高速公路沥青混凝土桥面排水技术探析.pdf

第9 期 2 0 o 6 年9月 广东 土木 与建筑 CUA NGD ONG ARCHI I C T URE CI V I L EN GI NE ERI NG N o 9 S E P 2 0 o 6 高速公路沥青混凝土桥面排水技术探析 尹智斌 ( 湖南省路桥 集团公司 湖南长沙 4 1 0 0 0 4 ) 摘要： 分析水对高速公路路面的破坏性影响及桥面铺装层排水设计的重要性， 并时桥面表面和桥面铺装层的 排 水技术进行探 讨 对 目前 高速公路 沥青混凝土桥 面防排水设计提 出几点建议 。 关键词 ： 高速公路 ；沥青混凝 土；桥面 ；排水技 术 1 引言 随着 高速公路的发展和交通量的迅速增长 ， 高 速公路桥梁的维修与加固问题也越来越突出， 据调 查显示， 已建高速公路桥梁的主要损坏方式并非结 构损坏 而是桥面铺装系统 的破坏 其中以桥面铺装 层阁积水造成的损害为主。其原 主要如下 ： 表 面排水不畅， 排水时间长； 排水设施的设计和施1 _ 存在明显的缺陷 ， 导致部分表而积水无法经泄水 口 排 ： 高速公路桥面泄水孑 L 为水平放置的直角弯 头式矩形铸铁管， 进水 口位于外侧护栏座边缘 ， 桥面 水可从泄水孑 L 排除 ， 但桥面渗入水则无法排除 ； 桥 面排水管设计间距不合理 ， 不仅造成= I ： 程浪费 ， 而且 给桥梁施_T和沥青混凝土桥面摊铺带来很 大不便。 由于直角弯头式泄水管在纵 向上每隔约 4 e ra就成 为一隔断点 且沥青混凝土通常无法摊铺碾压到边。 随着 J T J 0 1 8 9 7 公路排水设计规范 的执行 ， 在桥面设计巾专进行防排水设计 ， 并增加 了防水 层和桥面边缘排水 系统 ， 使早期的水损坏大为减少 ， 取得 r一定的成功经验 为此加强桥面铺装 的排水 设计与施工已引起工程技术人员的重视。 2 水对高速公路桥面铺装层的影响 2 1 造成桥面铺装层的损坏 从而影响桥面的使用 性能 缩短其使用寿命 。 ( 1 )桥面表面排水不畅， 延长了路表水渗入沥青 混凝土铺装层的时间。即使在降雨时间相对较短的 情况下 。 降雨量过大也易使沥青? 昆凝土铺装层内部 孑 L 隙水饱和 最终形成桥面表面积水， 从而使桥面沥 青混凝土铺装层强度降低和承载力下降。 ( 2 )水分通过桥面接缝 、 裂缝或沥青混合料的空 隙渗入 到桥面铺装结构内部 ， 这样部分水不能及时 排除 ， 使沥青混凝土桥面铺装层长期处于饱水状态。 在车辆 高速行走的作用 下， 必将产生较大的孔隙水 压力和流速水流 ， 从而加速桥面铺装的损坏。 ( 3 )由于桥面铺装层的表面排水和结构层 内排 水不畅 ， 加上车辆 、 温度等闲素 的综合影响 ， 加速了 沥青混凝土层的剥落 、 坑洞 、 松散等早期损坏 。 ( 4 )桥面雨水滞留时间长 还会下渗到桥面铺装 层 ， 进一步渗透防水层至桥面结构 ， 影响桥面铺装层 的强度和稳定性 ， 加速其损坏 ， 甚至使桥面结构及主 梁内的钢筋因渗水而锈蚀 ， 缩短桥面的使用寿命。 2 2 对高速公路行车安全的影响 如果沥青混凝土桥面铺装层 的水不能迅速、 有 效地排除 ， 在路表面就会形成一层薄水膜甚至积水， 高速行驶的车辆通过水膜时 会 因路 面抗滑性能差 而无法正常刹车和容易产生侧滑。加上车辆的高速 行驶又会 使桥 面积水溅起雾化而影响驾驶员的视 线 车辆后则凶轮胎的吸附力作用而形成水幕， 严重 遮挡后续驾驶员 的视线 ， 大大降低了安全行驶系数， 成为雨天交通事故频发的重要 冈素。 3 桥面表面排水 为了迅速把降落在桥面上 的降水排除出去 ， 防 止桥面积水而影响行车安全 ， 并尽量减少 渗入桥面 铺装结构层的 自由水 ， 确保公路的正常运 营和交通 安全 必须在桥表面设置排水措施 。