半刚性基层沥青路面排水设计意义与方法

摘要：沥青路面的早期水损坏，是目前国内大部分道路所面临的普遍问题，尤其是以二灰稳定粒料和水泥稳定粒料所组成的半刚性基层，受其特性的影响，一定程度上加剧了沥青面层水损坏的产生。对于半刚性基层沥青路面来说，完善、细致的排水设计，是减少路面水损坏的重要手段。

关键词：半刚性基层；水损坏；排水设计

Abstract: the early water of the asphalt pavement damage, is the present domestic most of the problems

1 前言

半刚性基层沥青路面结构，是我国公路与城市道路建设中，应用最为普遍的一种路面结构形式。然而，随着对半刚性基层认识的不断加深，半刚性基层沥青路面结构的诸多不足之处也逐渐暴露出来，尤其是对沥青面层结构早期水损坏的不良影响，一直是道路建设者所关注的重点问题。

2 半刚性基层易导致水损坏主要原因

沥青路面结构的水损坏，主要是由于水渗入至结构层内部后，在温度及车辆荷载的作用下，对沥青与矿料之间的粘附性产生影响，造成了沥青与矿料剥离，致使沥青混合料强度降低，进而产生结构破坏[1]。

一般认为，致使路面发生水损坏，存在内、外两类因素。外在因素主要是降水量、交通量、车辆荷载等；内在因素主要是沥青路面结构设计与施工控制、沥青与矿料间的粘附性、路表及结构层内部的防水、排水等[2]。

半刚性基层所具有的某些特性，使沥青路面具有发生水损坏的内在可能，当外界条件不利时，往往会加速沥青路面水损坏的产生，主要表现在以下两个方面：

2.1 半刚性基层的干缩开裂性

半刚性基层具有较强的干缩性和温缩性，容易引起沥青面层的开裂，这就给外界水进入沥青层提供了通道。如不能对面层裂缝进行及时处理，外界水将不断侵入到沥青路面结构层内部，并对沥青与矿料产生影响，这是半刚性基层容易引起沥青路面结构水损坏的重要原因之一。

2.2 半刚性基层的不透水性

半刚性基层结构往往比较致密，透水性能差，由沥青面层渗入至结构层内的水分，往往会长时间的滞留在沥青面层与基层的结合面上，在车轮荷载的作用下，自由水会形成高压水流，导致路面唧浆、坑槽、车辙的产生，造成沥青路面损坏。

3 减少半刚性基层沥青路面水损坏的主要措施

目前，在应对半刚性基层沥青路面水损坏问题中，道路设计、施工时，一般采取以下几种措施：

（1）对半刚性基层结构的无侧限抗压强度上限进行控制，并通过增设应力吸收层等结构，减少路面裂缝的产生；

（2）增加沥青面层压实度，减小孔隙率，防止外界水由面层渗入至结构层内部；

（3）在沥青混合料中掺加抗剥落剂，来提高沥青与矿料之间的粘附性；

（4）对道路及路面结构层内部进行必要的防水、排水设计，使渗入结构层内的水分尽快排出。

4 道路排水设计的意义

上述几种措施中，前三种措施是以防止水分渗入以及增强沥青混合料抗剥落性能为主，在道路设计、施工中采用较多，对减少沥青路面水损坏也起到了一定作用。

然而，对于沥青路面来说，彻底隔绝水的进入几乎是不可能的。通过大量调查也发现，一旦有水渗入并滞留在结构层内部，即使沥青混合料内掺加抗剥落剂，滞留在结构层内的水在车辆荷载的长期作用下，同样会使沥青和矿料产生剥落现象，造成水损坏[2]。因此，完善的防水、排水设计，对防治半刚性基层沥青路面结构的水损坏，具有更为重要意义。

目前，在道路设计、施工中，对于路表排水系统较为重视，而对于路面结构内部的防水与排水设计，重视程度不足，致使水分渗入结构层内部后不能及时排除，造成水损坏。

因此，针对路面结构的防水和排水，尤其是一些边缘部位的细节设计，应该在道路设计与施工中给以更多的关注。

5 路面结构排水设计

5.1结构层内部排水

路面结构层内部排水，主要通过设置排水基层来实现。排水基层通常设置在半刚性基层与沥青面层之间，一般由级配碎石基层或沥青碎石等透水性能较好材料组成。

为防止排水基层内的积水继续向下渗入，在半刚性基层顶面必须设置下封层。下封层不仅能够保护基层表面不被水冲刷破坏，而且能够在排水基层下形成相对光滑表面，有利于水向外排出[5]。

