淺談城市道路與橋梁的防水問題

馬永軍

（內蒙古交通職業技術學院，內蒙古 赤峰 024000）

淺談城市道路與橋梁的防水問題

馬永軍

（內蒙古交通職業技術學院，內蒙古 赤峰 024000）

近年來由于我國城市道路和橋梁的大量興建，對城市道路和橋梁結構防水技術的研究已提到議事日程上來.主要針對城市道橋漏水，導致道橋結構腐蝕嚴重，從而影響道路和橋梁的安全度和耐久性.目前我國大部分道路工程在設計過程中均考慮了防水措施，如：改善面層粒料級配(將瀝青碎石混合料改進為瀝青混凝土)，并做乳化瀝青下封層等.從使用情況來看，隨著使用期的增長，面層逐漸開裂，雨水滲入，在車輛的反復碾壓下出現松散、積泥現象，最終使路面遭到破壞.因此，當前關注和提高道路路面的防水、排水能力是極為重要的.在道路工程建設中，使用復合防水卷材不但能夠保證道路工程防水質量、同時還能加快工程施工進度，大大地降低了建設單位的使用投資，也可以產生良好的社會效益與經濟效益.

城市道路；橋梁結構；防水技術

1 緒論

1.1 前言

眾所周知，自20世紀80年代中期，由于我國城市道路和橋梁的大量興建，對城市道路和橋梁結構防水技術的研究已提到議事日程上來.目前我國大部分道路工程在設計過程中均考慮了防水措施，如：改善面層粒料級配(將瀝青碎石混合料改進為瀝青混凝土)，并做乳化瀝青下封層等.從使用情況來看，隨著使用期的增長，面層逐漸開裂，雨水滲入，在車輛的反復碾壓下出現松散、積泥現象，最終使路面遭到破壞.因此，當前關注和提高道路路面的防水、排水能力是極為重要的.近年來，道路路面防水的基本思路是在瀝青面層中加入土工織物以增強其抗滲水能力；通過改善集料的級配組成使路面基層具有透水能力，通過水力計算確定排水基層厚度；合理配置基層結構，建立完善的滲入水排出通道，從而解決防滲水問題.美國、日本和西歐等國家對城市道路和橋梁防水問題十分重視，明確規定城市和公路橋梁必須設置防水層，并從結構類型、面層材料、防水技術、施工方法、設計年限、使用性能、維修費用等方面做出了詳盡的規定.但前些年我國的城市橋梁結構防水尚未形成一套完整的防水標準和施工規程，特別是適合于評價和選用橋梁橋面柔性鋪裝防水材料的試驗手段和性能指標，且由于不少橋梁不做防水或防水不利造成橋面滲水、鋼筋銹蝕、鋪裝層剝落、堿骨料反應及混凝土脹裂等嚴重的損壞問題，極大地影響著橋梁結構的耐久性和正常使用壽命，以及行車的舒適性和安全性.因此，需要在工程實踐中不斷加強對城市道路和橋梁結構防水問題的研究，有效地促進工程防水質量，以提高城市道路和橋梁結構的耐久性.此外，加強國內及國際間城市橋梁結構防水技術的學術交流，不斷搜集和了解國外相關技術的發展動態，總結正反兩方面的經驗教訓，樹立技術創新觀念，重視城市道路和橋梁防水技術的標準化建設，發揮科研、材料、設計、施工、管理等各方面的積極作用.與此同時，亦應關注城市橋梁結構防水技術的最新發展和尚有爭議的一些問題，通過探討和交流,進一步促進我國橋梁防水技術的發展.

1.2 國內外研究現狀

關于橋面防水問題，丹麥早在20世紀20年代就開始進行研究，美國、英國、法國、德國和日本等國也在上個世紀50、60年代對此問題進行了廣泛的研究，并取得了不少成果，尤以英國最為系統和全面.這些成果已成為現今歐美混凝土橋面防水設計的原則.[1]我國由于各種原因，至今尚無關于橋面防水的材料、設計和施工技術等規范.目前，國內大多數橋面防水的材料選擇往往與生產廠家的推銷和宣傳有關，而設計則取決于橋梁工程師個人的經驗，因此導致橋面的防水屢屢發生一些工程質量的問題.改性瀝青防水材料自上世紀60年代初在意大利、法國、荷蘭等國開發應用以來，美國、日本和西歐等國開始對橋梁防水問題逐漸重視并明確規定城市和公路橋梁必須設置防水層.[2]西歐十一國不但對聚合物改性瀝青卷材制訂了各自的標準，隨著應用推廣，還制訂了聯合標準，對結構類型、面層材料、防水技術、施工方法、設計年限、使用性能、維修費用等做了詳盡的規定.1972年7月，世界經濟合作組織的14個國家聯合就“混凝土橋面防水”發表了一份研究報告，報告中總結了各個國家橋面防水狀況和采取的防水方式，對其成員國采用的橋面防水層進行了系統研究，并提出了一些檢測防水材料的具體標準.到目前為止，發達工業國家基本上完成防水材料產品結構的調整，并實現了材料生產工藝技術的系統開發、生產裝備的自動化、應用技術的配套，以及市場管理、制度法規相對完善等等.