在桥 面表面排 水时 ， 水 的汇流和集中排放需要一定的时间， 这样就 会在过水断面内形成积水 ， 如积水量过大 则过水断 面内的水会侵入桥面 ， 影响桥面行车 ， 达不到桥面排 水效果。对于高速和一级公路桥面 ， 汇流过水断面 45 维普资讯 2 o o 6 e 9 月 第9 期 尹智 斌： 高 速 公路沥青混 凝土桥面 排水 技术探析 S E P 2 o o 6 N o 9 内的水面只能覆盖行车道边缘之外的部分 ， 以保证 右侧行车道不发生积水 。 较有效的桥面排水措施有 ： ( 1 ) 保证足够的车行道坡度， 使桥面水迅速排除 ， 同时设置足够的纵坡， 满足合成坡度的要求； 使表面 水汇流至边缘侧角形沟或浅碟形边沟 ， 再经一定数 量 的泄水管集 中排放 。边沟做成同向纵坡 泄水管 通常埋置在护栏座底下， 泄水管上半部露出桥面， 进 水 口外套一排水篦子 。 下半部与桥面 内部纵向集水 盲沟( 外包渗水土工布 ) 相接 ， 既便于摊铺碾压 ， 叉可 排除表面水和渗入水。 ( 2 ) 如主梁采用了梁或护栏底梁为悬臂梁可采 用在桥边缘设纵向盲沟内设集水管，间隔一定距离 设集水井， 汇集表面水和盲沟集水 ， 采用垂直泄水管。 ( 3 )护栏底设漫流泄水孔排水 ， 边缘 内部设纵向 排水暗沟。 通常还可在泄水孔外侧设排水边沟 ， 把水 排入墩台处的竖向泄水管 ( 4 )由于 已渗入面层的水难 以排出。 最终引起面 层破坏， 国外主张使用不透水或密实的磨耗层 ， 如采 用常用的沥青或水泥混凝土路面而不设 防水层( 树 脂沥青 、 沥青浆封层和罩面) ， 则要求使用密级配沥 青混凝土或将其表面作防水处理 。 既有利 于表面水 的排除， 也可防止水进入桥面结构内部 。 ( 5 )考虑行车安全 对于局部无足够合成坡度面 层避免积水的路段 ， 可不在桥梁表面设置防水层 ， 而 可采用多孔沥青混凝 土铺装 ， 但需注意避免沟槽 积 水并增设出水 口。 4 桥面铺装层内部排水 降落在桥面表面的雨水会通过两层空隙裂缝和 接缝下渗至铺装层 内部结构 ， 因无法向下或两侧迅 速渗排而长时间积滞在内。桥面结构层排水设计是 要及 时排除渗入桥面铺装结构层 内的积水 否则将 会侵蚀钢筋而影响桥梁的耐久性而造成破坏 ， 因此 应在铺装结构层内设置防水层 ， 采用有效的排水措 施将渗入到防水层上桥面结构 内的水分迅速排除到 结构 以外 ， 以改善桥面使用性能 ， 延长使用寿命。 桥面内部排水设计采用防排结合的原则， 一方 面在桥面铺装层下设置防水层 ， 以减少下渗水对主 梁的破坏 。防水 层可采用沥青封层或 F Y T防水层 等， 根据实际情况选用 ， 另一方面可通过设置桥面 内 部排水设施迅速排除被围困的 自由水。 桥面内部排水设施应与桥面表面排水设施形成 4 6 一 套完整的排水系统 ， 出水 口设施设 置应相互衔接 以免重复 。 桥面 内部排水设施 的设置不得影响桥面 铺 装的使用性能 ， 且便于施工。 铺装层 内的渗入水较难排出 。 目前尚无十分 有 效的措施 。 要彻底解决该问题就必须从材料着手 ， 如 采用排水性铺装层和边缘盲沟排水系统等。 ( 1 )沿桥护栏桥面边缘设纵 向碎石盲沟 ， 渗入桥 面铺装层 内的水沿桥面结构层的层间孔隙靠横坡横 向流入由透水材料组成 的盲沟 ， 再 由相隔一定距 离 布设 的横 向或垂直出水管引出桥面。沥青混凝土铺 装层边缘纵向碎石盲沟类似路面边缘排水系统 ， 盲 沟碎石填料规格要满足一定的级配和渗透系数的要 求 ， 边缘盲沟泄水 17 1 应尽量与表面泄水 I： I 一致 ， 边缘 排水系统能较快地排除与边缘盲沟较近的铺装层内 的结构内部 自由水和表面水。