沥青路面翻修方案设计，抗水损害施工与养护技巧！

从路面结构角度分析，沥青路面水损害是因水分进入且长时间滞留于路面结构内部造成的，所以在原路面水损害严重需要翻修时，在新的路面结构设计中应做好路面防水和排水，即采取结构措施减少和防止水分渗入，且能及时排出进入路面内部的水分。

1.合理选择表面层的空隙率

为消除水分对路面的不利影响，应防止水分下渗进入路面内部，且对进入路面中的水能快速排除，以此为原则来选择路面结构层混合料类型，也即路面空隙率足够小，防止水分的渗入，或者路面空隙率足够大，水分能自由流动，不会在车载作用下形成动水压力。一般认为，表面层的空隙率为3%～5%时，即当路面现场空隙率小于8%（相当于设计空隙率4%，压实度96%）时，沥青层中的水在混合料内部以毛细水的形式存在，在荷载作用下不会产生大的动水压力，不容易造成水损害。另外，研究也表明，当排水性混合料的路面空隙率大于15%时，水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损害。

2.路面表层选择合适的沥青混合料类型

为防止水分渗入，可以使用：①传统的连续级配，如我国常采用的AC型沥青混凝土，设计空隙率为3%～5%；②粗集料间断级配的沥青混凝土，如SMA，设计空隙率为3%～4%；③细集料间断级配沥青混凝土，如英国的热压式沥青混凝土（HRA），该结构路面空隙率极小，一般用于桥面铺装，为防止水分在路面中滞留，也可以采取及时有效的排水措施，如使用大孔隙排水式沥青混合料，如OGFC，利用其透水性将水分沿其完善的路面内部排水设施排出。

对防治水损害而言，防止水分渗入沥青路面各结构层是至关重要的，从这个角度讲，表面层采用密实式的沥青混凝土要优于多孔沥青混凝土。因为即使表面层采用大孔隙沥青混凝土，仍然要在其下面设置至少一层的密实式沥青混凝土来阻止水分进入结构层。总体来说，为了减少高速公路沥青路面早期水损害的发生，建议沥青路面表面层采用密实式沥青混凝土。从工程实践来看，表面层混合料采用间断级配也显示出明显的优势，比如目前常采用SMA，空隙率小（3%～4%），透水性极小，对表面层下面的沥青面层和基层既起到很好的保护作用和隔水作用，又具有较高的高温稳定性和抗滑性能。然而，SMA同样也存在问题，也有可能出现离析现象，不乏出现早期水损害现象。

究其原因，最主要的是SMA对材料和施工技术要求很高，如果施工控制和管理不到位，很有可能出现问题。OGFC设计空隙率为20%左右，地表降水可透过多孔排水沥青表层进入路面内部，并从设置的下封层表面流至路面边缘排水系统，通过纵向集水管和横向集水管（沟）排离路面。使用这种路面结构，需要设置完善有效的路面内部排水系统，要求降落到路面上的水分能很快渗入路面，并从排水系统中排出。Superpave混合料的级配是通过0.45次方的级配曲线上的控制点和禁区来选择的。混合料级配除了满足控制点和禁区的要求外，还要根据所得混合料的体积指标空隙率（V）、矿物集料骨架空隙率（VMA）及沥青填隙率（VFA）来设计集料的结构，最后还要对混合料进行水敏感性评价。因此，按Superpave的设计方法设计的混合料抗水损害能力也较高。

我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）取消了原来的AC-Ⅱ型和AK型抗滑级配，对原规范中的级配类型进行了归并、调整，统一称为AC型，混合料的设计空隙率规定为3%～5%。调整后的AC型级配比以前的AC-Ⅰ型的级配范围大，在较宽的级配范围内如何选择与设计矿料级配就相当重要。沈金安通过试验和研究证明，采用S形级配具有相当的优势，它的抗车辙性能优于AC-Ⅰ型和AK型级配，较好地吸收了两种级配的优点，弥补了各自的缺点，施工时高温碾压无推拥，压实容易，既有较大的构造深度，又改善了AK类级配透水严重的缺点，建议作为沥青路面表面层和中面层使用，可以有效遏制水损害。