我國自上個世紀80年代后期，開始重視橋面防水技術.目前，我國的橋梁防水層主要為：北京地區采用厚4mm的熱熔法APP改性瀝青橋面專用防水卷材，而南方各大城市采用厚1mm的聚合物改性瀝青橋面防水涂料.[4]從這兩類比較流行的橋面防水材料的實際工程實例來看，均存在不同的缺陷.APP改性瀝青防水卷材沿用建筑屋面防水卷材的做法，由于厚度偏厚，過多的瀝青在水泥砼面板與瀝青鋪裝層形成潤滑作用，導致高溫下層間抗剪強度不足，使瀝青鋪裝出現滑移、脫落等病害.聚合物改性瀝青橋面防水涂料易于施工，但由于涂層太薄，在瀝青混凝土攤鋪時容易受到損壞，從而影響防水效果.

1993年頒布的我國現行《城市橋梁設計準則》(CJJ11-931)規定，城市橋梁鋼筋混凝土橋橋面是否另設防水層，視橋梁結構的型式而定：“橋面系產生負彎矩(懸臂梁、連續梁、剛架，及連續板和大挑臂板等)，橋面頂面產生拉應力，則全橋面（包括車行道和人行道部分）均須設置柔性防水層；若上部構造為雙向預應力混凝土結構，在設計荷載下，主梁上緣及橋面板上緣（縱、橫向）不產生拉應力，則可只設鋪裝，不另設防水層.規定具有鋼筋混凝土橋面的鋼筋，全橋面應設置柔性防水層.規定柔性防水層可用飽浸瀝青料的卷材，以3～4層瀝青料逐層粘貼構成.”20世紀80年代以來，我國各大、中城市日益重視城市橋梁結構防水技術并進行專題研究.[5]通過研究分析表明，城市橋梁防水主要存在3個問題：一是橋梁設計問題，表現在鋪裝設計不合理和受力薄弱環節未做防水（承受負彎矩支點）以及橋梁結構防水設計不合理造成的問題；二是防水材料問題，主要是缺少橋梁專用的防水材料；三是施工環節，防水施工質量尚未形成統一的操作規程和驗收標準，缺少專業的橋梁工程防水施工隊伍.

2 城市道路防水的技術措施

2.1 道路工程施工中的防水技術措施

2.1.1 提高道路的防、排水能力

提高阻止雨水和雪水滲入的能力，就要采用在粗粒式瀝青混凝土上設土工布防水層這種方法，土工布防水層要采用二油一布的形式.由于各種原因所產生的水和雨水、雪水滲入到面層以后，要使其迅速排出，這需要增強基層綜合排水能力，要求基層有足夠的孔隙率以供排水之需與建立完整的排水通道.通過調整水泥穩定碎石基層混合料的級配組合，使它不但能夠滿足作為受力基層的力學性能，而且具有足夠的排滲入水能力.建立排水通道，在水泥穩定碎石下加設級配碎石層，讓從水泥穩定碎石基層滲下來的水能夠及時排出路面.

2.1.2 使用土工布防水層

乳化瀝青防水層雖然能有效地提高路面的防滲能力，但是隨著時間的推移，網裂等病害出現在路面上以后，乳化瀝青防水層也就喪失了它的作用.在粗粒式瀝青混凝土與細粒式瀝青混凝土的中間加設土工布防水層，把瀝青混凝土面層做成“有機玻璃”的形式，可以有效地提高面層的抗裂能力，使防水層的有效性得到保證.下乳化瀝青層的作用是填充粗粒式瀝青混凝土的表面空隙，能夠保證粗粒式瀝青混凝土粘結密實牢固.由于粗粒式瀝青混凝土表面已經相當平整并且已經有了瀝青，所以下乳化瀝青層的乳化瀝青用快裂型比較適宜，同時這樣也有利于隨即鋪設土工織物.土工織物采用的纖維織物最好是結構比較稀的那種，這樣既能保證上下層乳化瀝青形成一體，又具有“加筋”性能，防止面層網裂.