对离边缘盲沟较远的 桥面中心地带 ， 由于 自由水在铺装层内沿层间渗流 的速率要 比向下渗流的速率慢得多 ， 且有部分水 可 能根本无法沿层间渗流 故边缘排水系统可大大减 少铺装层内下渗水的含量 。 ( 2 )尽管 目前 国内排水铺装技术 尚未成熟 ， 但在 国外和我 国部分公路上则取得 了较好 的应用效果 ， 其做法是除面层 的顶层为 防水层以外 还设置渗入 水排水设施 ， 在面层底面的防水层上设排水层 ， 有条 件的话可在试验段推广应用。 5 结 语 目前我国正处于高速公路发展的重要时期 ， 如 何完善其桥面防排水设计 提高混合料的抗水损害 能力 ， 对于南方高温多雨地 区的高速公路仍是一个 值得研究 的课题。笔者根据多年的桥梁施工经验 ， 现提出如下建议供同行参考 ： ( 1 )非重交通或超特交通的沥青混凝土桥面 其 结构层排水采用类似路面边缘 的排水 系统 。 而对于 重交通特别是特重交通路面 ， 应采用排水基层且下 设防水层。 ( 2 )尽快排除合成坡度较小路段桥面 的表 面积 水 ， 减少对高速公路行车安全的影响。 ( 3 )采取必要 的防水措施阻止雨水下渗至桥面 结构层内 ， 定期 检查和疏通桥面边缘排水 系统或排 水基层的出水 口。 ( 4 )结合桥面表面分排水系统和 内部结构排水 ， 选择优良的防水 、 排水材料进行设计。( 下转第 l 1 页) 维普资讯 2 O 0 6 年9 月 第9 期 广东 土木与 建筑 S E P 2 O 0 6 N O 9 求 ，控制转换层上部结构与下部结 构的等效侧向刚度 比及楼层的侧向 刚度 ； 转换层楼板厚度取 2 0 0 m m， 采 用双层双向配筋 ，每层各向配筋率 O 3 ：框支层相邻楼层楼板厚度 加强为 1 5 0 mm： 落地剪力墙和筒体 的洞口均布置在墙体 中部 ：框支剪 力墙转换梁上一层墙体不设 置边门 洞 ， 中柱上方均不设置门洞； 落地剪 力墙间距 f 1 5 B且 f 2 0 m；落地 剪力墙与相邻框支柱的距离均控制 在 1 0 m 以内 同时将薄弱层 的地震 剪 力乘以 1 1 5的增大系数 ； 框支柱 的轴玉比控制在 0 6以下 ， 控制其配 筋率1 6 ， 箍筋全高加密 ， 体积配 箍率 1 6 ， 沿柱全高采用井字复合 箍 ， 控制箍筋间距 1 0 0 ram， 肢距 2 0 0 ra m， 直径 1 2 mm， 且对 于框 支 柱及各剪力墙加强部位的约束边缘 表 2 A 塔楼 T AT计算结果 构件的纵 向钢筋均采用 A级等强直螺纹机械连接。 参考文 献 5 结论与体会 1 G B 5 0 0 1 1 - 2 0 0 1 建筑抗震设 计规范 I S 对于带转换的超 限高层结构 ， 要求计算采用两 2 J G j 3 - 2 0 0 2 高层建筑混凝土结构技术规程I S 个不 同力学模型计算软件进行对 比计算 ， 适 当增加 3 J G J 3 - 2 0 0 2 混凝士结构设计规范I S 在结构外侧 、 周边 、 远端剪力墙减少地震作用的位移 及位移比 控制结构的扭转 ， 同时通过采取各项相应 措施加强核心筒与外围剪力墙 的连接 ， 提高结构整 体抗震能力 。除上述各整体措施外 ， 还应在构造方 面采取相应的加强措施 。 ! J ， 矫 绵 出 !钸 带 辩 带 ( 上接第 4 6页) 参考文 献 1 J r J 0 1 8 9 7 公路排水设计规范 S J 2 罗志刚， 周志刚， 应荣华等沥青路面水损害浅析与排水 处治措施 j 湖南交通科技 ， 2 0 0 2 ( 4 ) 3 姚玲森主编桥梁工程 M 人民交通出版社 ， 1 9 9 8 4 杨文 渊。 徐奔 桥梁维修与加 固 M 人民交通出版社 ， 1 9 9 5 1 1 维普资讯