透水瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方法探討

周慧慧 楊禮定

云南新創(chuàng)新交通建設(shè)股份有限公司

透水瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方法探討

周慧慧 楊禮定

云南新創(chuàng)新交通建設(shè)股份有限公司

在城市化建設(shè)中，現(xiàn)代化城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料硬化覆蓋，將寶貴的自然降水完全與下層土壤及地下水阻斷，加之城市地下水的過量抽取，導(dǎo)致城市地下水位越來越低，引發(fā)地面沉陷。而且不透水鋪裝使雨水要經(jīng)過較長距離的地表徑流才能進(jìn)入城市地下排水系統(tǒng)，此間在強(qiáng)降雨的情況下就會(huì)產(chǎn)生較大的地表徑流量，增加了城市排水管網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，甚至?xí)鸪鞘行陀旰榈陌l(fā)生。本文主要探討透水瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方法。

透水瀝青路面；結(jié)構(gòu)組合；設(shè)計(jì)方法

目前，隨著中國道路建設(shè)迅速發(fā)展，交通量和車速增加，使得交通事故頻發(fā)，噪聲污染也日益嚴(yán)重。為解決這些問題，很多研究人員開始致力于探索如何鋪筑透水、降噪、防滑的路面。透水性瀝青路面采用一種具有連通孔隙結(jié)構(gòu)的開級配瀝青混合料，空隙率較大，因此具有透水、防滑、降噪等特點(diǎn)；但這種瀝青混合料粗集料比例較大，瀝青用量較少，容易出現(xiàn)老化、分散、剝落、離析等病害。國內(nèi)對透水瀝青混合料的研究大多停留在室內(nèi)試驗(yàn)階段，工程應(yīng)用實(shí)例較少。

1 透水瀝青路面設(shè)計(jì)原則

透水瀝青路面是指由透水瀝青混合料修筑、路表水可進(jìn)入路面橫向排出，或滲入至路基內(nèi)部的瀝青路面總稱。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式共分為2類：(1)面層透水式，路表水進(jìn)入路面后，由面層排出并引到鄰近排水設(shè)施；(2)基層透水式路面，路表水進(jìn)入路面后，由基層排出并引到鄰近排水設(shè)施；(3)全透式路面，路表水進(jìn)入路面后，直接進(jìn)入路基。透水瀝青路面結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì)在透水功能方面需要考慮兩個(gè)重要原則：首先，路面有足夠的滲透能力將大部分路表水滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，且暫時(shí)儲(chǔ)存滲入的水；其次，路面需要有一定的排水設(shè)施，保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將路面積蓄的滲入水排出。前一個(gè)原則，主要依賴于路面各結(jié)構(gòu)層材料的空隙率和厚度兩個(gè)物理指標(biāo)，可以通過改變兩個(gè)指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)原則。后一個(gè)原則或者通過路基的自然滲透、或者通過在基層或者墊層中設(shè)置內(nèi)部排水管設(shè)施來解決。

2 透水瀝青混合料級配組成設(shè)計(jì)

透水路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括透水功能設(shè)計(jì)和承載力設(shè)計(jì)兩方面，相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)及其容許值與《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定一致。透水路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照以下原則進(jìn)行：各種等級的透水路面方案在設(shè)計(jì)時(shí)均以透水設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，以保證設(shè)計(jì)成果均可滿足相應(yīng)條件下的透水要求。在透水設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，保證最終方案的實(shí)用性。透水瀝青混合料由于其自身結(jié)構(gòu)組成的特殊性，其目標(biāo)空隙率和最佳瀝青用量與普通瀝青混合料級配設(shè)計(jì)有一定的差異。透水瀝青路面存在較大空隙率能夠?qū)⒙繁矸秶鷥?nèi)的降水快速排出，透水瀝青混合料與普通瀝青混合料在結(jié)構(gòu)上有很大區(qū)別，其設(shè)計(jì)基本原則主要有：①較高的空隙率為滿足透水要求，透水性瀝青混合料應(yīng)具有較高的空隙率，因此，應(yīng)根據(jù)降雨量大小，選擇合適的空隙率。②骨架-空隙結(jié)構(gòu)透水性瀝青混合料為骨架-空隙結(jié)構(gòu)，具有較大的空隙率，其強(qiáng)度由高粘瀝青膠漿的粘結(jié)作用及石料之間自身的嵌鎖作用共同形成。透水瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)：①根據(jù)本地區(qū)實(shí)際降雨量，選擇降雨所處等級，根據(jù)等級選擇合適空隙率以及相適應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)。②根據(jù)規(guī)范要求以及實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)初步選取 3 組級配，初步估算油石比，成型初選級配試件，對比研究不同級配下透水瀝青混合料的空隙率以及強(qiáng)度，選擇最佳級配組成。③確定透水性瀝青混合料的最佳瀝青用量。④選擇透水性瀝青混合料增粘劑種類。

