浅谈城市道路与桥梁的防水问题

马永军

（内蒙古交通职业技术学院，内蒙古 赤峰 024000）

浅谈城市道路与桥梁的防水问题

马永军

（内蒙古交通职业技术学院，内蒙古 赤峰 024000）

近年来由于我国城市道路和桥梁的大量兴建，对城市道路和桥梁结构防水技术的研究已提到议事日程上来.主要针对城市道桥漏水，导致道桥结构腐蚀严重，从而影响道路和桥梁的安全度和耐久性.目前我国大部分道路工程在设计过程中均考虑了防水措施，如：改善面层粒料级配(将沥青碎石混合料改进为沥青混凝土)，并做乳化沥青下封层等.从使用情况来看，随着使用期的增长，面层逐渐开裂，雨水渗入，在车辆的反复碾压下出现松散、积泥现象，最终使路面遭到破坏.因此，当前关注和提高道路路面的防水、排水能力是极为重要的.在道路工程建设中，使用复合防水卷材不但能够保证道路工程防水质量、同时还能加快工程施工进度，大大地降低了建设单位的使用投资，也可以产生良好的社会效益与经济效益.

城市道路；桥梁结构；防水技术

1 绪论

1.1 前言

众所周知，自20世纪80年代中期，由于我国城市道路和桥梁的大量兴建，对城市道路和桥梁结构防水技术的研究已提到议事日程上来.目前我国大部分道路工程在设计过程中均考虑了防水措施，如：改善面层粒料级配(将沥青碎石混合料改进为沥青混凝土)，并做乳化沥青下封层等.从使用情况来看，随着使用期的增长，面层逐渐开裂，雨水渗入，在车辆的反复碾压下出现松散、积泥现象，最终使路面遭到破坏.因此，当前关注和提高道路路面的防水、排水能力是极为重要的.近年来，道路路面防水的基本思路是在沥青面层中加入土工织物以增强其抗渗水能力；通过改善集料的级配组成使路面基层具有透水能力，通过水力计算确定排水基层厚度；合理配置基层结构，建立完善的渗入水排出通道，从而解决防渗水问题.美国、日本和西欧等国家对城市道路和桥梁防水问题十分重视，明确规定城市和公路桥梁必须设置防水层，并从结构类型、面层材料、防水技术、施工方法、设计年限、使用性能、维修费用等方面做出了详尽的规定.但前些年我国的城市桥梁结构防水尚未形成一套完整的防水标准和施工规程，特别是适合于评价和选用桥梁桥面柔性铺装防水材料的试验手段和性能指标，且由于不少桥梁不做防水或防水不利造成桥面渗水、钢筋锈蚀、铺装层剥落、碱骨料反应及混凝土胀裂等严重的损坏问题，极大地影响着桥梁结构的耐久性和正常使用寿命，以及行车的舒适性和安全性.因此，需要在工程实践中不断加强对城市道路和桥梁结构防水问题的研究，有效地促进工程防水质量，以提高城市道路和桥梁结构的耐久性.此外，加强国内及国际间城市桥梁结构防水技术的学术交流，不断搜集和了解国外相关技术的发展动态，总结正反两方面的经验教训，树立技术创新观念，重视城市道路和桥梁防水技术的标准化建设，发挥科研、材料、设计、施工、管理等各方面的积极作用.与此同时，亦应关注城市桥梁结构防水技术的最新发展和尚有争议的一些问题，通过探讨和交流,进一步促进我国桥梁防水技术的发展.

1.2 国内外研究现状

关于桥面防水问题，丹麦早在20世纪20年代就开始进行研究，美国、英国、法国、德国和日本等国也在上个世纪50、60年代对此问题进行了广泛的研究，并取得了不少成果，尤以英国最为系统和全面.这些成果已成为现今欧美混凝土桥面防水设计的原则.[1]我国由于各种原因，至今尚无关于桥面防水的材料、设计和施工技术等规范.目前，国内大多数桥面防水的材料选择往往与生产厂家的推销和宣传有关，而设计则取决于桥梁工程师个人的经验，因此导致桥面的防水屡屡发生一些工程质量的问题.改性沥青防水材料自上世纪60年代初在意大利、法国、荷兰等国开发应用以来，美国、日本和西欧等国开始对桥梁防水问题逐渐重视并明确规定城市和公路桥梁必须设置防水层.[2]西欧十一国不但对聚合物改性沥青卷材制订了各自的标准，随着应用推广，还制订了联合标准，对结构类型、面层材料、防水技术、施工方法、设计年限、使用性能、维修费用等做了详尽的规定.1972年7月，世界经济合作组织的14个国家联合就“混凝土桥面防水”发表了一份研究报告，报告中总结了各个国家桥面防水状况和采取的防水方式，对其成员国采用的桥面防水层进行了系统研究，并提出了一些检测防水材料的具体标准.到目前为止，发达工业国家基本上完成防水材料产品结构的调整，并实现了材料生产工艺技术的系统开发、生产装备的自动化、应用技术的配套，以及市场管理、制度法规相对完善等等.

