論公路項目排水瀝青路面設計方案及施工要點

摘要 排水功能型瀝青路面具有優良的排水性能，且能有效降低車輛行駛產生的噪聲，但由于混合料配比為間斷級配，施工技術相對復雜。文章結合同類工程實際施工經驗進行探究，基于設計和施工兩方面視角，提出了切實可行的具體化建議：根據混合料孔隙率要求，對配合比實施優化，使各摻配料完全匹配;排水瀝青路面用改性瀝青，在低溫60 ℃和高溫135 ℃條件下，其粘度指標分別不得超過100 kPa·s和5 Pa·s;現場施工階段結合混合料種類及鋪設厚度等相關因素，合理確定松鋪系數，并切實做好聚合物的施工溫度控制，保障道路施工整體質量。

關鍵詞 排水瀝青路面;配合比設計;施工

中圖分類號 TU992 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0090-03

收稿日期：2022-04-26

作者簡介：王抒揚（1991—），男，大專，助理工程師，研究方向：高速公路路面施工。

0 引言

排水功能型瀝青路面對排除城市道路積水，降低路面噪聲具有優良的效果，對創建海綿城市具有重要意義[1]。瀝青混合料間斷級配設計是增強其排水性能的關鍵，同時其內部孔隙較大，有效提升了降噪功能。文章結合同類工程施工經驗，從排水瀝青路面的設計和施工兩個方面進行探討，提出了切實可行的建議，并制定出了合理方案，為后續同類工程施工提供參考[2]。

1 研究背景

近年來，我國的城市范圍逐漸向周邊延伸，城市面積越來越大，為適應城市交通通行的實際需要，增加道路里程成為最高效的途徑。大規模道路工程建設占用周邊大量土地，致使土體硬化，蓄水能力嚴重降低，加之短時強降雨作用，大量積水不能及時排出，造成更為嚴重的城市內澇、堰塞湖等現象。為避免此類狀況的發生，提出了“海綿城市”的設計理念。

海綿城市主要目的是實現城市的排水、蓄水以及凈水功能，有效增強城市應對暴雨、短時強降雨等惡劣天氣情況的性能，使城市如同海綿一樣在干燥或降雨狀況下，能夠自動調節蓄水能力。而排水瀝青路面是有效實現“海綿城市”理念的根本體現，其原理是使路面積水通過瀝青路面的孔隙進行滲透，集中至密封層，然后通過路肩部位的雨水收集管將其排至地下雨水管網，使公路表面降水快速排出[3]。

2 排水瀝青路面設計

2.1 總體原則

采用加鋪排水路面結構層，實現瀝青路面上面層排水的設計方案，具體按照下列規定實施：

（1）設計方案應遵循經濟性、合理性及可行性原則，鋪設厚度為4 cm的PAC-13排水瀝青面層，盡可能實現低投入、高回報的目標。

（2）針對性原則。結合各部位路面及排水系統的具體情況，有針對性地進行路面設計。主要根據施工路段的路面設計狀況，制定出切實可行的鋪設方案。

（3）方便施工原則。根據該工程工期緊、任務重的實際情況，在進行排水系統設計時，應充分考慮施工的簡便、快捷。

2.2 排水路面結構層設計

先對下承層部位實施徹底清理，并在其表面均勻涂刷改性乳化瀝青防水涂料;鋪設厚度為4 cm的PAC-13排水瀝青混合料[4]，具體排水路面結構如圖1和圖2所示。

2.3 原材料要求

排水功能型瀝青混合料為間斷級配，其各種集料間存在較大孔隙，若不能合理配置油石配比，會造成各集料之間的粘結力不足，嚴重降低路面承載性能和剛度;各集料中雜質含量的多少，也會在一定程度上降低各集料間的粘結力[5]。所以原材料需選擇集料純度高、表面清潔干燥的優質集料，擬采用硬度大、強度高、耐久性強的玄武巖集料為最佳，具體的指數性能指標如表1所示。

為有效增強聚合物中各集料之間粘結性能，采用高粘性改性瀝青作為基質材料，并以其在60 ℃溫度狀況下的動粘度值來評定瀝青混合料的高溫穩定性能，在該溫度下對應的動粘度值不得低于100 kPa·s;另鋪設、壓實混合料工序施作階段，混合料的粘結性能應以135 ℃溫度狀況下的動粘度為標準，其限值不得超過5 Pa·s。

2.4 孔隙率設計

瀝青聚合料配合比設計，需要結合實際情況對其孔隙率范圍實施界定，保障各摻配料能夠完全匹配;孔隙率參數直接決定排水瀝青路面的滲透能力，孔隙率較小，會嚴重影響滲透性;孔隙率較大，對基質瀝青粘度要求較高，同時也會增加工程造價[6]。所以，應對瀝青路面孔隙率參數進行科學化選擇，盡可能提升項目建設的經濟、高效性。對于排水瀝青路面孔隙率指標各國均有不同的要求，具體情況如表2所示。

2.5 集料級配要求

瀝青混凝土路面孔隙率是由級配決定的，應采用高效措施，對混合料級配實施優化和控制。聚合物內孔隙較大的微觀結構，須通過粗集料相互嵌鎖形成空間支撐體系，施工時嚴格控制較小粒徑集料的應用，保證粗集料間的孔隙不被占用，以滿足排水性能[7]。

各國家及地區根據其實際狀況規定了瀝青混合料級配設計范圍，主要參數如表3所示。

2.6 最佳油石比

全面結合瀝青混合料孔隙率、集料間的粘結性能，通過試驗檢測數據，確定混合料的油石配比，并保障結構的排水性能。充分考慮瀝青混合料的孔隙值與集料之間的粘結強度要求，瀝青混凝土路面在滿足滲透、排水功能的基礎上，使其具備優質的粘結性能，防止路面出松散、離析、裂縫等質量病害。

