摘 要：高速公路路面積水問題是近年來路面病害研究重點之一，為徹底解決路面積水問題，以泉南高速石吉段K489+500路面積水處治為例，通過現(xiàn)場測量路面高程，計算路面縱、橫坡度，并分析積水原因，選用多種措施對該處路面積水進行綜合處治，從而解決路面積水問題，為同類工程積水處治提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;路面積水;處治措施;

作者簡介：胡子全（1984—），男，江西萬年人，工程師，研究方向為高速公路建設(shè)與養(yǎng)護工程。;

路面積水是瀝青路面病害之一，已成為高速公路車輛行駛的重大安全隱患。路面積水若不能及時排除，在高速行車的荷載下，積水易滲透入路面結(jié)構(gòu)層，造成骨料松散，進而發(fā)育為坑槽或裂縫，降低瀝青路面使用年限，影響路面行車安全。

泉南高速石吉段K489+500長期路面積水，損壞路面結(jié)構(gòu)層，導(dǎo)致交通事故頻繁發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，此處位于路線超高過渡段，在該段外側(cè)車道的橫坡由負變正會出現(xiàn)一個零坡度斷面，該段的路線縱坡也較小，容易積水。當(dāng)車輛行駛速度超過某一臨界速度時，車輛的前輪會發(fā)生水漂，易發(fā)生滑移、側(cè)翻等交通事故。

影響路面有效摩擦系數(shù)的因素主要有：路面的干濕情況、瀝青材料的種類和用量，礦料表面的粗糙度，輪胎的狀況和路面的溫度等。路面有效摩擦系數(shù)與路面抗滑性能成正比，有效摩擦系數(shù)越大，路面抗滑性能越好。其中，路面的干濕情況是影響有效摩擦系數(shù)的重要因素，在路面積水的情況下，瀝青路面的有效摩擦系數(shù)及抗滑性能均大幅降低，主要是由于在高速行車情況下，水分在路面形成了潤滑水膜，阻隔了輪胎與路面的接觸。若水膜較厚，水分未能迅速排除，輪胎與路面間形成了全面水膜，造成輪胎離開路面，完全處于由水支持的狀態(tài)，摩擦系數(shù)急劇降低，行車易發(fā)生滑移造成交通事故，這層水膜要在很大的壓力下才能排除。舊路面在養(yǎng)護過程中，欲提高瀝青路面的摩擦系數(shù)，就要使其表面變粗糙或及時迅速排除積水。

積水達到一定深度的情況下，高速行駛的車輛濺起的水花在車輛后方上空形成水霧，特別是有大車通行的情況下，更易影響后方車輛駕駛員視線，使其看不清前方車輛的轉(zhuǎn)向燈和尾燈，且水霧的濃度一般隨積水厚度的增加而加重。另外，路面積水在夜間易形成一塊塊“鏡面”，使車燈光產(chǎn)生反射，擾亂駕駛員視線，影響正常駕駛。

隨著路面使用年限及車流量的增長，路面會出現(xiàn)裂縫、松散、坑槽等病害，若積水停留時間過長不能及時排出，部分積水會沿著縫隙滲進路面，致使瀝青路面滲水系數(shù)增大，隨著時間推移會慢慢下滲至基層、底基層，甚至路基，從而引起路面結(jié)構(gòu)性能的破壞。如裂縫、沉降、斷板等現(xiàn)象，致使路面結(jié)構(gòu)的使用性能迅速變壞，將降低路面使用年限，增加養(yǎng)護成本。

G72泉南高速石吉段于2010年9月建成通車，其主線原設(shè)計路面結(jié)構(gòu)層為4cm改性瀝青AC-13A+6cmAC-20C+7cmAC-25C+8cmATB-25+18cm水穩(wěn)碎石+17cm水穩(wěn)碎石+20cm級配碎石。根據(jù)查閱建設(shè)期路面竣工圖，K489+300—K489+720左幅原路面橫坡為2%，測量其路面標高，橫縱坡坡度較小，趨于0。中分帶排水溝為縫隙式排水溝，蓋板的泄水孔小，且設(shè)置數(shù)量少。該段路線最低點處未設(shè)置集水井，超車道內(nèi)側(cè)邊緣處偏高，一定程度上阻礙路面雨水徑流。行、超車道輪跡帶處有輕微車轍，局部有輕微沉陷。綜合以上問題，雨季容易導(dǎo)致該處路面積水嚴重，路面形成一定深度的積水水膜，當(dāng)行車超過某一臨界速度時，車輛的前輪就會發(fā)生水漂，行車易發(fā)生滑移、側(cè)翻等交通事故。根據(jù)查閱泉南高速石吉段K489+500處交通事故和路損資料，2016年—2020年交通事故情況如表1所示。

