論公路項(xiàng)目排水瀝青路面設(shè)計(jì)方案及施工要點(diǎn)

摘要 排水功能型瀝青路面具有優(yōu)良的排水性能，且能有效降低車輛行駛產(chǎn)生的噪聲，但由于混合料配比為間斷級(jí)配，施工技術(shù)相對(duì)復(fù)雜。文章結(jié)合同類工程實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行探究，基于設(shè)計(jì)和施工兩方面視角，提出了切實(shí)可行的具體化建議：根據(jù)混合料孔隙率要求，對(duì)配合比實(shí)施優(yōu)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(biāo)分別不得超過100 kPa·s和5 Pa·s;現(xiàn)場(chǎng)施工階段結(jié)合混合料種類及鋪設(shè)厚度等相關(guān)因素，合理確定松鋪系數(shù)，并切實(shí)做好聚合物的施工溫度控制，保障道路施工整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 排水瀝青路面;配合比設(shè)計(jì);施工

中圖分類號(hào) TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）12-0090-03

收稿日期：2022-04-26

作者簡(jiǎn)介：王抒揚(yáng)（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(duì)排除城市道路積水，降低路面噪聲具有優(yōu)良的效果，對(duì)創(chuàng)建海綿城市具有重要意義[1]。瀝青混合料間斷級(jí)配設(shè)計(jì)是增強(qiáng)其排水性能的關(guān)鍵，同時(shí)其內(nèi)部孔隙較大，有效提升了降噪功能。文章結(jié)合同類工程施工經(jīng)驗(yàn)，從排水瀝青路面的設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面進(jìn)行探討，提出了切實(shí)可行的建議，并制定出了合理方案，為后續(xù)同類工程施工提供參考[2]。

1 研究背景

近年來，我國(guó)的城市范圍逐漸向周邊延伸，城市面積越來越大，為適應(yīng)城市交通通行的實(shí)際需要，增加道路里程成為最高效的途徑。大規(guī)模道路工程建設(shè)占用周邊大量土地，致使土體硬化，蓄水能力嚴(yán)重降低，加之短時(shí)強(qiáng)降雨作用，大量積水不能及時(shí)排出，造成更為嚴(yán)重的城市內(nèi)澇、堰塞湖等現(xiàn)象。為避免此類狀況的發(fā)生，提出了“海綿城市”的設(shè)計(jì)理念。

海綿城市主要目的是實(shí)現(xiàn)城市的排水、蓄水以及凈水功能，有效增強(qiáng)城市應(yīng)對(duì)暴雨、短時(shí)強(qiáng)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?duì)顩r下，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)蓄水能力。而排水瀝青路面是有效實(shí)現(xiàn)“海綿城市”理念的根本體現(xiàn)，其原理是使路面積水通過瀝青路面的孔隙進(jìn)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(wǎng)，使公路表面降水快速排出[3]。

2 排水瀝青路面設(shè)計(jì)

2.1 總體原則

采用加鋪排水路面結(jié)構(gòu)層，實(shí)現(xiàn)瀝青路面上面層排水的設(shè)計(jì)方案，具體按照下列規(guī)定實(shí)施：

（1）設(shè)計(jì)方案應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性、合理性及可行性原則，鋪設(shè)厚度為4 cm的PAC-13排水瀝青面層，盡可能實(shí)現(xiàn)低投入、高回報(bào)的目標(biāo)。

（2）針對(duì)性原則。結(jié)合各部位路面及排水系統(tǒng)的具體情況，有針對(duì)性地進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。主要根據(jù)施工路段的路面設(shè)計(jì)狀況，制定出切實(shí)可行的鋪設(shè)方案。

（3）方便施工原則。根據(jù)該工程工期緊、任務(wù)重的實(shí)際情況，在進(jìn)行排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮施工的簡(jiǎn)便、快捷。

2.2 排水路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

先對(duì)下承層部位實(shí)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(shè)厚度為4 cm的PAC-13排水瀝青混合料[4]，具體排水路面結(jié)構(gòu)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(jí)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(huì)造成各集料之間的粘結(jié)力不足，嚴(yán)重降低路面承載性能和剛度;各集料中雜質(zhì)含量的多少，也會(huì)在一定程度上降低各集料間的粘結(jié)力[5]。所以原材料需選擇集料純度高、表面清潔干燥的優(yōu)質(zhì)集料，擬采用硬度大、強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)的玄武巖集料為最佳，具體的指數(shù)性能指標(biāo)如表1所示。