確定最佳油石比的方法為：

（1）結合以往施工案例、相關工程經驗，當集料表面瀝青基質鋪設厚度處于12～16 mm區間內，其混合料油石配比能達到最優狀態。

（2）以此區間作為初選油石比范圍，在施工準備階段，通過析漏試驗對油石比范圍作進一步界定。

（3）采用馬歇爾試驗測定準確的油石配比數據。

（4）在進行大范圍施工前，按照確定的配合比進行試驗路段的試鋪，以試鋪后的實測質量檢測數據，論證施工參數的可行性。

3 排水瀝青混凝土的施工要點

3.1 排水瀝青混合料的拌合

（1）間隙式瀝青混合料拌制機生產能力至少達到240 t/h。整個拌和過程全部通過計算機掌控，配備精準計量的纖維、添加劑、其他摻配料投放設備。

（2）嚴格控制瀝青混合料拌制溫度，滿足攤鋪和碾壓需要，施工溫度不能過高，防止瀝青混合料出現碳化，監理單位應對溫度實施現場測量。

（3）禁止使用不合格集料，拌合站應建立除塵空壓設備、拌合機在調試前處于真空負壓狀態。

3.2 瀝青混合料的運輸

（1）為使拌合料輸送及時、高效，應結合施工現場具體情況合理配備運輸車輛，保證運輸能力稍超拌和能力。

（2）結合實際運輸距離、拌合機的生產能力，進行自卸汽車配置，保障運輸能力稍高于生產能力，并能超過現場攤鋪設備攤鋪能力的20%。

（3）攤鋪施工開始前，為保障攤鋪施工的連續性，需保證施工現場至少有4輛以上運輸車處于等待卸料狀態;攤鋪施工階段，須保證攤鋪機前方有2～3輛混合料運輸車等待卸車。

（4）由于排水瀝青混合料內部孔隙較多，導致施工過程中熱量散失較快，應做好保溫措施。

3.3 瀝青混合料的攤鋪

（1）該道路工程為雙向6車道，實際攤鋪時配備1臺攤鋪機實施攤鋪作業。

（2）在攤鋪機滾軸前部安裝防粗集料滾落擋板，避免集料與基層接觸部位存在粗集料集中現象。如果粗集料集中，會形成層間排水導流層，將降低集料之間的粘結力，使路面無法有效傳遞車輛荷載，引發路面坑洼等質量病害[8]。

（3）推薦使用非伸縮式攤鋪機，在大面積展開攤鋪作業前，先通過試驗段的試驗檢測，確定聚合物攤鋪時壓實度的控制參數，并依據松鋪系數、現場橫坡度來調整攤鋪機作業姿態。

3.4 溫度控制

（1）排水瀝青路面施工過程，施工溫度直接決定路面質量。若溫度較低，會降低瀝青混合料的流動性，并嚴重降低集料間的粘結力;若溫度較高，會使混合料流動性增大，不利于碾壓成型。所以須對施工溫度實施嚴格控制，以保障瀝青路面施工質量[9]。

（2）瀝青混合料拌制工序重在進行拌和溫度、拌和時間的合理控制，排水瀝青混合料拌制溫度需保持在170～185 ℃范圍內，拌和時間、溫度，須通過現場試驗具體確定。

（3）排水瀝青混合料運輸過程，其運輸時間、距離需嚴格管控，防止運輸過程中集料出現離析現象;運輸時應采取有效的保溫措施，避免集料出現固結現象，降低混合料流動性，控制混合料卸車溫度高于175 ℃。

3.5 碾壓工藝

（1）相較于普通瀝青混凝土路面，排水瀝青路面在壓實工序環節，應注意壓實度、孔隙率兩個重要指標的控制，以保障承載性能、排水功能達標;壓實工藝須重視初壓階段為靜壓，復壓時應嚴格控制振動頻率。

（2）大面積展開瀝青路面碾壓工序前，需先進行試驗路段的試壓驗證，來選擇適宜的壓實設備、壓實速度、溫度等最優參數。

（3）為使壓實荷載滿足要求，宜選用12 t級的鋼輪壓路機，依次進行初壓、復壓和終壓，并嚴格控制各壓實環節的溫度。初壓階段溫度不得低于160 ℃，采用靜壓方式進行碾壓，控制孔隙率達到規范及設計要求。

（4）碾壓成型后，當表面溫度不超過50 ℃時，即可開放交通。

（5）路面混合料松鋪系數控制值會影響路面成型平整度。若松鋪系數過大，會造成面層壓實度指標不達標，而松鋪系數較小，會導致瀝青路面厚度不足、承載能力受損，嚴重影響其耐久性和安全性[10]。因此在進行松鋪系數設定時，應全面結合材料性能、面層厚度、施工工藝等各方面因素，確保排水瀝青路面整體施工質量。

4 結論

綜上所述，排水瀝青路面設計和施工時，應注意下列幾個方面：

（1）根據混合料孔隙率要求，對配合比實施優化，保障各摻配料用量的匹配度;排水瀝青路面用粘性改性瀝青在60 ℃和135 ℃溫度條件下，其粘度指標限值分別不得超過100 kPa·s和5 Pa·s。

（2）最佳油石比指標，應通過析漏試驗對油石比范圍進行框定，再采用馬歇爾試驗測定準確的油石配比數據;還需進一步結合試驗段，對瀝青路面的各項性能實施科學驗證。

（3）排水瀝青路面具體施工方式和常規瀝青路面大體相同，為保證其結構性能，須對施工工藝進行合理優化，注重聚合物施工溫度控制、壓實工藝參數的選擇。

參考文獻

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