沥青混凝土桥面排水系统探讨

　　摘 要：本文分析了水对桥面铺装结构以及行车安全的不利影响，提出了沥青混凝土桥面铺装层表面及内部排水系统方案。

　　关键词：沥青混凝土,桥面,排水系统

　　与传统的桥面铺装排水方法比较，该方案能加快层间水排出的速度，增强桥面铺装层的强度和稳定性，虽在施工工序和造价方面会有所增加，但可以预见的是本方案的排水效果特别是远期效果会有很大的提高，维修养护方便。

　　1 水对公路桥梁的不利影响

　　1.1 水对公路桥面铺装层的影响

　　水可以造成桥面铺装的损坏，从而影响桥面铺装的使用性能，并缩短其使用寿命，具体表现为以下两个方面：

　　1.1.1 表面积水。桥面铺装表面排水不畅，即使在降雨时间相对较短的情况下，也易使沥青混凝土铺装层内部孔隙水饱和，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。

　　1.1.2 层间水。因为桥面铺装表面排水不畅，从而延长了表面积水渗入沥青混凝土铺装层内部的时间。水分通过桥面接缝、裂缝以及沥青混合料的空隙渗入到桥面铺装结构内部，积聚在防水层与铺装层之间，形成层间水。这部分水很难及时排出，一方面导致沥青混凝土桥面铺装层长期处于饱水状态，加速其破坏。另一方面由于高速行驶的车轮的冲击和碾压，层间水在瞬间压力作用下必将产生较大的局部压力，水从压力高的区域即轮压部位快速冲向压力低的区域即非轮压部位，瞬间高速运动。层间水虽然数量不是特别多，但在层间随机地短程高速冲击，犹如若干把“水刀”，将铺装层与防水层冲开，使铺装层成为浮在面上的活动层。由于层间水的存在，加之车辆轮载作用、冬季低温冰冻层间水冻结体积膨胀等因素的综合影响，沥青混凝土铺装层出现碎裂、剥落、坑洞、松散等早期损坏已成为必然。

　　1.2 排水问题引起主体钢筋锈蚀

　　桥面雨水滞留时间长，下渗到桥面铺装层，然后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，其最终结果是水分继续下渗，进入桥跨结构主体，引起主梁内的钢筋锈蚀，危及桥梁结构安全，缩短桥梁的使用寿命。

　　1.3 水对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无法正常刹车而容易产生侧滑。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，特别是因轮胎的吸附力作用而形成水幕，严重遮挡后车驾驶员的视线，大大降低了安全行驶系数，成为雨天交通事故频发的重要因素。

　　2 沥青混凝土桥面铺装表面及内部排水系统

　　为快速排除沥青混凝土桥面铺装表面水以及内部的层间水，提出沥青混凝土桥面铺装表面及内部排水系统的新方案。

　　2.1 指导思想

　　该方案的指导思想明确：a.加快铺装表面排水速度;b.减少水的入渗量;c.排除入渗水。该方案的特点在于：a.将排水系统分为独立的表面排水系统和铺装层内部排水系统两个部分。b.强化了桥面横坡形成层(找平层)的作用，使之成为主梁梁体的一部分，并将各主梁结成整体。

　　2.2 表面排水系统

　　铺装结构组成如图1所示，铺装结构层自上而下设置为不透水的铺装面层(上下两层)、多孔过水层、防水层、横坡形成层。各层作用说明如下：为了加速排出表面和内部的雨水，在梁顶设置横坡形成层。施工中主梁顶板预留足够数量的联结钢筋，联结钢筋同时起到剪力键的作用。将主梁顶凿毛洗净，铺设受力钢筋并与预留联结钢筋焊接，浇筑混凝土，得到横坡形成层。该层既可以形成横向排水坡度，又是各装配主梁间很好的横向联结体，有利于各梁共同受力，避免因车道划分问题导致的各主梁间负荷差异过大、挠度差异过大而引起的桥面铺装纵向裂缝。该层可以作为梁体顶板的组成部分参与受力，相当于主梁顶板分为两次浇筑。由于种种原因沥青混凝土铺装层完全不开裂、不渗水目前基本是不可能的，为了保护梁体不受雨水的侵害，在横坡形成层之上设置防水层。铺装最上层设为不透水的铺装面层有利于减少雨水向铺装层内部的渗入，该层分为上下两层，如图1所示，上层覆盖盲沟，防止表面水进入盲沟加重盲沟的负担以及路面泥土、杂物堵塞盲沟。既然沥青混凝土铺装层完全不开裂、不渗水目前还不太可能，为顺利排出渗入铺装面层和防水层之间的层间水，在铺装面层和防水层之间设置一层多孔的过水层。入渗水在过水层内沿横坡流向坡底的盲沟，并经盲沟排出。