我国自上个世纪80年代后期，开始重视桥面防水技术.目前，我国的桥梁防水层主要为：北京地区采用厚4mm的热熔法APP改性沥青桥面专用防水卷材，而南方各大城市采用厚1mm的聚合物改性沥青桥面防水涂料.[4]从这两类比较流行的桥面防水材料的实际工程实例来看，均存在不同的缺陷.APP改性沥青防水卷材沿用建筑屋面防水卷材的做法，由于厚度偏厚，过多的沥青在水泥砼面板与沥青铺装层形成润滑作用，导致高温下层间抗剪强度不足，使沥青铺装出现滑移、脱落等病害.聚合物改性沥青桥面防水涂料易于施工，但由于涂层太薄，在沥青混凝土摊铺时容易受到损坏，从而影响防水效果.

1993年颁布的我国现行《城市桥梁设计准则》(CJJ11-931)规定，城市桥梁钢筋混凝土桥桥面是否另设防水层，视桥梁结构的型式而定：“桥面系产生负弯矩(悬臂梁、连续梁、刚架，及连续板和大挑臂板等)，桥面顶面产生拉应力，则全桥面（包括车行道和人行道部分）均须设置柔性防水层；若上部构造为双向预应力混凝土结构，在设计荷载下，主梁上缘及桥面板上缘（纵、横向）不产生拉应力，则可只设铺装，不另设防水层.规定具有钢筋混凝土桥面的钢筋，全桥面应设置柔性防水层.规定柔性防水层可用饱浸沥青料的卷材，以3～4层沥青料逐层粘贴构成.”20世纪80年代以来，我国各大、中城市日益重视城市桥梁结构防水技术并进行专题研究.[5]通过研究分析表明，城市桥梁防水主要存在3个问题：一是桥梁设计问题，表现在铺装设计不合理和受力薄弱环节未做防水（承受负弯矩支点）以及桥梁结构防水设计不合理造成的问题；二是防水材料问题，主要是缺少桥梁专用的防水材料；三是施工环节，防水施工质量尚未形成统一的操作规程和验收标准，缺少专业的桥梁工程防水施工队伍.

2 城市道路防水的技术措施

2.1 道路工程施工中的防水技术措施

2.1.1 提高道路的防、排水能力

提高阻止雨水和雪水渗入的能力，就要采用在粗粒式沥青混凝土上设土工布防水层这种方法，土工布防水层要采用二油一布的形式.由于各种原因所产生的水和雨水、雪水渗入到面层以后，要使其迅速排出，这需要增强基层综合排水能力，要求基层有足够的孔隙率以供排水之需与建立完整的排水通道.通过调整水泥稳定碎石基层混合料的级配组合，使它不但能够满足作为受力基层的力学性能，而且具有足够的排渗入水能力.建立排水通道，在水泥稳定碎石下加设级配碎石层，让从水泥稳定碎石基层渗下来的水能够及时排出路面.

2.1.2 使用土工布防水层

乳化沥青防水层虽然能有效地提高路面的防渗能力，但是随着时间的推移，网裂等病害出现在路面上以后，乳化沥青防水层也就丧失了它的作用.在粗粒式沥青混凝土与细粒式沥青混凝土的中间加设土工布防水层，把沥青混凝土面层做成“有机玻璃”的形式，可以有效地提高面层的抗裂能力，使防水层的有效性得到保证.下乳化沥青层的作用是填充粗粒式沥青混凝土的表面空隙，能够保证粗粒式沥青混凝土粘结密实牢固.由于粗粒式沥青混凝土表面已经相当平整并且已经有了沥青，所以下乳化沥青层的乳化沥青用快裂型比较适宜，同时这样也有利于随即铺设土工织物.土工织物采用的纤维织物最好是结构比较稀的那种，这样既能保证上下层乳化沥青形成一体，又具有“加筋”性能，防止面层网裂.

