防水路面结构及其施工方法 【技术领域】
本发明涉及一种路面结构及其施工方法，尤其是一种防水路面结构及其施工方法。
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，并取得了较好的效果。
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。
因此需要一种防水路面结构及其施工方法，能有效的阻止地下水和路表水对路面结构的破坏。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的是提供一种防水路面结构及施工方法。该目的是通过以下技术方案实现的：一种防水路面结构，自上而下包括面层、基层、排水垫层和路基，基层与排水垫层之间设置不透水的防水层，防水层与基层、排水垫层均自然分离，排水垫层与路基之间设置用于过滤细泥沙的透水过滤层。
进一步，所述防水层为厚度0.1mm～0.5mm的成品薄层软质材料；
进一步，所述防水层为防水土工膜、复合塑料编织布或塑料薄膜；
进一步，所述透水过滤层为厚度0.5mm～2mm的透水过滤土工布层；
进一步，所述面层为沥青混凝土面层、普通水泥混凝土面层、碾压混凝土面层、改性混凝土面层或纤维混凝土面层；所述基层为柔性基层、半刚性基层或刚性基层；所述排水垫层为粒料垫层、有机结合料稳定粒料垫层、无机结合料稳定粒料垫层或混合粒料垫层；
本发明的技术方案还包括：一种防水路面结构的施工方法，铺筑顺序为：第一，夯实路基；第二，在路基上平整的铺设透水过滤层；第三，在平整的透水过滤层上铺筑排水垫层；第四，待排水垫层铺筑完全成型之后，再平整的铺设防水层，使排水垫层与防水层之间自然分离；第五，在平整的防水层上再铺筑基层，使基层与防水层之间自然分离；第六，在基层上铺筑面层，从而形成完整的路面结构。
本发明的有益效果在于：第一，在路基和排水垫层之间设置透水过滤层，可以在确保地下水上升进入排水垫层排出路面以外的同时，能有效阻断路基细粒土或颗粒被地下水带入排水垫层，避免路基细粒土或颗粒的流失，减少路面沉陷，还可避免路基细粒土或颗粒堵塞排水垫层的孔隙，造成排水不畅。第二，在排水垫层与基层之间设置能与排水垫层和基层自然分离的软质薄膜类防水层材料后，首先，避开了防水层与基层和排水垫层的直接接触，层间接触面相对较光滑，大大减小了基层与排水垫层之间的摩擦力，使得冬季水进入垫层发生冻胀变形时，垫层与基层的层间切向约束作用极大减轻，有利于垫层和基层受力，而且还能避免防水层材料的损坏。其次，由于薄膜类防水层具有一定的适应变形的能力，可起到应力吸收和协调变形的作用，利于基层受力。再次，由于防水层的设置，在完全阻止地下水进一步上升至基层和面层，有效解决地下水损坏的同时，将显著减小冬季因地下水冻胀引起的路面病害和破坏问题，同时，还可以完全阻止路表水通过垫层进入路基，避免由此引起的路基水损和路面唧泥现象。最后，由于有效阻止了地下水的上升，在排水垫层由于施工质量控制不好造成孔隙率降低的情况下，可以防止路基细粒土或颗粒堵塞排水垫层已有的孔隙，不会造成孔隙率进一步减小甚至堵塞孔隙。第三，本发明的施工方法中，由于待排水垫层完全形成后，再铺设防水层，所以保证了排水垫层与防水层的自然分离，对于垫层的排水也起到正面的作用。第四，本发明的施工方法中，由于待排水垫层完全形成后，再铺设防水层，所以保证了排水垫层与防水层的自然分离，对于垫层的排水也起到正面的作用。
本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明的垫层上设防水层的路面结构及其施工方法作进一步说明，附图为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
如图所示，本发明的防水路面结构自上而下依次为面层1、基层2、防水层3、排水垫层4、透水过滤层5和路基6。面层1为沥青混凝土面层、普通水泥混凝土面层、碾压混凝土面层、改性混凝土面层或纤维混凝土面层之一；基层2为柔性基层、半刚性基层或刚性基层之一；防水层3为防水土工膜、复合塑料编织布或塑料薄膜之一；排水垫层4为粒料垫层(粒料垫层为普通砂粒、碎石等垫层)、有机结合料稳定粒料垫层、无机结合料稳定粒料垫层或混合粒料垫层(混合粒料垫层为粒料、有机结合料稳定粒料和无机结合料稳定粒料之间的各种混合粒料垫层)之一；透水过滤层5为透水过滤土工布层；防水层3与基层2、排水垫层4之间均自然分离。
本发明的具体施工方法为：铺筑顺序为：第一，夯实路基6；第二，在路基6上平整的铺设透水过滤层5；第三，在平整的透水过滤层5上铺筑排水垫层4；第四，待排水垫层4铺筑完全成型之后，再平整的铺设防水层3，使排水垫层4与防水层3之间自然分离；第五，在平整的防水层3上再铺筑基层2，使基层2与防水层3之间自然分离；第六，在基层2上铺筑面层1，从而形成完整的路面结构。
实施例一，所述面层1为普通水泥混凝土面层，基层2为半刚性基层，防水层3为厚度0.1mm的防水土工膜，排水垫层4为有机结合料稳定粒料垫层，透水过滤层5为厚度0.5mm的透水过滤土工布层，按照前述施工方法即可铺筑本发明的防水路面结构。
实施例二，所述面层1为沥青混凝土面层，基层2为柔性基层，防水层3为厚度0.5mm的塑料薄膜，排水垫层4为无机结合料稳定粒料垫层，透水过滤层5为厚度1.25mm的透水过滤土工布层，按照前述施工方法即可铺筑本发明的防水路面结构。
实施例三，所述面层1为纤维混凝土面层，基层2为柔性基层，防水层3为厚度0.3mm的防水土工膜，排水垫层4为粒料垫层，透水过滤层5为厚度2mm的透水过滤土工布层，按照前述施工方法即可铺筑本发明的防水路面结构。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。