表1 2016—2020年事故統(tǒng)計表 下載原圖

泉南高速石吉段K489+500左幅于2020年5月份針對該段的路面積水進行過一次路面預(yù)防性處治，采取調(diào)整路面橫坡的措施。該段單幅上面層和中面層（4cmAC-13+6cmAC-20）全部進行銑刨，銑刨后進行應(yīng)急車道外側(cè)邊緣回補10cmAC-20+4cmAC-13，超車道外側(cè)邊緣回補6cmAC-20+4cmAC-13。此次路面預(yù)防性處治短期內(nèi)減緩路面積水問題，但未能徹底消除路面積水。

為查明泉南高速K489+500處的路面積水原因，對路面標高現(xiàn)狀進行測量，基點選用路側(cè)一個固定點，測點布置如圖1所示。

圖1 測點布置圖（單位：cm) 下載原圖

根據(jù)相對高程測量結(jié)果，橫坡變化如圖2所示?？v坡變化如圖3所示。

圖2 路面橫坡變化圖 下載原圖

由現(xiàn)場調(diào)查與測量結(jié)果分析得知該處路面積水原因為：

(1）路面橫坡從-4%變化至-0.5%，縱坡從2%變化至0.5%，在K489+500處橫縱坡坡度較小，不足1%。

(2）中分帶排水溝為縫隙式排水溝，蓋板的泄水孔小，且設(shè)置數(shù)量少。

圖3 路面縱坡變化圖 下載原圖

(3）該段路線最低點處無集水井，集水井設(shè)置位置不合理。

(4）超車道內(nèi)側(cè)邊緣處偏高（含標線厚度），一定程度上阻礙路面雨水徑流。

(5）行、超車道輪跡帶處有輕微車轍，局部有輕微沉陷，一定程度上阻礙路面雨水徑流。

綜合以上問題，雨季容易導(dǎo)致該處路面嚴重積水，路面形成一定深度的積水水膜，當(dāng)行車速度超過某一臨界速度時，車輛的前輪會發(fā)生水漂，導(dǎo)致行車發(fā)生滑移、側(cè)翻等交通事故。

結(jié)合泉南高速K489+500處路面產(chǎn)生積水的各方面原因，綜合運用縫隙式排水溝改明溝、路面精銑刨、路面最低點處增設(shè)集水井和橫向排水管、路面刻槽等多種措施加以處理，增強路面排水能力。

拆除原路面路緣石處縫隙式排水溝預(yù)制混凝土蓋板，清理溝底淤積，采用C20混凝土微抬低洼處溝底標高并找平，使排水溝排水通暢，雨水集中排至集水井。集水井在原來的基礎(chǔ)上用C20混凝土抬高12cm，并使用球墨鑄鐵雨水篦子井蓋，井蓋低于路面1cm，此措施可加大流水量及加快流水速度。

在超車道邊溝往外側(cè)瀝青路面1m范圍內(nèi)進行厚度1cm的精銑刨增大路面有效摩擦系數(shù)，降低超車道的標高，改變路面雨水路徑，使路面雨水快速集中流進邊溝。路面精銑刨后灑布一薄層改性乳化瀝青封閉路面，以防止雨水滲入結(jié)構(gòu)層而產(chǎn)生路面病害，灑布量為0.4～0.6kg/m2。

由于原集水井設(shè)置在路面縱坡最低點，不能高效快速收集排水溝的雨水并通過橫向排水管排出，因此在路面最低點處設(shè)置深2m的集水井并設(shè)置對應(yīng)橫向排水管。雨水由集水井通過橫向排水管排至路肩外側(cè)邊坡急流槽。為防止影響交通，不能破損路面埋置橫向排水管，應(yīng)采用無破損路面式頂管法施工設(shè)置橫向排水管。

查閱資料可知，根據(jù)不同降雨強度和道路縱坡、橫坡條件下的平均水膜厚度公式為：

式（1）中：h為路表平均水膜厚度；q為降雨強度；l為路面水流路徑長度；n為粗糙系數(shù)；ix為橫坡；iy為縱坡。

在路面橫縱坡很難改變的情況下，可縮短路面水流路徑長度，取橫坡1%，縱坡1%，降雨強度為3mm/min，粗糙系數(shù)取0.08，以下是水膜厚度隨水流路徑長度變化關(guān)系。水膜厚度隨水流路徑長度變化見圖4。

圖4 水膜厚度隨水流路徑長度變化圖 下載原圖

水流路徑長度越長水膜深度越大，本次處治采取路面刻槽和埋置U形及回形排水槽的方式以縮短路面水流路徑長度，從而降低水膜深度。路面刻槽大小控制在槽寬3cm，槽深4cm，長2m左右，刻槽后埋置U形及回形排水槽，排水槽頂面低于路面0.5cm,U形及回形排水槽頂面設(shè)置直徑0.5cm圓孔，圓孔間距10cm。通過路面刻槽和埋置排水槽的方式能既不影響行車舒適性，又能引導(dǎo)路面積水通過排水槽快速流入排水邊溝。

傳統(tǒng)交通標線采用熱熔型涂料，厚度約為2.5mm，標線形成一條攔水埂，減緩雨水散排的效果和速度。本次處治將普通熱熔標線改成雨夜點狀標線，增大雨水散排速度并提高了雨天及夜間標線反光效果。同時采取車道中虛線改為中實線，并增設(shè)視覺減速標線、震蕩減速標線，增設(shè)“雨天路滑，減速慢行”警示標志牌等設(shè)施，提示車輛減速通過路面積水段，保證行車安全。

