城市下穿立交路面病害探討及改良設計

李培俊

摘 要：受地質條件、地下水位等影響，下穿立交極易出現路面開裂、下沉、滲水等病害。本文從實際下穿立交路面整治工程出發，通過對粉砂段下穿立交路面病害成因進行探討，選用復合式路面結構，通過完善道路內部排水等相關措施，提出粉砂路段下穿立交路面改良設計方案。

關鍵詞：下穿立交;粉砂路段;路面病害;復合式路面

0 引言

受鐵路自己高程影響，目前城市下穿鐵路立交一般采用框架橋型式下穿，位于地面以下5 m～6 m。與一般道路相比，下穿立交具有埋深大、縱坡較大、匯水面積較大、車輛減速及制動行為較頻繁、節點對區域交通影響較大等特點。受地質條件、地下水位等因素影響，下穿道路極易出現路面開裂、下沉、滲水等病害，不僅影響道路的正常使用，縮短了路面使用壽命，造成投資浪費，而且增加后期路面改造實施難度，加大二次改造費用投入。

本文從實際下穿立交路面整治工程出發，理論實踐相結合，通過選用復合式路面結構，完善道路內部排水等相關措施，對粉砂段下穿立交路面病害進行整治。并提出相關改良設計方案，為后續的下穿立交路面設計提供指導，對提升路面工程的耐久性、經濟性都具有重要的意義。

1 下穿立交路面病害成因

下穿立交路面損壞的產生同路面所處的工作環境，路面材料自身特點以及施工條件等因素均有很大關系，其原因主要有以下兩點[1，2]：（1）下穿道路具有交通量大、集中、渠化交通嚴重、車輛減速及制動次數高、埋深大、坡度大等交通特點，使得行車荷載施加于面層鋪裝層的縱向和橫向水平力大大增加，使其內部產生較大的剪應力，超過鋪裝層材料的抗剪強度，從而引起不確定破壞面的剪切變形。（2）下穿道路與兩側地面高差較大，與地下水位高程較接近，道路內部濕度較大，容易產生嚴重的水損壞和唧泥，直接影響路面的使用性能與耐久性，同時較大濕度降低了路面的抗滑性對行車安全不利。

2 粉砂段地質特性

粉砂土塑性指標低。毛細管發育，水穩定性差，常規的壓實方法和工藝難以壓實。在行車與自重荷載作用下，容易產生不均勻沉降。此外，粉砂土滲水性強，水分積聚現象嚴重，在水頭及動荷載作用下，粉砂可能發生管涌及液化等不良工程地質現象。

3 工程實例

該整治工程位于南京地區，根據相關地質資料，場地主要分布粉砂夾粉質粘土及粉砂層，不良地質層較厚，土層承載力較低，地下水位較高，隨季節變化較大，對本項目路基、路面設計影響較大。

原路面設計為：4 cmSUP-13+8 cmSUP-20+ 24 cm鋼筋混凝土+水穩碎石底基層。運營一年多以后，路面多處滲水，出現離析、坑洞等病害，道路無法正常使用。

經分析，本次路面滲水，主要原因是地下水位較高，地下水沿路面孔隙上滲，造成路面出現不同程度的滲水現象。受地下水影響，導致瀝青路面離析及路面脫空。

為了及時排除入滲的地下水，將水穩碎石底基層調整至級配碎石，級配碎石具有較好的穩定性及滲透性，配合配水系統，能及時排除滲入基層的地下水。此外，在級配碎石中部及底部各鋪設一層復合土工布，復合土工布不僅滲透性能較好，能將地下水及時滲出，還能減小土中毛隙水上升。排水溝側壁每隔1 m開孔預留橫向泄水管，在水量較大區域加密橫向排水，將水快速排出，防止由于路面結構較長時間浸泡在水中導致的基層的強度降低變形增大引發的路面病害。

