坑二),采用人工结合空压机开挖两处探坑。
现状路面结构中,水泥稳定碎石层受水侵蚀,相对而言,探坑一中水稳受水侵蚀程度小,影响厚度小,表面仍具有较高强度,板体性较好;而探坑二受水侵蚀严重,基本该层已呈散体,未形成强度。
图一、二 探坑一、二水稳碎石层受水侵蚀情况
根据美洲路的探坑显示:探坑一的水泥稳定碎石层受水侵蚀程度小,影响厚度约为4cm-10cm,表面仍具有较高强度,板体性较好;而探坑二受水侵蚀严重,水泥稳定碎石层及底基层已呈散体,未形成强度。调查结果表明,路面结构中存在的自由水,是导致结构层成松散状态的主要原因和先决条件,重载的交通荷载是其损害的外部条件。
4水损害成因分析
结构排水能力是沥青路面基层的一项重要指标,是沥青路面耐久性和稳定性的重要保证,水进入路面结构的途径有很多。通过探坑调查分析,水进入美洲路路面结构的主要由以下几种途径:第一,雨水下渗。大气降水是路面结构雨水集聚的重要来源,路面存在一定的积水,水通过沥青面层渗透进入结构层。第二,美洲路道路两侧绿化带的浇灌,种植土中的水渗透进入路面结构。第三,东疆港区为吹填造陆形成的半岛式港区,毗邻外海,地下水位较高,通过路基土粒间孔隙的毛细作用上升产生的水。
对于路面结构水损坏,基本原则是首先是防水,然后是排水。由于半刚性基层排水性差,应尽量减少雨水下渗进入结构。
美洲路路面结构中,水泥稳定碎石顶面施做了透层(PC-2乳化沥青)→应力吸收层(胶粉改性沥青)→土工布→密级配沥青碎石。从探坑挖掘出的防裂土工布及1cm厚胶粉改性沥青应力吸收层完整性好,防止雨水下渗的作用显著。
探坑一显示水泥稳定碎石表面干燥,层底受水浸泡4cm-10cm,其下石灰粉煤灰土及水泥石灰土为潮湿状态,可见主要是因为路基毛细水上升造成的。
5路面结构水损害防治措施
沥青路面水损害产生原因是复杂多样的,很难通过单一技术途径轻易解决。因而,必须从设计角度做好病害前“防”的综合措施。
5.1减少雨水下渗进入路面结构基层
美洲路路面结构中施做防裂土工布及1cm厚胶粉改性沥青应力吸收层。在石灰粉煤灰碎石上铺设1cm应力吸收层,采用环保的废轮胎胶粉改性沥青施做,充分发挥胶粉改性沥青粘度高的特点,有效的起到消减应力和防止雨水下渗的作用。
5.2路面结构边部防水措施
道路两侧施做绿化带,绿化灌溉水对路面结构基层产生侵蚀,可采用防水土工布对路面结构下基层边部进行包裹,以起到防止绿化灌溉水侵蚀路面结构的作用,有效阻挡绿化灌溉水的流入。处理方法详见图六。
5.3设置路面排水基层
在路面结构中设置排水基层,采用沥青稳定碎石(ATPB)做为排水基层,可以有效的阻挡地下水的毛细作用,防止地下毛细水对沥青面层的侵蚀。同时,采用石灰粉煤灰碎石作为半刚性基层材料,可以提高路面结构自身抗水的能力。
5.4在路面结构中设置盲沟
在道路两侧侧石下方路面结构中设置盲沟,可以有效收集渗入开级配沥青碎石中的路面雨水。滞留在路面结构中的自由水通过盲沟中的渗管迅速的排入道路两侧收水井中,可以有效快速的对路面基层中的下渗水经行汇集和排出,降低路面结构的水损程度。
本在道路侧石内侧石灰粉煤灰碎石层内设置盲沟,盲沟中心处设置盲管,盲沟内采用级配碎石回填。
盲沟采用防渗土工布包封,并将防渗土工布与石灰粉煤灰碎石上的抗裂土工布经行绑定,以达到其稳定性。处理方法相见详图1。
图三路面结构边部构造图 图四详图1
6小结
水损害是沥青路面的一种常见病害,它是由于天然降水或地下水通过各种方式进入沥青路面结构层,造成各结构层的组成材料发生结构破坏,强度降低,并进一步造成路面松散、塌陷等破坏。本文通过美洲路探坑揭示的路面结构使用情况,对沥青路面水损害的防治措施加以探讨,对今后优化路面结构设计,提高路面结构防水、排水功能具有参考价值。
关键词:水损害 沥青路面 排水基层
1概述
东疆港区是利用疏浚航道弃土人工吹填造陆的半岛,采用真空预压、堆载预压等方法进行地基处理,吹填时间短,美洲路(保税港区段)位于天津港东疆港区内,建成于2007年11月。自道路建成通车后,近一年的时间,出现波浪病害,为查明现状道路路面结构使用及破坏情况。对美洲路(保税港区段)现状道路路面进行探坑检测。
本文根據美洲路探坑的挖掘情况,对道路水损害产生的原因和防治措施进行分析和探讨,为优化设计提供思路。
2美洲路路面结构设计
