華南多雨地區倒裝結構級配碎石防水研究

陳清波

（深圳市前海建設投資控股集團有限公司，廣東 深圳518000）

引言

廣東省位于我國南方亞熱帶濕熱地區，夏季高溫多雨，在瀝青路面倒裝結構[1]級配碎石施工過程中不可避免雨水下滲，結合廣河高速惠州段施工過程數據分析發現，雨水的滲入導致級配碎石基層未在最佳含水率下達到最大的密實程度，同時雨水潤滑了級配碎石間的接觸面，直接影響了級配碎石的穩定性，并造成級配碎石混合料結構強度的降低，彎沉值隨之增大。

為避免雨季施工時雨水的下滲，可在級配碎石層頂面設置上封層[2]，在水泥穩定粒料類底基層頂面設置下封層，將路表下滲的雨水阻止在上封層而不繼續下滲。級配碎石過渡層上封層目前相關施工經驗缺乏，認識不夠，還需要結合工程實際進行總結，通過仁博高速新博段設置對比方案試驗段，為上封層的設置型式和施工工藝積累經驗。

1 降水對級配碎石過渡層施工工藝的影響

1.1 不同施工天氣對各結構層彎沉的影響分析

以廣河高速惠州段[3]為例進行分析，該項目采用倒裝式瀝青路面結構，結構型式為4 cm 改性瀝青Sup-12.5+7 cm 改性瀝青Sup-19+8 cm 普通瀝青Sup-25+9 cm 普通瀝青ATB-25+32 cm 級配碎石+15 cm 水泥穩定碎石基層。結合路面施工彎沉檢測結果數據，對雨天和晴天施工路段的彎沉值進行統計分析，見圖1～圖3。

由圖1～圖3 分析可知：

圖1 級配碎石下基層不同路段彎沉代表值統計

圖2 ATB 上基層不同路段彎沉代表值統計

圖3 下面層不同路段彎沉代表值統計

（1） 廣河高速惠州段路面大多數路段結構層在施工期間多為晴、雨交錯天氣，能夠及時排出路面結構的雨水是提高路面結構施工質量的保證。

（2） 大多數路段結構層在施工后，結構層內滲入有較多的雨水，特別是在雨天與晴天多次交錯期間。

（3） 連續晴天或者施工較長時間后進行彎沉檢測，其結果普遍優于雨后或施工后較短時間內檢測的結果，說明該項目采用的路面結構型式其結構層頂面彎沉對水較為敏感。

1.2 相同路段不同檢測時間彎沉代表值變化分析

為了進一步分析雨水對路面結構彎沉的影響程度，將相同路段不同路面瀝青層、不同時間的彎沉代表值進行統計，見圖4～圖6。

圖4 ATB 上基層不同時間彎沉代表值統計

圖5 瀝青下面層不同時間彎沉代表值統計

圖6 瀝青中面層不同時間彎沉代表值統計

分析圖4～圖6 可知：

對同一結構層頂面、不同時間段進行彎沉檢測，其結果存在較大的差異，ATB 上基層前后彎沉下降率為22%，瀝青下面層前后彎沉下降率為54%，瀝青中面層前后彎沉下降率為38%。瀝青結構層隨完工時間的增長，其彎沉值也隨之降低，瀝青下面層在6 月2日施工完后的彎沉實測結果為95.9（0.01 mm），而到7 月29 號的彎沉實測結果為44.1（0.01 mm），彎沉減小51.8（0.01 mm）。

說明結構強度與路面各層模量或結構層內材料含水量密切相關，結合路面施工經驗，分析得出水是影響路面結構層頂面彎沉變化的主要因素。雨季施工時，由于雨水的滲入導致級配碎石基層未在最佳含水率下達到最大的密實程度，同時潤滑了級配碎石間的接觸面，直接影響級配碎石的穩定性，并造成級配碎石結構強度的降低，彎沉值隨之增大。