整改結束三年多以來，運營狀況整體穩定良好，路面上沒有再出現瀝青路面離析、坑洞、沉陷、脫空等病害（圖3）。

4 改良設計措施

（1）選用合適的路面組合結構，提高路面結構使用壽命。

考慮下穿道路交通量大、對區域交通控制性大、車輛的加減速比較頻繁、維修困難等特點，在經濟條件允許的情況下，選用抗車轍、抗裂、抗滑、水穩定性能更好耐久性強的SMA面層結構及水泥混凝土剛性基層，形成復合式路面結構，剛性基層起承重作用，瀝青面層起功能作用，復合路面結構整體強度高、使用壽命長、維修費用小。

（2）加強剛柔界面之間的層間結合，減少復合路面損壞的發生。

為了有效防止復合式路面各種損壞的發生，必須加強剛柔界面之間的層間結合，粘層須能夠協調下承層與鋪裝層之間的變形，防止上下結構層的分離（脫層），并在改進鋪裝層受力狀態的同時，防止路面水的下滲。

采用SBS改性乳化瀝青碎石加強剛柔界面之間的層間結合，SBS改性劑與瀝青混合后，除保持原有瀝青防水的可靠性外，不僅提高了防水層的高溫抗剪強度，改善了防水層的低溫抗裂性與延緩反射裂縫上升的能力，還可以與上層瀝青混凝土融為一體，消除了面層與防水層之間的軟弱夾層，進一步提高了面層的整體強度。

（3）采取合理措施排出進入路面結構內地下水，減輕道路水損壞程度。1）選擇合理底基層。推薦采用排水性底基層，以級配碎石為底基層，便于收集入滲地下水。2）完善道路內部排水措施。下穿道路路面結構防排水措施要體現“防、排、截、堵”相結合的原則。在路面低部設置排水盲溝，將基底部滲水及面層與排水溝接縫處滲水引入排水溝;并在水量較大區域加密橫向排水盲溝。

5 粉砂段下穿道路改良設計方案

5.1 路面設計

下穿U槽段機動車道路面結構由上往下分別是：4 cm SMA-13 細粒式瀝青瑪蹄脂碎石+粘層+8 cm SUP-20 中粒式瀝青混凝土+SBS改性乳化瀝青碎石粘結防水層+26 cm鋼筋混凝土基層+級配碎石調平層。

5.2 排水設計

（1）中分帶排水。中分帶回填土上采用聚乙烯復合土工膜封閉，復合土工膜上方采用碎石收集中分帶排水，并通過橫向排水管就近接入機動車道雨水井。

（2）排水盲溝。在路面低部設置排水盲溝，不僅可以將碎石調平層處滲水引入道路兩側排水溝，還可以收集面層與排水溝接縫處滲水;并在水量較大區域加密橫向排水盲溝。

6 結語

（1）本次改良設計復合式路面結構，充分發揮復合式路面結構（白+黑）的整體強度高、使用壽命長、維修費用小等特點。在混凝土基層與瀝青面層之間設置SBS改性乳化瀝青碎石粘層，協調下承層與鋪裝層之間的變形，防止上下結構層的分離（脫層），并在改進鋪裝層受力狀態的同時，防止路面水下滲。

（2）采用級配碎石排水性底基層，便于收集入滲地下水，在路面低部設置排水盲溝，將基底部滲水及面層與排水溝接縫處滲水引入排水溝。

（3）粉砂段下穿U槽選用路面結構為：4 cm SMA-13 細粒式瀝青瑪蹄脂碎石+粘層+8 cm SUP-20 中粒式瀝青混凝土+SBS改性乳化瀝青碎石粘結防水層+26 cm鋼筋混凝土基層+級配碎石調平層。

（4）在下穿道路路面設計中，本次改良設計方案從理論上可以有效的減少交通重載及地下水等帶來的下穿道路路面損害，可在以后的下穿引道項目中應用及推廣。

參考文獻：

[1]劉朝暉.連續配筋混凝土剛柔復合式瀝青路面研究[D].長沙：長沙理工大學，2007.

[2]虞秋富，馬士賓，陳晗，等.城市地下道路復合式路面結構設計方法研究[J].城市道橋與防洪，2012（12）：37-41+7.