5.2结构层边缘排水

路面结构边缘往往存在纵向缝隙，水分很容易通过这些部位渗入到结构层内部，而路面边缘往往是积水汇集区域。因此，结构层边缘应具有完善的排水系统，对渗入结构层内的水分进行收集，并迅速排出至道路之外。

路面结构边缘排水，一般是在路面结构边缘设置纵向集水管或碎石盲沟，并通过一定间距的横向排水管将积水排出至路基之外。

目前，路面结构边缘多采取“埋入式”路缘石，路缘石基础采用水泥砂浆或豆石混凝土等透水性较差材料，致使渗入路面结构内部水分汇集到路面结构边缘时，被路缘石阻挡，不能迅速排出，而滞留在边缘部位。因此，应对路缘石及基础设计进行优化，尽量采取透水性较好材料，并与路面排水层或边缘排水设施相结合。

路面边缘排水示意图

5.3道路的细节设计

道路分隔带、土路肩、人行道等部位，同样是容易引起水进入路面结构层的重要部位，因此，在路面结构排水设计中，应对这些部位进行更为细致的考虑。

5.3.1道路分隔带排水

道路分隔带，除具有分割车辆功能之外，一般也作为绿化设施带使用。无论是大气降水还是绿化浇灌用水，都会由填土渗入至沥青结构层内部，因此，对于分隔带内的防水和排水设计也很重要。

隔带排水，首先应从防水设计入手。一般采取对填土表面封闭防水和结构层外边界封闭防水两种措施。

填土表面封闭防水，可以通过设置渗透性较低的材料或铺装结构，来阻止外界水进入分隔带填土内，减少水向结构层内渗入。同时，可以在隔离带内摆放花盆、树池桶等设施，实现道路绿化效果。

结构层外边界防水，是通过在填土与路面结构交界面上，设置一层防水材料（如：防渗土工布，防水沥青等），并于半刚性基层顶面的下封层结成一体，阻止隔离带填土内的水进入结构层内部。

在雨量不大地区，隔离带填土的底部，可铺设一层碎石排水层，作为隔离带内贮水与排水使用。在雨量较大路段，隔离带内还应设置盲沟或集水沟，对进入中央分隔带内的积水进行收集，并每隔一定距离设置横向排水支管，将积水排至路外。

中央分隔带排水示意图

5.3.2人行道排水

目前，大多数城市道路中多采取了透水人型行道结构。透水人行道对于提高降水资源的利用，改善雨天行走舒适性起到了一定作用。但当透水人行道结构下的土层的透水性较差时，水分不能及时进入土壤中，而积存在透水结构中，造成路面结构边缘处的积水。

对于土壤透水能力不强时，应在透水人行道与沥青路面结构间设置纵向碎石盲沟，将不能及时渗入土壤内的积水进行收集，并在道路雨水口处将积水排至雨水口内。

人行道排水示意图

5 结语

半刚性基层对沥青路面早期水损坏所带来的不利影响，国内道路建设者已有了广泛共识，针对半刚性基层的使用问题，也展开了激烈讨论。然而，半刚性基层同样有着其难以替代的性能优势，仍是国内道路建设中广泛使用的基层材料，因此，完善的排水系统，精心的细节设计，对于降低半刚性基层沥青路面的水损坏，有着更为重要的实际意义。

参考文献

徐世法，季节，罗晓辉，高建立. 沥青铺裝层病害防治与典型实例，ISBN 7-114-05439-4.

沙庆林. 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防，ISBN 7-114-03856-9.

沙庆林. 高等级道路半刚性路面，ISBN 7-112-01765-3.

姚祖康. 公路排水设计手册，ISBN 7-114-04094-6.

伏永凯. 沥青路面的防水问题[J].中国建筑防水，2004（12）：31-33.

作者简介：聂长文（1979-），男，北京人，工程师，从事城市道路与公路设计工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。