在下乳化沥青层与土工织物铺设完后，要随即用慢裂型乳化沥青撒布，这样能够保证整体性和防水性及与随后要铺设的细粒式沥青混凝土的结合.20～40分钟后撒中砂或者石屑，使上下乳化沥青层有效结合，包裹土工织物并让砂粒嵌入土工织物孔内.

2.1.3 采用透水性的水泥稳定碎石基层

高速水泥稳定碎石的级配，应在组成级配试验时充分考虑到排水性的要求，总的原则是在级配符合基层施工规范要求的同时，还要作如下调整：减少4.75毫米以下的细料（<10%），集料要选用洁净并坚硬耐久的碎石，其压碎值不大于30%，最大粒径20cm或25cm并且不超过层厚的2/3，使级配的基础渗透系数>300m/d，要作变水头或者常水头试验，以确保其可靠性.

2.2 道路防水构造和施工

2.2.1 道路防水构造与操作要点

道路防水构造由路面板、找平层、粘结层、防水层、保护层、路面铺装层组成.钢筋混凝土路面板质量的好坏，直接影响到公路的使用寿命，因此要提高和加强混凝土的自防水能力，提高混凝土的密实性，减少混凝土孔隙率.同时混凝土的强度要高，并且耐酸碱腐蚀，抗冻性好，要避免外加剂引起的混凝土温度干缩变形.路面板上要做水泥砂浆找平层，防水层采用复合防水卷材，用掺15%的聚乙烯醇胶液的水泥素浆作粘接剂，在潮湿的基层上就可以施工，能和水泥材料在凝固过程中直接粘合，粘结密实牢固.铺装钢筋混凝土桥路面，厚度要控制在100mm内，浇注完后，表面用稀浆封层，以提高路面的磨耗性与防水性.找平基层应压实、平整牢固，表面清洁干净，用2m直尺检查基层与直尺间的最大空隙不应超过5mm，并且每米内不得超过一处.基层不得有疏松、空鼓、尖凸、脱皮、凹陷和起砂等现象，不得有明水，阴阳角处要做成半径为200mm的圆弧或者135°钝角.

2.2.2 水泥胶粘剂和聚氨酯密封胶的配置

水泥胶粘剂的配置：配置掺15%聚乙烯醇胶液的水泥时，要先用水把水泥浸透，然后按比例加入聚乙烯醇胶液，搅拌均匀，制备的水泥胶粘剂要求没有沉淀、凝块和离析现象如果气温较高、基层吸水率大时，需多加水使水泥胶粘剂稀些；当气温低、基层比较潮湿时，制备的水泥胶粘剂也相应的稠些.聚氨酯密封胶的配置：采用的双组分聚氨酯密封胶按规定以1∶1.5的比例混合搅拌均匀，用于涂刷流水口、收缩缝和卷材收头等节点细部构造.

2.2.3 复合防水卷材的使用

复合防水卷材最好在5～25℃、风力5级以下铺贴，在施工过程中，要做好防雨措施.施工后的卷材接缝和收头部位最好用袋状松散重物压好，以防被风刮起.为防止卷材变形起鼓，气温较高时要注意洒水养护降温.卷材的搭接宽度不得小于100mm，上下两层与相邻两幅卷材的接缝需错开1/3～2/3宽，并且两层卷材不得相互垂直粘贴.

3 桥面铺装防水施工技术

3.1 桥面防水涂料的优选

3.1.1 聚氨酯弹性防水涂料

以聚氨脂为主体，配合其他材料组合而成，固化后形成富有弹性的橡胶状防水层.其优点是耐高温、涂料自身的防水性能好，耐老化性能好;缺点是对基层干燥度的要求高，与沥青混合料的亲和性差，易出现层间分离，致使沥青铺装脱落，而且造价较高.因此，无论是从防水效果，还是从使用成本来看都不足取.

3.1.2 环氧胶乳防水涂料

为环氧树脂乳液和氯丁胶乳的混合体.其特点是与水泥混凝土的亲和性好，有延展性，造价适中;但与沥青混合料的亲和性差，易出现沥青混凝土的拥包、脱落.可以用作边梁外侧的涂层以及下部结构的防水涂层.

