排水瀝青路面在易積水路段的應(yīng)用

李曙龍 雷俊 史立民

（1.湖南省長益高速公路擴(kuò)容工程建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南 長沙 410000；2.中路交建（北京）工程材料技術(shù)有限公司，北京 102199）

造成交通事故的原因除了人、路、車的因素外，氣象也是重要因素。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，包括降雨、降雪、大霧、結(jié)冰、大風(fēng)、沙塵等多種條件造成的交通事故中，降雨占74%。路表水膜是造成雨天交通事故較大的原因。如何解決路表水膜和路面積水問題，是道路建設(shè)者所要深入研究的。

一、路面積水原因分析

（一）路面縱坡設(shè)計(jì)對路面積水影響

合成坡度是路面是否能夠順暢排水的重要指標(biāo)。研究認(rèn)為：一般情況下，當(dāng)路面合成坡度不小于0.5%時(shí)，則不會(huì)積水。在我國高速公路設(shè)計(jì)中，路拱坡度一般為1.5%或2%，因此一般路段不會(huì)出現(xiàn)積水現(xiàn)象。而對于有超高過渡段的段落，其不可避免會(huì)出現(xiàn)零坡，極易出現(xiàn)路面積水現(xiàn)象。有文章通過分析道路縱坡對道路積水、水膜厚度及路側(cè)排水的影響得到如下結(jié)論：在超高漸變段，設(shè)計(jì)最小縱坡對路面排水影響較大，在條件允許的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加縱坡坡度。

（二）路面匯水面積大

高速公路車道數(shù)的增加，雖然提高了通行能力，但是由于路幅過寬也造成了路面排水不暢的問題。當(dāng)路面寬度為11.25m時(shí)，水流僅沿橫坡方向流動(dòng)，降雨量在2mm/min時(shí)，水膜厚度可達(dá)到2mm以上，而部分水漂現(xiàn)象在2.5mm時(shí)就可能發(fā)生；據(jù)某條高速公路S曲線中部和凹曲線底部水膜厚度統(tǒng)計(jì)得到：當(dāng)降雨強(qiáng)度在1.2mm/min時(shí)，這些部位的水膜厚度可以達(dá)到5mm以上。因此可以推斷得出，路幅越寬，其在相同降雨量的情況下，水膜厚度越厚。而一般水流是沿著合成坡度方向流動(dòng)，隨著縱坡的增大，水流路徑長，坡底水膜厚度增加，因此設(shè)計(jì)縱坡也不能大于4%。

（三）路面排水不暢通

在實(shí)際建成公路中，超高段縱向集水溝或多或少存在著一些問題。如未設(shè)置超高段縱向集水溝或長度設(shè)置不足、蓋板頂面高于路面、未設(shè)置橫向排水管、路面標(biāo)線阻水等問題，均會(huì)導(dǎo)致路面最內(nèi)側(cè)車道上出現(xiàn)積水。除此之外，長期車輛荷載造成的車轍也會(huì)積水，影響行車安全。

二、排水瀝青路面在積水路段的應(yīng)用

排水瀝青路面是一種大孔隙路面，內(nèi)部空隙可以達(dá)到20%左右。排水瀝青路面在我國通常被稱為排水性路面或透水性路面，較多的簡稱為PAC。該路面具有排水、降噪、高抗滑的功能，應(yīng)用于積水路段，可有效緩解積水問題。

（一）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在湖南某新建雙向六車道高速公路上，為避免路面大量積水導(dǎo)致交通事故，在超高緩和段設(shè)計(jì)了排水瀝青路面PAC-13，中面層仍采用AC-20C，為加強(qiáng)中面層頂面的防水和黏結(jié)，設(shè)置了防水黏結(jié)層，結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 路面結(jié)構(gòu)示意圖

（二）混合料PAC-13配合比設(shè)計(jì)

排水瀝青路面成功的關(guān)鍵在于材料及配合比設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目粗集料采用了湖南當(dāng)?shù)厮a(chǎn)的輝綠巖，粗細(xì)集料檢測指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。瀝青采用的SBS改性瀝青，采用高黏度改性添加劑，按相關(guān)工藝制備滿足技術(shù)要求的高黏改性瀝青，如表1所示。

表1 高黏瀝青（實(shí)驗(yàn)室制樣）檢測結(jié)果

表2 合成級配通過率

表3 性能驗(yàn)證指標(biāo)

通過調(diào)試每檔材料得到合成級配，如表2所示。通過析漏和飛散確定最佳油石比為4.5%。性能驗(yàn)證結(jié)果如表3所示。

排水瀝青混合料是一種多孔的開級配瀝青混合料，主要依靠骨料之間的嵌擠和瀝青的黏結(jié)形成強(qiáng)度，因此對骨料的力學(xué)性能要求較高，該項(xiàng)目選擇的粗集料在力學(xué)性能上，其壓碎值、洛杉磯磨耗及軟石含量上均有較優(yōu)表現(xiàn)，而且從針片狀含量上也可以看出，粗集料的加工性能比較優(yōu)良，大量研究表明針片狀對于瀝青混合料的抗水損壞能力有較大影響。對于排水路面而言，細(xì)集料的潔凈程度，以及礦粉的質(zhì)量對瀝青膠漿的影響較大，在選用細(xì)集料時(shí)著重控制了其亞甲藍(lán)和含泥量。而最為關(guān)鍵的材料為高黏瀝青，其質(zhì)量直接決定排水瀝青路面的路用性能及耐久性。高黏瀝青需要有足夠高的黏度，也需要有較好的耐熱、耐候性，以保證良好的抗老化能力。該次設(shè)計(jì)從原材料上擇優(yōu)選擇了礦石材料及瀝青材料，配比的設(shè)計(jì)符合相關(guān)要求，設(shè)計(jì)空隙率達(dá)到了22.9%，滲水系數(shù)（車轍板）也達(dá)到了5000ml/min以上，混合料的其他各項(xiàng)指標(biāo)也具有較高的水平。

（三）PAC-13路面施工及控制要點(diǎn)

使用上述配合比施工，采用5000型的間歇式拌和樓，高黏度改性添加劑采用機(jī)械投放至拌和鍋內(nèi)攪拌均勻，合理設(shè)置拌和工藝。出料溫度控制在175℃～185℃?；旌狭系倪\(yùn)輸和攤鋪均與普通改性瀝青混合料一致。在碾壓的時(shí)候采用靜壓，防止壓路機(jī)振動(dòng)致使混合料骨架破壞。在鋼輪碾壓結(jié)束后，膠輪伺機(jī)碾壓，將混合料揉搓至混合料再排列，使混合料骨料與骨料之間嵌擠更緊密，以提高路面抗飛散的能力，提升路面耐久性。排水瀝青路面的施工不需要專業(yè)的特種設(shè)備，施工要求簡單，不影響施工進(jìn)度。通過對排水瀝青路面的檢測，其滲水系數(shù)均在6000ml/min左右，通過雨天觀測，路面積水和水膜問題均得到了有效解決，路面行車也更加安全、舒適。

三、結(jié)語

路面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮路面縱坡及合成坡度，結(jié)合最小設(shè)計(jì)縱坡及路面的匯水面積，不宜小于0.3%也不宜大于4%；超高緩和段及“凹”曲線底部是及易造成路面積水的位置，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮采用排水瀝青路面；排水瀝青路面對原材料的要求相對嚴(yán)格，對施工要求簡單，不影響施工進(jìn)度，當(dāng)設(shè)計(jì)空隙大于22%時(shí)，路面現(xiàn)場滲水系數(shù)可達(dá)到6000ml/min以上，能有效解決路面積水和水膜問題。