為有效增強(qiáng)聚合物中各集料之間粘結(jié)性能，采用高粘性改性瀝青作為基質(zhì)材料，并以其在60 ℃溫度狀況下的動(dòng)粘度值來評(píng)定瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，在該溫度下對(duì)應(yīng)的動(dòng)粘度值不得低于100 kPa·s;另鋪設(shè)、壓實(shí)混合料工序施作階段，混合料的粘結(jié)性能應(yīng)以135 ℃溫度狀況下的動(dòng)粘度為標(biāo)準(zhǔn)，其限值不得超過5 Pa·s。

2.4 孔隙率設(shè)計(jì)

瀝青聚合料配合比設(shè)計(jì)，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其孔隙率范圍實(shí)施界定，保障各摻配料能夠完全匹配;孔隙率參數(shù)直接決定排水瀝青路面的滲透能力，孔隙率較小，會(huì)嚴(yán)重影響滲透性;孔隙率較大，對(duì)基質(zhì)瀝青粘度要求較高，同時(shí)也會(huì)增加工程造價(jià)[6]。所以，應(yīng)對(duì)瀝青路面孔隙率參數(shù)進(jìn)行科學(xué)化選擇，盡可能提升項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)、高效性。對(duì)于排水瀝青路面孔隙率指標(biāo)各國(guó)均有不同的要求，具體情況如表2所示。

2.5 集料級(jí)配要求

瀝青混凝土路面孔隙率是由級(jí)配決定的，應(yīng)采用高效措施，對(duì)混合料級(jí)配實(shí)施優(yōu)化和控制。聚合物內(nèi)孔隙較大的微觀結(jié)構(gòu)，須通過粗集料相互嵌鎖形成空間支撐體系，施工時(shí)嚴(yán)格控制較小粒徑集料的應(yīng)用，保證粗集料間的孔隙不被占用，以滿足排水性能[7]。

各國(guó)家及地區(qū)根據(jù)其實(shí)際狀況規(guī)定了瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)范圍，主要參數(shù)如表3所示。

2.6 最佳油石比

全面結(jié)合瀝青混合料孔隙率、集料間的粘結(jié)性能，通過試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，確定混合料的油石配比，并保障結(jié)構(gòu)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(jié)強(qiáng)度要求，瀝青混凝土路面在滿足滲透、排水功能的基礎(chǔ)上，使其具備優(yōu)質(zhì)的粘結(jié)性能，防止路面出松散、離析、裂縫等質(zhì)量病害。

確定最佳油石比的方法為：

（1）結(jié)合以往施工案例、相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)集料表面瀝青基質(zhì)鋪設(shè)厚度處于12～16 mm區(qū)間內(nèi)，其混合料油石配比能達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

（2）以此區(qū)間作為初選油石比范圍，在施工準(zhǔn)備階段，通過析漏試驗(yàn)對(duì)油石比范圍作進(jìn)一步界定。

（3）采用馬歇爾試驗(yàn)測(cè)定準(zhǔn)確的油石配比數(shù)據(jù)。

（4）在進(jìn)行大范圍施工前，按照確定的配合比進(jìn)行試驗(yàn)路段的試鋪，以試鋪后的實(shí)測(cè)質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，論證施工參數(shù)的可行性。

3 排水瀝青混凝土的施工要點(diǎn)

3.1 排水瀝青混合料的拌合

（1）間隙式瀝青混合料拌制機(jī)生產(chǎn)能力至少達(dá)到240 t/h。整個(gè)拌和過程全部通過計(jì)算機(jī)掌控，配備精準(zhǔn)計(jì)量的纖維、添加劑、其他摻配料投放設(shè)備。

（2）嚴(yán)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(xiàn)碳化，監(jiān)理單位應(yīng)對(duì)溫度實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。

（3）禁止使用不合格集料，拌合站應(yīng)建立除塵空壓設(shè)備、拌合機(jī)在調(diào)試前處于真空負(fù)壓狀態(tài)。

3.2 瀝青混合料的運(yùn)輸

（1）為使拌合料輸送及時(shí)、高效，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況合理配備運(yùn)輸車輛，保證運(yùn)輸能力稍超拌和能力。

（2）結(jié)合實(shí)際運(yùn)輸距離、拌合機(jī)的生產(chǎn)能力，進(jìn)行自卸汽車配置，保障運(yùn)輸能力稍高于生產(chǎn)能力，并能超過現(xiàn)場(chǎng)攤鋪設(shè)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(xù)性，需保證施工現(xiàn)場(chǎng)至少有4輛以上運(yùn)輸車處于等待卸料狀態(tài);攤鋪施工階段，須保證攤鋪機(jī)前方有2～3輛混合料運(yùn)輸車等待卸車。