在下乳化瀝青層與土工織物鋪設完后，要隨即用慢裂型乳化瀝青撒布，這樣能夠保證整體性和防水性及與隨后要鋪設的細粒式瀝青混凝土的結合.20～40分鐘后撒中砂或者石屑，使上下乳化瀝青層有效結合，包裹土工織物并讓砂粒嵌入土工織物孔內.

2.1.3 采用透水性的水泥穩定碎石基層

高速水泥穩定碎石的級配，應在組成級配試驗時充分考慮到排水性的要求，總的原則是在級配符合基層施工規范要求的同時，還要作如下調整：減少4.75毫米以下的細料（<10%），集料要選用潔凈并堅硬耐久的碎石，其壓碎值不大于30%，最大粒徑20cm或25cm并且不超過層厚的2/3，使級配的基礎滲透系數>300m/d，要作變水頭或者常水頭試驗，以確保其可靠性.

2.2 道路防水構造和施工

2.2.1 道路防水構造與操作要點

道路防水構造由路面板、找平層、粘結層、防水層、保護層、路面鋪裝層組成.鋼筋混凝土路面板質量的好壞，直接影響到公路的使用壽命，因此要提高和加強混凝土的自防水能力，提高混凝土的密實性，減少混凝土孔隙率.同時混凝土的強度要高，并且耐酸堿腐蝕，抗凍性好，要避免外加劑引起的混凝土溫度干縮變形.路面板上要做水泥砂漿找平層，防水層采用復合防水卷材，用摻15%的聚乙烯醇膠液的水泥素漿作粘接劑，在潮濕的基層上就可以施工，能和水泥材料在凝固過程中直接粘合，粘結密實牢固.鋪裝鋼筋混凝土橋路面，厚度要控制在100mm內，澆注完后，表面用稀漿封層，以提高路面的磨耗性與防水性.找平基層應壓實、平整牢固，表面清潔干凈，用2m直尺檢查基層與直尺間的最大空隙不應超過5mm，并且每米內不得超過一處.基層不得有疏松、空鼓、尖凸、脫皮、凹陷和起砂等現象，不得有明水，陰陽角處要做成半徑為200mm的圓弧或者135°鈍角.

2.2.2 水泥膠粘劑和聚氨酯密封膠的配置

水泥膠粘劑的配置：配置摻15%聚乙烯醇膠液的水泥時，要先用水把水泥浸透，然后按比例加入聚乙烯醇膠液，攪拌均勻，制備的水泥膠粘劑要求沒有沉淀、凝塊和離析現象如果氣溫較高、基層吸水率大時，需多加水使水泥膠粘劑稀些；當氣溫低、基層比較潮濕時，制備的水泥膠粘劑也相應的稠些.聚氨酯密封膠的配置：采用的雙組分聚氨酯密封膠按規定以1∶1.5的比例混合攪拌均勻，用于涂刷流水口、收縮縫和卷材收頭等節點細部構造.

2.2.3 復合防水卷材的使用

復合防水卷材最好在5～25℃、風力5級以下鋪貼，在施工過程中，要做好防雨措施.施工后的卷材接縫和收頭部位最好用袋狀松散重物壓好，以防被風刮起.為防止卷材變形起鼓，氣溫較高時要注意灑水養護降溫.卷材的搭接寬度不得小于100mm，上下兩層與相鄰兩幅卷材的接縫需錯開1/3～2/3寬，并且兩層卷材不得相互垂直粘貼.

3 橋面鋪裝防水施工技術

3.1 橋面防水涂料的優選

3.1.1 聚氨酯彈性防水涂料

以聚氨脂為主體，配合其他材料組合而成，固化后形成富有彈性的橡膠狀防水層.其優點是耐高溫、涂料自身的防水性能好，耐老化性能好;缺點是對基層干燥度的要求高，與瀝青混合料的親和性差，易出現層間分離，致使瀝青鋪裝脫落，而且造價較高.因此，無論是從防水效果，還是從使用成本來看都不足取.

3.1.2 環氧膠乳防水涂料

為環氧樹脂乳液和氯丁膠乳的混合體.其特點是與水泥混凝土的親和性好，有延展性，造價適中;但與瀝青混合料的親和性差，易出現瀝青混凝土的擁包、脫落.可以用作邊梁外側的涂層以及下部結構的防水涂層.