3.1.3 阳离子氯丁胶乳沥青防水涂料

主要成分为氯丁胶乳、石油沥青和水以及配套材料.对基层的干燥度要求低，能适应气温较低季节施工，雨季施工时必须在施工后10h内无雨，否则应补涂.目前这种材料的耐高温性能稍差，对水泥混凝土面层的附着力不够稳定，而且完全人工操作，施工工期较长.

3.1.4 聚合物沥青桥面防水涂料

该产品是以复合离子型乳化沥青、橡胶、树脂改性剂为主要原料构成的单组分水乳型防水涂料.其特点是与水泥混凝土及沥青混合料表面的粘结均非常牢固，耐高低温，160℃高温不流淌，不起泡、不滑动;-20℃不开裂，在热沥青混合料摊铺后，可以软化与其粘结，粘结强度高，耐久性能好，冷施工、操作安全简便、施工速度快，成膜时间快，1h可以表干，12h后可以进行铺筑沥青混凝土，能适应快速施工，而且价格比其他品种的涂料都便宜.

3.1.5 PC橡胶防水卷材防水层

该产品具有较好的粘结强度，即可以自粘又能与混凝土表面进行粘结，还能与沥青混合料牢固地粘结.可以做成lmm以下的薄膜粘结到基面上.其低温性能优异，在-40℃温度下1h绕Φ10mm金属丝对折无裂纹.而且施工速度快，铺设1h以后即可通行.但这种材料目前尚未大量地使用，积累的资料还不多.

3.2 桥面防水涂料的施工要点

(1)防水涂料施工对水泥混凝土铺装的要求是必须达到强度指标，牢固、密实，任何防水材料都必须涂在合格的基层上，表面必须平整、粗糙，不能有钢筋等尖锐突出物，并且无垃圾、无浮灰、无松散、无浆皮、无污染.对于乳液类型的涂料，可以用水冲洗桥面，待基本干燥、无积水后即可施工，对湿度大的部位可以用强力吹风机或空气压缩机吹干.

(2)防水涂料自身的性能是保证防水效果的关键，必须保证在沥青混合料与水泥混凝土之间起到牢固的粘结作用，材料本身必须满足在160℃高温下不流淌的要求.所以，必须选择优质的防水材料.

(3)对于乳液类型的防水涂料，高温天气施工应避开中午，以避免形成气泡，一旦形成气泡，应立即进行处理，弄平后不影响粘结力.

(4)收水口部位及阴阳角处应作特殊处理.

(5)在防水层未完全干透之前，禁止行人车辆通行.在摊铺沥青混合料时，应及时检查被损坏的部位并立即修补.

4 结论

掌握道路和桥梁防水构造，提高道桥防水技术，已经是未来道桥工程建设发展的必然趋势.抓好道路防水技术的施工要点，是保证道路使用寿命的重要手段.在道路工程建设中，使用复合防水卷材不但能够保证道路工程防水质量、同时还能加快工程施工进度，大大地降低了建设单位的使用投资，也可以产生良好的社会效益与经济效益.桥梁必须设置完善的防水系统，在保证桥面质量的基础上，还必须设置防水层，合理选择桥面防水材料，正确地进行防水施工，严格控制防水施工的质量.同时必须设计防水型的伸缩缝，对帽梁顶部、边梁外侧以及下部结构水位浮动部位，都应当考虑防水问题，并控制好安装质量，以防止雨水对混凝土的侵害.只有形成良好的防水系统，才能保证桥梁的使用寿命.目前我国的道路防水技术还不是那么尽如人意，希望通过这些年的不断研究与总结，我国未来的道路防水技术能够快速地迈上一个新台阶，同时也告诫施工单位，在现有道路防水技术水平的条件下，要充分重视起道路防水技术的施工要点，为我国长寿命道路的建设负起责任.

〔1〕穆祥纯.城市桥梁结构防水技术的研究和应用.第十四届全国桥梁结构学术大会论文集[J].同济大学出版社，2002.

〔2〕穆祥纯.我国城市桥梁结构防水技术综述[J].中国建筑防水,2001（2）.

〔3〕余荣安,余爱飞.道路防水技术及检测施工[J].交通世界,2009(19).

〔4〕杨良明,周冬华.道路及桥梁卷材防水设计与施工技术探讨[J].施工技术,2004(9).

〔5〕王斐峰,魏茂林,邓学钧.重载道路桥梁桥面防水试验研究[J].特种结构,2005(2).

U418.5+4；U443.33

A

1673-260X（2011）08-0215-03