（4）由于排水瀝青混合料內(nèi)部孔隙較多，導(dǎo)致施工過程中熱量散失較快，應(yīng)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(shí)際攤鋪時(shí)配備1臺(tái)攤鋪機(jī)實(shí)施攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。

（2）在攤鋪機(jī)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(xiàn)象。如果粗集料集中，會(huì)形成層間排水導(dǎo)流層，將降低集料之間的粘結(jié)力，使路面無法有效傳遞車輛荷載，引發(fā)路面坑洼等質(zhì)量病害[8]。

（3）推薦使用非伸縮式攤鋪機(jī)，在大面積展開攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前，先通過試驗(yàn)段的試驗(yàn)檢測(cè)，確定聚合物攤鋪時(shí)壓實(shí)度的控制參數(shù)，并依據(jù)松鋪系數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)橫坡度來調(diào)整攤鋪機(jī)作業(yè)姿態(tài)。

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(zhì)量。若溫度較低，會(huì)降低瀝青混合料的流動(dòng)性，并嚴(yán)重降低集料間的粘結(jié)力;若溫度較高，會(huì)使混合料流動(dòng)性增大，不利于碾壓成型。所以須對(duì)施工溫度實(shí)施嚴(yán)格控制，以保障瀝青路面施工質(zhì)量[9]。

（2）瀝青混合料拌制工序重在進(jìn)行拌和溫度、拌和時(shí)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(nèi)，拌和時(shí)間、溫度，須通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)具體確定。

（3）排水瀝青混合料運(yùn)輸過程，其運(yùn)輸時(shí)間、距離需嚴(yán)格管控，防止運(yùn)輸過程中集料出現(xiàn)離析現(xiàn)象;運(yùn)輸時(shí)應(yīng)采取有效的保溫措施，避免集料出現(xiàn)固結(jié)現(xiàn)象，降低混合料流動(dòng)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(shí)工序環(huán)節(jié)，應(yīng)注意壓實(shí)度、孔隙率兩個(gè)重要指標(biāo)的控制，以保障承載性能、排水功能達(dá)標(biāo);壓實(shí)工藝須重視初壓階段為靜壓，復(fù)壓時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制振動(dòng)頻率。

（2）大面積展開瀝青路面碾壓工序前，需先進(jìn)行試驗(yàn)路段的試壓驗(yàn)證，來選擇適宜的壓實(shí)設(shè)備、壓實(shí)速度、溫度等最優(yōu)參數(shù)。

（3）為使壓實(shí)荷載滿足要求，宜選用12 t級(jí)的鋼輪壓路機(jī)，依次進(jìn)行初壓、復(fù)壓和終壓，并嚴(yán)格控制各壓實(shí)環(huán)節(jié)的溫度。初壓階段溫度不得低于160 ℃，采用靜壓方式進(jìn)行碾壓，控制孔隙率達(dá)到規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

（4）碾壓成型后，當(dāng)表面溫度不超過50 ℃時(shí)，即可開放交通。

（5）路面混合料松鋪系數(shù)控制值會(huì)影響路面成型平整度。若松鋪系數(shù)過大，會(huì)造成面層壓實(shí)度指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，而松鋪系數(shù)較小，會(huì)導(dǎo)致瀝青路面厚度不足、承載能力受損，嚴(yán)重影響其耐久性和安全性[10]。因此在進(jìn)行松鋪系數(shù)設(shè)定時(shí)，應(yīng)全面結(jié)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(zhì)量。

4 結(jié)論

綜上所述，排水瀝青路面設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)注意下列幾個(gè)方面：

（1）根據(jù)混合料孔隙率要求，對(duì)配合比實(shí)施優(yōu)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(biāo)限值分別不得超過100 kPa·s和5 Pa·s。

（2）最佳油石比指標(biāo)，應(yīng)通過析漏試驗(yàn)對(duì)油石比范圍進(jìn)行框定，再采用馬歇爾試驗(yàn)測(cè)定準(zhǔn)確的油石配比數(shù)據(jù);還需進(jìn)一步結(jié)合試驗(yàn)段，對(duì)瀝青路面的各項(xiàng)性能實(shí)施科學(xué)驗(yàn)證。

（3）排水瀝青路面具體施工方式和常規(guī)瀝青路面大體相同，為保證其結(jié)構(gòu)性能，須對(duì)施工工藝進(jìn)行合理優(yōu)化，注重聚合物施工溫度控制、壓實(shí)工藝參數(shù)的選擇。

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