3.路面层厚要与混合料最大公称粒径相匹配

路面层厚与其混合料颗粒粒径不相匹配时，在摊铺过程中不仅可能产生压碎现象，还有可能导致较严重的离析现象，从而引发水损害。所以在选择混合料类型时，应选用合理的公称最大集料粒径，并与沥青面层压实层厚相匹配。美国Superpave提出沥青层厚度宜为公称最大粒径的3倍。澳大利亚规定沥青层厚度宜为公称最大粒径的2.5倍；对于SMA公称最大粒径为7 mm、10 mm、14 mm的适宜层厚分别定为20～30 mm、25～35 mm、35～50 mn。《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）规定沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并应与压实层厚度相匹配。对热拌热铺密级配沥青混合料，沥青层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5～3倍；对SMA和OGFC等嵌挤型混合料，沥青层的压实厚度不宜小于公称最大粒径的2～2.5倍，以减少离析，便于压实。一般而言，层厚宜为公称最大粒径的3倍以上，且公称最大粒径越大，层厚应越大。

4.采用排水基层ATPB

加强路面内部排水，防止水分对沥青路面的不利影响是沥青路面结构设计和材料设计考虑的重要方面。一段时间以来，由于沥青路面水损害严重，有些高速公路为了减少水损害，沥青面层采用空隙率小的连续密级配沥青混合料，以减少水分的渗入，但是该措施不仅没有从根本上解决水损害问题，还带来了较为严重的车辙病害。水分进入路面的渠道是比较多的，而且难以避免，所以采取措施及时排除进入路面结构内部的水分就显得非常重要。在路面结构内设置排水基层是国外沥青路面结构设计中的常用措施。西方发达国家特别重视沥青路面内部的结构排水问题，美国在NCHRP和TRB的LTPP（2002年）研究项目“设计和施工因素对路面性能的影响”中的调查就认为“基层类型是各项性能最重要的影响因素，而且基层排水与否也有非常重要的影响”。20世纪80年代末，美国、法国、日本就相继修建了排水基层试验段，并取得了很好的效果。美国加州大学的研究表明，设置排水基层的柔性路面的使用寿命至少要比不设排水层的柔性路面长33%。美国加利福尼亚州的研究认为，该州每年新建的路面，采用内部排水设施的路面能节省1100万美元的维修费用，因而采用内部排水设施所增加的资金投入可以很快从路面的使用性能提高、使用寿命增加和养护工作量减少中得到补偿。美国2002年版《AASHTO路面结构设计指南》推荐的路面结构组合设计中，主要根据道路的交通量大小选用混合料类型。该指南推荐轻交通量道路的基层采用密级配的混合料；中等交通量采用密级配混合料和ATPB排水基层（适用情况50‰）；大交通量重交通道路的基层采用密级配混合料和ATPB排水基层（适用情况100%），可以取得很好的效果。(www.xing528.com)

目前我国对排水基层的应用研究还很少，我国于1997年颁布的《公路排水设计规范》才把路面内部排水写进去，但该规范仅对内部排水系统的结构设计、材料组成、结构尺寸等作了原则性的规定，在很多方面还很不详尽，实践应用还比较少，有待于更多的研究来使之细化和完善。

5.设置封层，防止水分渗入

设置防水层的目的是防止进入沥青表面层的水继续下渗到沥青中、下层，以及到达并滞留在基层顶面，避免其遭受冲刷、唧浆和路面坑洞等水损害。在降雨量大、水损害现象较为严重的地区，在大修工程沥青路面结构设计中可采用上封层和下封层。

封层的设置方式有以下几种。①在沥青路面的基层上喷洒透层油以后并做下封层，防止水分对基层的浸湿。②在表面层下设置封层可采用改性乳化沥青封层，既作为黏层油，又起到封水作用。③表面层上做微表处封层，将其作为预防性养护措施，可以防止水分下渗，也可提高路面抗滑性能。