美洲路道路等级为主干道,计算行车速度为60km/h,道路为双向十车道断面布置。路面结构为沥青混凝土路面,总厚81cm,自上而下依次是:4cm细粒式沥青混凝土(AC-13C)+6cm中粒式沥青混凝土(AC-20C)+15cm密级配沥青碎石(ATB-30)+抗裂土工布+1cm应力吸收层+20cm水泥稳定碎石(5%)+18cm石灰粉煤灰碎石(8:12:80)+18cm石灰土(12%)。其中细粒式沥青混凝土和中粒式沥青混凝土为添加布敦岩天然沥青改性剂的道路石油沥青。路床顶面为8%石灰土,其下为山皮土。
由于工期等客观因素限制,导致两处探坑所在位置的地基处理强度未完全形成时即填筑道路路基。
3美洲路开挖探坑情况
于2010年6月21日-2010年6月24日,在美洲路现状路面的波峰处(探坑一)及波谷处(探坑二),采用人工结合空压机开挖两处探坑。
现状路面结构中,水泥稳定碎石层受水侵蚀,相对而言,探坑一中水稳受水侵蚀程度小,影响厚度小,表面仍具有较高强度,板体性较好;而探坑二受水侵蚀严重,基本该层已呈散体,未形成强度。
图一、二 探坑一、二水稳碎石层受水侵蚀情况
根据美洲路的探坑显示:探坑一的水泥稳定碎石层受水侵蚀程度小,影响厚度约为4cm-10cm,表面仍具有较高强度,板体性较好;而探坑二受水侵蚀严重,水泥稳定碎石层及底基层已呈散体,未形成强度。调查结果表明,路面结构中存在的自由水,是导致结构层成松散状态的主要原因和先决条件,重载的交通荷载是其损害的外部条件。
4水损害成因分析
结构排水能力是沥青路面基层的一项重要指标,是沥青路面耐久性和稳定性的重要保证,水进入路面结构的途径有很多。通过探坑调查分析,水进入美洲路路面结构的主要由以下几种途径:第一,雨水下渗。大气降水是路面结构雨水集聚的重要来源,路面存在一定的积水,水通过沥青面层渗透进入结构层。第二,美洲路道路两侧绿化带的浇灌,种植土中的水渗透进入路面结构。第三,东疆港区为吹填造陆形成的半岛式港区,毗邻外海,地下水位较高,通过路基土粒间孔隙的毛细作用上升产生的水。
对于路面结构水损坏,基本原则是首先是防水,然后是排水。由于半刚性基层排水性差,应尽量减少雨水下渗进入结构。
美洲路路面结构中,水泥稳定碎石顶面施做了透层(PC-2乳化沥青)→应力吸收层(胶粉改性沥青)→土工布→密级配沥青碎石。从探坑挖掘出的防裂土工布及1cm厚胶粉改性沥青应力吸收层完整性好,防止雨水下渗的作用显著。
探坑一显示水泥稳定碎石表面干燥,层底受水浸泡4cm-10cm,其下石灰粉煤灰土及水泥石灰土为潮湿状态,可见主要是因为路基毛细水上升造成的。
5路面结构水损害防治措施
沥青路面水损害产生原因是复杂多样的,很难通过单一技术途径轻易解决。因而,必须从设计角度做好病害前“防”的综合措施。
5.1减少雨水下渗进入路面结构基层
美洲路路面结构中施做防裂土工布及1cm厚胶粉改性沥青应力吸收层。在石灰粉煤灰碎石上铺设1cm应力吸收层,采用环保的废轮胎胶粉改性沥青施做,充分发挥胶粉改性沥青粘度高的特点,有效的起到消减应力和防止雨水下渗的作用。
5.2路面结构边部防水措施
道路两侧施做绿化带,绿化灌溉水对路面结构基层产生侵蚀,可采用防水土工布对路面结构下基层边部进行包裹,以起到防止绿化灌溉水侵蚀路面结构的作用,有效阻挡绿化灌溉水的流入。处理方法详见图六。
5.3设置路面排水基层
在路面结构中设置排水基层,采用沥青稳定碎石(ATPB)做为排水基层,可以有效的阻挡地下水的毛细作用,防止地下毛细水对沥青面层的侵蚀。同时,采用石灰粉煤灰碎石作为半刚性基层材料,可以提高路面结构自身抗水的能力。
5.4在路面结构中设置盲沟
在道路两侧侧石下方路面结构中设置盲沟,可以有效收集渗入开级配沥青碎石中的路面雨水。滞留在路面结构中的自由水通过盲沟中的渗管迅速的排入道路两侧收水井中,可以有效快速的对路面基层中的下渗水经行汇集和排出,降低路面结构的水损程度。
本在道路侧石内侧石灰粉煤灰碎石层内设置盲沟,盲沟中心处设置盲管,盲沟内采用级配碎石回填。
盲沟采用防渗土工布包封,并将防渗土工布与石灰粉煤灰碎石上的抗裂土工布经行绑定,以达到其稳定性。处理方法相见详图1。
图三路面结构边部构造图 图四详图1
6小结
水损害是沥青路面的一种常见病害,它是由于天然降水或地下水通过各种方式进入沥青路面结构层,造成各结构层的组成材料发生结构破坏,强度降低,并进一步造成路面松散、塌陷等破坏。本文通过美洲路探坑揭示的路面结构使用情况,对沥青路面水损害的防治措施加以探讨,对今后优化路面结构设计,提高路面结构防水、排水功能具有参考价值。