浅析沥青路面排水基层性能及施工工艺

■王少伟 ■黄石市颐阳公路工程咨询监理有限责任公司，湖北 黄石 435000

1 研究背景

常见沥青路面多采用半刚性基层。沥青路面的透水基层，水泥稳定碎石透水性能主要作用体现在使渗入路面结构内的水分能够在降水过程之后在一定时间内排除。为了更好掌握、控制沥青路面使用性能及寿命周期，有必要对沥青路面排水基层性能及施工工艺开展相关研究。

2 相关理论

2.1 空隙率

通常所说的混合料的空隙，包含连通空隙、半连通空隙和闭空隙，乃指其总体积减去骨架所占体积的剩余部分。所有空隙占混合料总体积的百分率，称作全空隙率，简称空隙率。其中，水能够自由通过并顺利排除的空隙称为有效空隙。参考相关资料，排水混合料的有效空隙率与全空隙率之间存在较好的相关性。较为常见的贫混凝土的空隙率与有效空隙率之间的关系式为:

2.2 渗透系数

混合料的透水性以渗透系数表征，渗透系数又称水力传导系数。日本学者相关研究表明，根据不同渗水方向渗透系数进行对比分析得出:水平方向的渗透系数为垂直方向值大小的3～4 倍。显而易见，由垂直方向渗透出来的水分在水平方向能够较快地排走。所以，混合料的渗透性能主要在于垂直方向的渗透能力。排水基层混合料渗透性能要求与其排水能力相关，即与及排水基层的设计宽度、厚度以及面层的设计渗入率有关。

2.3 渗透系数与空隙率的关系

通常，透水材料渗透系数估算公式主要有以下几种算法:

2.4 路表水渗入率

通过对渗入率设计指标进行分析，不难得知，沥青路面的一定损坏状况的路面渗透系数是影响路表水渗入率大小的关键。当路面下为不透水层时，进入其内部的自由水总是通过路面下形成的脱空进行流动的。由于脱空部分的特殊性，它对水分的粘滞作用是和排水层不同的。得到脱空的渗透系数以后，根据已有的渗入率测试数据，可得出按照路面养护等级及路面类型分类的面层渗透系数，即可用于路表水渗入率、排水层渗流量的相关计算。当降雨强度/量小于这个数值时，因为水分都被阻隔在路面结构之内，就不必进行专门的排水层设计。

3 排水基层的力学特性

半刚性基层在我国沥青路面中被广泛采用。设在的沥青稳定碎石排水基层下的半刚性基层，其刚度比前者相对较高，故而通常在荷载作用下处于受压状态，混和料的力学性能应采用抗压回弹模量表征。设计施工位于沥青面层下的排水基层，主要起两方面作用，即疏干面层和作为路面结构的一部分承受行车荷载的作用。显而易见，它既须具有足够的力学性能又要具备足够的排水能力。

通过分析加入排水基层对路面结构应力、变形状况的影响，从结构角度提出针对排水基层材料性能方面的有关要求，同事对设置排水基层的半刚性基层沥青路面结构设计提出合理化建议。其中，表面水渗入路面结构中的量，按路面类型分别按以下公式计算确定:

排水层用于收集路面渗下的水流，并将之导引入设于路面边缘的集水沟。由于从排水层向集水沟的渗流比较复杂，因此只进行排水层不受环境影响或影响可以忽略范围内的水力计算。由于这种水面线改变影响的范围相对于道路的宽度来说可以忽略不计，因此计算时假定水流在排水层整个范围内自由水面线是稳定不变，且保持平行的。根据渗入率设计中的式(3-3)，得出排水层中的渗流量为:

根据渗入率设计，排水层中的水流处于满流状态，所以，代入式(3-3)，得出排水层范围内的满流时的渗流流量/速如式(3-4)所示。

4 排水基层施工工艺

排水基层施工主要分为下承层准备、摊铺、碾压等三个施工环节。①下承层准备——排水基层的下承层，即二灰碎石项面应平整、坚实，路拱符合验收要求。将乳化沥青封层设置在二灰碎石顶面，用以防止透过排水基层的水继续往下渗透，具体做法为“一油一料”。②摊铺——在摊铺施工前，在位于道路外侧架设一条直径为的钢丝线，同时按纵向间距每隔设置基准架，按照水准测量的基准线高度，在基准架上将基准线固定，在确认检查无误后，供摊铺时使用。同时，在摊铺施工前，确认横坡控制系统的总仪表业已安装到位，并接通线路，确认总仪表指示灯正常显示。沥青稳定碎石排水基层的松铺系数按1.15 摊铺;水泥稳定碎石排水基层的松铺系数按1.2 摊铺。③碾压——按前面研究的施工工艺，严格控制碾压温度。先用8 双钢轮压路机静压l 遍，再带振压1 遍，然后用10 单钢轮压路机带振压2 遍，最后用25 双胶轮压路机复压2 遍，用灌沙法测其压实度，达98%以上，满足要求。

排水基层的具体施工过程中，需把握排水基层须同时满足空隙率、压实度相关要求。因而，需要着重保证好压路机吨位、碾压遍数、松铺系数等三个要素控制工作，同时注意污染防控。①首先，注意保证沥青稳定碎石排水基层的下承层即半刚性底基层平整、密实;同时确保铺设于下承层上的乳化沥青稀浆封层必须满足规范要求。②应按设计规定的规格在沥青混合料拌和厂拌制合格的排水基层材料，再通过自卸卡车保温运输至工地，确保摊铺施工采用摊铺机进行。施工期间，相关温度要求主要为:拌和温度在140℃～150℃之间控制，摊铺压实温度不低于120℃，碾压终了温度不低于65℃。③松铺系数、碾压遍数可通过试验段具体确定，可采用6～8光轮压路机进行压实施工。在每次试压后，应对沥青稳定碎石排水基层钻芯取样，然后测得芯样的毛体积密度、压实度、空隙率等指标。直至同时满足压实度、空隙率相关要求后，方可最终确定其松铺系数、碾压遍数。根据相关研究，建议松铺系数控制范围为1.15～1.20，6～8 光轮压路机碾压次数控制范围为3～4 遍。④为了防止排水基层表面受到破坏，应严禁在已完成的或正在碾压的路段上，压路机进行急刹车和“调头”操作。⑤关于沥青稳定碎石排水基层横、纵向接缝的处理，参照沥青面层施工要求实施。⑥应在沥青稳定碎石排水基层完工验收合格后，及早进行沥青面层施工，并切实注意排水基层污染防控。

［1］JTGT D33-2012.公路排水设计规范［S］.北京:人民交通出版社，2012.

［2］顾慰慈.渗流计算原理及应用.中国建材工业出版社.北京:2000，8.

［3］黄勇生，项新里.排水沥青路面混合料试验研究.国外公路，2001，02.

［4］姚祖康等.路面结构的内部排水设施.公路，1997，05。

［5］JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范［S］.北京:人民交通出版社，2004.