采用以上措施防止雨水进入路面结构内部，可以大大减轻水损害程度。封层的主要目的在于封水，要达到这样的目的，除要求其与所黏结的层次有良好的黏结外，还必须有一定的厚度。根据不同的情况和功能需要，封层可以做成不同的形式，在沥青路面的层间黏结中主要应用于基层与面层之间的下封层。

下封层一般应具有如下作用。①封层可以提供一层沥青防水膜，用来封闭基层表面，阻止外界水分的入侵，使水分从基层表面蒸发。②施工机械和车辆在稳定类基层上行驶或需要临时开放交通有时是不可避免的，应设立下封层保护基层。③封层可以为稳定类基层与未来铺筑的沥青面层之间提供黏结。④具有一定厚度的沥青封层在经过临时交通的磨损后仍能保证较高的完好率，可对于基层形成一个永久的防水层。另外，针对半刚性基层加铺沥青混凝土面层后在温度变化和荷载作用下容易产生反射裂缝，进而导致面层开裂剥落、表面水下渗损坏路面的情况，相应的下封层还应具有吸收缓解应力和减少、延缓反射裂缝产生的功能。这类特殊应用的下封层被称为应力吸收层或应力吸收膜。

6.加强施工控制，提高沥青路面质量

为了防止路面水损害，不仅要从设计上采取相应措施，也要从施工方面加强控制，减少沥青路面离析现象，加强压实和质量检测，提高沥青路面质量，消除质量隐患。

各种原因引起的路面离析是沥青路面水损害的主要原因，目前高速公路沥青路面的一些早期破坏，如松散、裂缝、坑槽、构造深度不均等，都与沥青混合料的离析程度密切相关。美国NCHRP44项目研究了离析对路面性能的影响，认为许多潜在的引起热拌沥青路面破坏的因素中，影响最严重的是沥青混合料的非均匀性。该研究表明，沥青路面的回弹模量、动态模量、抗拉强度等力学指标随着离析程度的加深而降低，沥青路面的渗透性随粗集料离析的增加而增加。他们还调查了6个州的路面状况，发现疲劳裂缝或纵向裂缝也与路面发生离析有关。该报告最后表明，要减少路面损坏，减少养护工作和巨额花费，关键要使沥青路面的离析现象和不均匀性最小化。

为了防止离析导致路面水损害，可以采取以下措施。①保证料源的稳定，确保矿料的加工质量和供应数量。②加强矿料级配、拌和温度、油石比的控制，保证各指标在设计要求的范围内，注意过程检测，并根据情况的变化进行动态调整。③根据不同施工情况、天气情况调整沥青混合料的出厂温度。④沥青混合料运输过程中要采取措施减少温度离析和级配离析，必须保证供料及时和装卸合理，建议使用沥青混合料转运车，以从根本上改善温度离析和级配离析。⑤沥青混合料摊铺机的机械参数和运行参数应根据试拌、试铺的工作参数进行合理调整。应增加反向螺旋解决支承处的离析问题；在摊铺过程中，调整好摊铺机熨平板的激振强度，使各块熨平板的激振力相一致；尽量减少摊铺机收料斗的收放次数。⑥在沥青面层摊铺温度出现较大差异的路段，在沥青混合料可压实的情况下，可对较低温度区域，通过增加压实功的措施来增加密实度，减小温度离析对沥青面层质量的影响。

为了尽可能提高沥青混凝土面层的密封性，施工时应从两方面来提高沥青面层的压实度：根据沥青混合料技术特点，选择合适的碾压工艺，选取合理的压路机技术参数；保证沥青混合料出厂温度符合设计要求。同时，为减少人为因素影响，采用压实度、空隙率双控指标，建议表面层的压实度不小于98%，中面层和（或）底面层的压实度不小于97%。在以98%和97%作为上面层和中下面层的压实度时，现场空隙率分别约为6%和7%。在这种情况下，面层的透水性会大大减小。在提供压实标准的同时，还应加强施工管理，在压实过程中精心施工，不留死角，保证压实施工质量。