為減少對道路通行的影響，試驗段施工采用半封閉狀態(tài)施工，在只封閉超車道的情況下施工，不僅加大了危險系數(shù)，也增加了施工難度。為保證施工安全，作業(yè)控制區(qū)采用高速公路標準長期養(yǎng)護作業(yè)安全作業(yè)規(guī)程布置交通安全設(shè)施?！豆佛B(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程》（JTG H30—2015）中明確規(guī)定：高速公路長期養(yǎng)護控制區(qū)應(yīng)布置警告區(qū)、上游過渡區(qū)、緩沖區(qū)、工作區(qū)、下游過渡區(qū)和終止區(qū)。

養(yǎng)護作業(yè)控制區(qū)應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1）限速過程應(yīng)在警告區(qū)完成。限速應(yīng)采用逐級限速或重復(fù)提示限速方法。逐級限速宜每100m降低10km/h。相鄰限速標志間不宜小于200m。根據(jù)（JTG H30—2015）表4.0.3中規(guī)定，最終限速值為80km/h。

(2）警告區(qū)最小長度應(yīng)符合規(guī)定，施工警告區(qū)設(shè)置長度為1 500m。

(3）上游過渡區(qū)最小長度應(yīng)符合規(guī)定，上游過渡區(qū)設(shè)置長度為200m。

(4）緩沖區(qū)最小長度應(yīng)符合規(guī)定，緩沖區(qū)設(shè)置長度為120m。

(5）工作區(qū)結(jié)合規(guī)程和現(xiàn)場設(shè)置長度為300m。

(6）下游過渡區(qū)設(shè)置長度為30m。

(7）終止區(qū)設(shè)置長度為30m。

采用球墨鑄鐵QT500-7澆筑加工而成，通過球化劑對鑄鐵進行球化，使鑄鐵結(jié)構(gòu)結(jié)合更緊密，密度更高、強度更強、韌性更好，其綜合性能接近鋼。本次的邊溝球墨鑄鐵雨水篦子尺寸為長×寬×高=500mm×300mm×40mm，配有角鋼，耐腐蝕、易維護，更易于打開清除溝底淤積。

槽鋼為建造用碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的焊接、鉚接性能及綜合機械性能。產(chǎn)槽鋼的原料鋼坯為含碳量不超過0.25%的碳結(jié)構(gòu)，為普通槽鋼，本次槽鋼尺寸根據(jù)現(xiàn)場槽深度先預(yù)制后安裝。槽鋼本身厚度為5mm。

乳化瀝青是將通常高溫使用的道路瀝青，經(jīng)過機械攪拌和化學(xué)穩(wěn)定的方法（乳化），擴散到水中而液化成常溫下黏度很低，流動性很好的一種道路建筑材料，主要由瀝青、乳化劑、穩(wěn)定劑和水等組成。

路面積水對行車易造成打漂和滑移，根據(jù)交通部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，本試驗路段近5年的交通事故量為21次，平均每次的經(jīng)濟損失超過人民幣5 000元。而此次路面積水處治完成后，該處至今未發(fā)生交通事故，提高了行車安全，減少了事故數(shù)量。

超車道進行精銑刨后不僅加大了水流路徑，也加大了路面的摩擦系數(shù)，提高了路面抗滑性能。路面刻槽也是加大路面摩擦系數(shù)的方式之一，能夠提高路面抗滑性能，加大安全指數(shù)，使路面行車條件得到了極大的改善。

本次積水處治完成后，路段易積水點均未出現(xiàn)積水情況，路面行車條件得到了很大的改善，保障了高速的暢通，極大地降低了事故發(fā)生率，大幅提高了行車的安全指數(shù)，保障了司乘人員的生命財產(chǎn)安全。

養(yǎng)護單位對路面積水的處治通常為路面預(yù)防性養(yǎng)護處治，一個積水點按200m單幅上面層進行銑刨，銑刨后回補4cm AC-13的路面預(yù)防性養(yǎng)護單價為1600元/m3，泉南高速K489+500處積水點若采用路面預(yù)防性養(yǎng)護處治花費為200m×11.25m×0.04m×1600元，合14.4萬元，而本次積水處治花費約為4萬元，相對于路面預(yù)防性養(yǎng)護處治，節(jié)省比例約為72%，達到降本增效的目的。此外，本次路面積水綜合處治試驗段施工也為以后日常養(yǎng)護及路面積水處治提供了有效的施工數(shù)據(jù)。

本文以泉南高速k489+500路面積水處治為例，具體分析了積水形成的主要原因，并提出解決方案，極大改善了路面技術(shù)狀況指數(shù)，提高了行車安全，帶來了較大的社會效益和經(jīng)濟效益，為以后日常養(yǎng)護及路面積水處治提供了切實有效的措施。

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