3 路面內(nèi)部排水系統(tǒng)

透水浙青路面在通過結(jié)構(gòu)排水至路基的同時(shí)，還需考慮路面下排水，以形成互相補(bǔ)充的綜合排水體系。透水瀝青路面邊緣應(yīng)設(shè)置縱向排水設(shè)施。排水設(shè)施應(yīng)與道路設(shè)計(jì)時(shí)的本地排水系統(tǒng)相連，且排水系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟涤炅亢椭苓吪潘到y(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于全透式和基層透水式瀝青路面結(jié)構(gòu)，排水設(shè)施一般為在基層處設(shè)置集水溝和排水管，橫向設(shè)置出水管將水排除，對于面層透水式瀝青路面結(jié)構(gòu)，一般為在面層下部設(shè)置集水溝和排水管，橫向設(shè)置出水管將水排除。透水瀝青路面排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)可以根據(jù)以下步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：①收集路面結(jié)構(gòu)和降雨資料，擬定排水表層厚度、空隙率、滲透系數(shù)等參數(shù)，計(jì)算路表徑流大小確定路表水膜厚度；②根據(jù)路面結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算排水層退水時(shí)間，以判定排水層的擬定參數(shù)是否符合要求，如不符合要求則重新選取排水層設(shè)計(jì)參數(shù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；③按照內(nèi)部滲流計(jì)算方法確定表層內(nèi)部排水狀況，根據(jù)滲流量大小進(jìn)行內(nèi)部排水系統(tǒng)各附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)，包括集水溝的寬度、深度、集水管開孔面積、集水管管徑等參數(shù)。

4 路面結(jié)構(gòu)層計(jì)算

瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先根據(jù)道路等級及使用要求考慮交通條件、投資水平，確定路面結(jié)構(gòu)的整體類型。其次根據(jù)道路沿線水文及地質(zhì)條件，確定道路分段土基回彈模量，同時(shí)依據(jù)調(diào)查得到交通量，計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期設(shè)計(jì)車道累計(jì)當(dāng)量軸次，確定路用結(jié)構(gòu)各層材料參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)(設(shè)計(jì)彎沉值、容許抗拉強(qiáng)度、容許抗剪強(qiáng)度、容許拉應(yīng)變) 按照道路等級和基層類型確定，可靠度系數(shù)則根據(jù)面層類型、道路等級和變異水平等級確定。最后在滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)條件下，進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)，同時(shí)對季節(jié)性冰凍地區(qū)進(jìn)行防凍厚度驗(yàn)算。完成技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析后，按照全壽命周期費(fèi)用理念確定路面結(jié)構(gòu)方案。

材料參數(shù)取值與試驗(yàn)中采用的測定方法密切相關(guān)。彎拉應(yīng)力計(jì)算中抗壓模量代替彎拉模量，劈裂強(qiáng)度代替彎拉強(qiáng)度，通過對比分析取值保守。瀝青層層底拉應(yīng)變計(jì)算中，動(dòng)態(tài)回彈模量實(shí)測繁瑣，半剛性基層、粒料與土基模量可按規(guī)范取值，瀝青混合料的動(dòng)態(tài)回彈模量推薦采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法實(shí)測。透水性瀝青路面試驗(yàn)段的成功鋪筑，充分說明本研究的配合比設(shè)計(jì)和施工工藝具有很好的可行性和實(shí)用性，值得在透水瀝青路面工程中推廣應(yīng)用。

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