[实用新型]防水减振路面结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种路面结构，尤其是一种防水减振路面结构。

背景技术

在道路、机场跑道和市政设施等领域，路面寿命缩短已成为施工建设中的一大难题。导致路面早期破坏、寿命缩短的原因有许多。其中，研究表明“水是头号敌人”。根据水的来源，路面水损坏可分为路表水损坏和地下水损坏两种。

路表水损坏，主要是指路表水(如雨水)通过面层孔隙、接缝或裂缝进入面层内部，导致面层材料水损坏，水进一步渗入基层，造成基层动水冲刷破坏，并在面层与基层间形成非均匀脱空和非均匀支承，对沥青混凝土路面而言，层间动水冲刷还会削弱面层与基层的粘结力，不利于沥青混凝土面层受力。当水再进一步下渗进入路基，若路基排水不良则使其长期被水浸泡，路基材料强度和弹模降低，易导致路基失稳，继而引发基层沉陷、断裂，最后导致面层出现唧泥现象、沉陷和断裂破坏。在解决路表水损坏方面，现行路面已有在面层与基层之间设置多孔排水基层的措施，将渗入基层的路表水排出路面以外，但是效果不明显。

地下水损坏，是指湿度较大路床土或地下水位较高地区，路床土、路基下部或路堑边坡内的水通过毛细管作用或侧向渗流进入路面结构内部引起的路面破坏。地下水长期侵蚀基层，削弱底基层、基层的整体强度，降低基层材料的弹模，同时动水作用也会加速基层破坏，从而引发路面面层沉陷、断裂破坏。此外，地下水进入路面结构内部的同时，在汽车荷载尤其是重载的不断挤压下，还会附带有少量路基细粒土，造成路基细粒土流失，路基整体强度降低并影响路面结构承载力，路基细粒土随水附带上升也会导致路面频繁出现唧泥现象，上升的细粒土还会堵塞排水垫层通道，造成排水不畅。另外，在北方高寒地区，地下水还会引起路基的冻胀破坏，加剧了路面使用寿命的降低。路基土中存在着无数的毛细管，地下水会通过路基中的毛细管上升到路基内部，特别在冬季，当大气负温传入地下，地表中的自由水首先冻结成冰晶体，随着气温的继续下降，结合水的最外层也开始冻结，使冰晶体逐渐扩大，并在土层中形成冰夹层，水分冰冻后体积将增加，使土体随着膨胀发生隆起，出现冻胀现象。当土中细粒越多，形成的毛细管就越多，对路基的冻胀影响也越大。因此必须有效的阻止地下水对路面结构的破坏。

现有阻止地下水进入地基的措施主要有：第一，设置砂砾、多孔水泥稳定碎石等排水垫层，该措施能够减少毛细管，控制地下水的上升数量。但仍有部分水会通过毛细管作用继续上升至路面结构内部。同时，在地下水位较高路段，由于路基长时间处于潮湿状态，行车荷载的不断振动作用，将使路基土质软化、土颗粒变细，在荷载振动挤压下地下渗水附带路基细粒土上升。路基细粒土上升至垫层带来两个不良后果：一是路基细粒土流失，造成路基土强度降低，引发路面沉陷破坏；二是路基细粒土上升填充排水垫层的孔隙，易造成垫层排水不畅，且由于垫层孔隙率变小，毛细管变细，水上升高度变大，增强了水的毛细作用，地下水更易通过毛细管作用上升至基层甚至面层。垫层上的基层基本上都是无机结合料稳定粒料半刚性基层，其自身难以完全阻止水的渗透，且干缩和温缩裂纹普遍存在，这些无疑给地下水通过毛细管作用夹带路基细粒土一起上升至基层和面层提供了通道，由此引发基层、面层水损坏和路面唧泥现象。同时，多孔水泥稳定碎石类排水垫层的施工质量要求高，排水垫层混合料的拌制对用水量的要求特别高，如果用水量过小，在碾压混合料时容易松散；如果用水量过大，则容易出现离析现象，施工控制不好，将影响其排水效果，孔隙率降低提供毛细管道。第二，在北方高寒地区的冬季，为解决路基冻胀破坏，通常采用换填土的做法，即用水稳定性好、非冻胀土或弱冻胀土换填路基的上部，如砂、砂砾、矿渣等。采用该措施可大大减轻路基的冻胀程度，但存在的问题是，由于毛细水的上升，地下水仍会造成路面结构内部的冻胀破坏。即使再设置排水垫层，毛细水也会渗入垫层中凝结成冰，并导致垫层冻胀现象。垫层发生冻胀变形，必然受到基层给予其垂直方向和层间切向的约束，这种约束越强，垫层受到的约束力就越大，相应地，垫层给予基层的反作用力也就越大，这种反作用力包括垫层对基层的挤压力和层间切向剪力或摩擦力(对基层而言，该剪力或摩擦力表现为基层底部受拉)。半刚性基层材料具有较高的抗压强度，可以抵抗挤压力产生的压应力，但是，半刚性基层材料的抗拉强度较小，层间切向力使得基层受拉，进而会对基层造成不利影响，甚至当这种拉应力达到其抗拉强度时，出现基层开裂，引发路面破坏。另外，对于刚性路面结构，例如为水泥混凝土路面时，由于水泥混凝土材料脆性较大，面层刚性大，与基层接触时层间存在非均匀脱空和非均匀支承，在重荷载的振动冲击作用下，面层受力不利，疲劳寿命降低，尤其是基层为半刚性基层或刚性基层时，面层与基层硬碰硬，面层材料和基层材料抗振能力不足，重载振动冲击下容易发生高应力水平下的低周疲劳破坏，路面破坏，进而为路表水渗入基层和路基提供了通道。