2 級配碎石過渡層上封層防水施工工藝研究

2.1 級配碎石基層上封層[4]試驗方案

級配碎石屬于無結合料材料，靠級配設計來提高并達到設計強度，這種材料特性致使級配碎石的溫縮、干縮系數低，對溫度和濕度敏感性弱，不容易因溫度和濕度產生裂縫，但隨之而來的是基層表面易松散、易遭受破壞。因此，級配碎石基層上封層的主要作用是防水，充分發揮在施工期間的臨時防水作用，減少降雨對級配結構破壞，同時減少雨水進入級配碎石內部而影響后續的瀝青層的碾壓和路面的整體強度。

目前我國級配碎石上封層主要有灑透層油+碎石、灑透層油+粘層+碎石或直接灑透層油等不同的做法，因《公路瀝青路面施工技術規范》[5]、《公路路面基層施工技術細則》[6]中對于級配碎石上封層的設置的規定不是很明確，需要通過試驗路段來確定設置上封層方案，試驗路段采用表1 所示的4 種型式。

2.2 試驗段試驗效果對比分析

試驗路段完成后，持續4 個小時大雨，降雨量46.2 mm，大雨后各試驗方案路段的沖刷情況如下。

方案一∶除邊部匯水位置的部分碎石被沖刷之外，絕大部分保持了施工撒布后的狀態，說明撒布的碎石和灑布的油之間粘結良好，可以在一次暴雨中留存下來，繼續保護級配碎石過渡層。邊部開挖目測無水。方案一試驗段見圖7。

圖7 方案一試驗段

方案二：與方案一相比，沒有粘層油，瀝青預拌碎石明顯和透層油之間的粘結不足以抵抗雨水的沖刷，碎石被雨水沖運到較低的位置積聚，并因此抬高了水位。當雨水從泄水孔流出時，流水的沖擊力帶走了整個級配碎石上封層，導致上封層失效。開挖級配碎石過渡層發現，級配碎石過渡層中浸滿了水，證明保護層保護失效。邊部開挖目測有水。方案二試驗段見圖8。

圖8 方案二試驗段

方案三：與方案一相比，撒布碎石的積聚程度不同。保護層整體良好，碎石有積聚現象。兩種方案從雨后的情況來看，方案一更好，這說明粘層油在組成級配碎石過渡上封層中尤為重要。邊部開挖目測無水，但處于過濕狀態。方案三試驗段見圖9。

圖9 方案三試驗段

方案四：撒布料積聚嚴重，已隨水波聚成條狀，失去了施工防粘的作用，不利于下一步的施工。若在此條件下進行下一工序的施工，級配碎石上封層由于磨損或粘走而破壞，導致級配碎石上封層失效。邊部開挖目測無水。方案一四試驗段見圖10。

圖10 方案四試驗段

根據以上試驗方案結果可見，方案一的抗雨水沖刷效果最佳，方案三次之，方案四再次，方案二效果最差。被破壞的部位也有所區別，方案三和方案二的主要破壞發生在邊部；方案四主要破壞發生在全斷面，呈45°。各試驗方案防水效果對比見表1。

表1 試驗段型式及防水效果

3 結論

（1） 水是影響路面結構層頂面彎沉變化的主要因素。雨季施工時，由于雨水的滲入導致級配碎石基層未在最佳含水率下達到最大的密實程度，同時潤滑了級配碎石間的接觸面，直接影響了級配碎石的穩定性，并造成級配碎石混合料結構強度的降低，彎沉值隨之增大。

（2） 結合各方案試驗段效果分析，透層油有固化級配碎石過渡層表面松散體的作用；粘層油有對透層油鞏固和加強的作用，同時起到了防止水流下滲的作用；撒布的預拌碎石有減緩水流速度的作用，當水流速度下降時，沖刷力減少，沖毀下封層的能力減弱。這一系列作用的疊加和匯聚，成就了方案一的防水效果。

（3） 通過試驗段效果對比和分析，上封層采用“透層+粘層+瀝青預拌碎石”的型式，防水性能好，灑布后與撒鋪瀝青粘結良好，施工車輛輪跡處未出現掉粒現象，基本滿足施工需求。