　　2.3 内部排水系统

　　排水综合体系将排水系统分为表面排水和内部排水两部分，两部分各自为战。如图1所示，表面排水系统设置集水槽收集表面水，内部排水系统设置盲沟收集层间水。集水槽和盲沟分别设置各自的泄水管，将水排出至大气或泄水总管。之所以将表面排水系统与层间排水系统分开，单独设置表面水的集水槽，而没有将表面水也汇入盲沟，一方面是考虑集水槽的排水速度要大于盲沟排水，这样做可以加快表面水的排出速度，同时也是考虑降雨时表面水流量大、液面高、压力大，如果汇入盲沟可能会通过盲沟渗入层间，类似于涨潮时海水倒灌，反而造成层间含水过多，故此分开设置。如图1所示，表面水沿着横坡流向边缘的集水槽，集水槽的内侧顶面边缘与铺装顶面平齐，以便雨水快速进入集水槽。为了防止大雨或暴雨时雨水在惯性作用下冲出盲沟，故将盲沟外侧边缘做得高于内侧边缘。

　　如图2所示，集水槽在梁端处封端，形成一个以梁长为单位的狭长无盖的混凝土盒子，这样设计是为了彻底解决梁端相对位移引起的集水槽衔接不良而导致的集水槽漏水问题。集水槽底部设有纵坡，水沿纵坡流动，最后由槽底的几个泄水管排出。如图1、图2所示，由铺装面层的孔隙或裂缝渗入的水沿着横坡流向盲沟。盲沟设有纵坡，水沿纵坡流动，最后由沟底的几个泄水管排出。盲沟同样在梁端处封端，以解决梁端相对位移引起的漏水问题。

　　考虑到盲沟顶即集水槽附近的沥青混凝土存在碾压不足的可能性，以及冬季温度的影响可能导致集水槽与铺装层间出现缝隙，故将防水层沿盲沟与集水槽间的界面向上延伸至集水槽内。

　　2.4 排水系统的保障措施

　　为了解决集水槽附近碾压不足的问题，以及便于日后排水系统的维修养护，对路缘石进行改造，将传统的路缘石设计为图1中块件A的形式，将其扣在排水系统之上，起保护作用。块件A面向行车道侧面设有水篦子，顶面做成向内的排水坡度。图1中的块件B即为传统的人行道或防撞护栏，顶面做成向外的排水坡度，以便雨水排出桥外并减少沿块件A、B间缝隙的渗入。为解决块件A、B间缝隙的渗入问题，如图1所示在集水槽外侧的坡度形成层上也铺有防水层。

　　3 结束语

　　沥青混凝土桥面铺装以其铺装速度快、开放交通早、行车舒适、噪声小、便于维修等优点而在桥面铺装工程中得到越来越广泛的应用，特别是《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》规定，高速公路、一级公路上的特大桥、大桥的桥面铺装宜采用沥青混凝土桥面铺装。但是沥青混凝土桥面铺装在使用中也暴露出一些问题，其中因积水而造成桥面铺装损坏是一个很重要的方面，主要表现为铺装层表面排水不畅、排水时间过长以及渗入桥面铺装层内部的层间水无法排除而导致铺装面层加速破坏。综合考虑长远的经济和社会效益，提出本方案与同行探讨，期待同行的批评指正，以期将其完善并早日付诸应用。

　　参考文献：

　　[1]尹智斌.高速公路沥青混凝土桥面排水技术探析[J].广东土木与建筑，2009(10)：.

　　[2]王祺，韩道均，陈仕周，等.混凝土桥面沥青铺装层病害分析及处治方法[J].中外公路，2010(3)

《沥青混凝土桥面排水系统探讨》

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