3.1.3 陽離子氯丁膠乳瀝青防水涂料

主要成分為氯丁膠乳、石油瀝青和水以及配套材料.對基層的干燥度要求低，能適應氣溫較低季節施工，雨季施工時必須在施工后10h內無雨，否則應補涂.目前這種材料的耐高溫性能稍差，對水泥混凝土面層的附著力不夠穩定，而且完全人工操作，施工工期較長.

3.1.4 聚合物瀝青橋面防水涂料

該產品是以復合離子型乳化瀝青、橡膠、樹脂改性劑為主要原料構成的單組分水乳型防水涂料.其特點是與水泥混凝土及瀝青混合料表面的粘結均非常牢固，耐高低溫，160℃高溫不流淌，不起泡、不滑動;-20℃不開裂，在熱瀝青混合料攤鋪后，可以軟化與其粘結，粘結強度高，耐久性能好，冷施工、操作安全簡便、施工速度快，成膜時間快，1h可以表干，12h后可以進行鋪筑瀝青混凝土，能適應快速施工，而且價格比其他品種的涂料都便宜.

3.1.5 PC橡膠防水卷材防水層

該產品具有較好的粘結強度，即可以自粘又能與混凝土表面進行粘結，還能與瀝青混合料牢固地粘結.可以做成lmm以下的薄膜粘結到基面上.其低溫性能優異，在-40℃溫度下1h繞Φ10mm金屬絲對折無裂紋.而且施工速度快，鋪設1h以后即可通行.但這種材料目前尚未大量地使用，積累的資料還不多.

3.2 橋面防水涂料的施工要點

(1)防水涂料施工對水泥混凝土鋪裝的要求是必須達到強度指標，牢固、密實，任何防水材料都必須涂在合格的基層上，表面必須平整、粗糙，不能有鋼筋等尖銳突出物，并且無垃圾、無浮灰、無松散、無漿皮、無污染.對于乳液類型的涂料，可以用水沖洗橋面，待基本干燥、無積水后即可施工，對濕度大的部位可以用強力吹風機或空氣壓縮機吹干.

(2)防水涂料自身的性能是保證防水效果的關鍵，必須保證在瀝青混合料與水泥混凝土之間起到牢固的粘結作用，材料本身必須滿足在160℃高溫下不流淌的要求.所以，必須選擇優質的防水材料.

(3)對于乳液類型的防水涂料，高溫天氣施工應避開中午，以避免形成氣泡，一旦形成氣泡，應立即進行處理，弄平后不影響粘結力.

(4)收水口部位及陰陽角處應作特殊處理.

(5)在防水層未完全干透之前，禁止行人車輛通行.在攤鋪瀝青混合料時，應及時檢查被損壞的部位并立即修補.

4 結論

掌握道路和橋梁防水構造，提高道橋防水技術，已經是未來道橋工程建設發展的必然趨勢.抓好道路防水技術的施工要點，是保證道路使用壽命的重要手段.在道路工程建設中，使用復合防水卷材不但能夠保證道路工程防水質量、同時還能加快工程施工進度，大大地降低了建設單位的使用投資，也可以產生良好的社會效益與經濟效益.橋梁必須設置完善的防水系統，在保證橋面質量的基礎上，還必須設置防水層，合理選擇橋面防水材料，正確地進行防水施工，嚴格控制防水施工的質量.同時必須設計防水型的伸縮縫，對帽梁頂部、邊梁外側以及下部結構水位浮動部位，都應當考慮防水問題，并控制好安裝質量，以防止雨水對混凝土的侵害.只有形成良好的防水系統，才能保證橋梁的使用壽命.目前我國的道路防水技術還不是那么盡如人意，希望通過這些年的不斷研究與總結，我國未來的道路防水技術能夠快速地邁上一個新臺階，同時也告誡施工單位，在現有道路防水技術水平的條件下，要充分重視起道路防水技術的施工要點，為我國長壽命道路的建設負起責任.

〔1〕穆祥純.城市橋梁結構防水技術的研究和應用.第十四屆全國橋梁結構學術大會論文集[J].同濟大學出版社，2002.

〔2〕穆祥純.我國城市橋梁結構防水技術綜述[J].中國建筑防水,2001（2）.

〔3〕余榮安,余愛飛.道路防水技術及檢測施工[J].交通世界,2009(19).

〔4〕楊良明,周冬華.道路及橋梁卷材防水設計與施工技術探討[J].施工技術,2004(9).

〔5〕王斐峰,魏茂林,鄧學鈞.重載道路橋梁橋面防水試驗研究[J].特種結構,2005(2).

U418.5+4；U443.33

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1673-260X（2011）08-0215-03