长寿命全透水道路绿色施工技术研究

苏立超 ，王中合

（1.邢台路桥建设总公司，河北 邢台 054001；2.河北省钢混组合桥梁技术创新中心，河北 邢台 054001）

1 引言

据2018 年交通运输统计公报和2016 年住房和城乡建设统计公报数据分析，截至目前，全国公路和道路养护总里程已远远超出600×104km，公路和道路养护市场巨大，养护体量和养护费用高昂，同时，国家在大力推进海绵城市建设中，更要利用占有重要作用的公路和道路点多、线长、面广、交错的网格化优势，充分发挥其透水效能，为解决城市内涝贡献力量，因此，研究低维护的长寿命道路对于提高交通建设和城市建设高质量发展具有重要的推动作用。

2 技术简介

长寿命透水道路是邢台路桥建设总公司自主研发的一种新型的低成本维护透水式道路结构，主要结构层自上而下为：透水面层、透水基层、透水垫层和透水路基。如遇水稳定性差的路基，可在垫层顶部增设隔离层，经隔离层阻断的路面渗水通过盲沟、泄水槽、边沟排出路基。主要创新点在于透水基层采用了多孔生态混凝土，其由单粒径石料经水泥、水、改性剂固结而成【1】，形成了孔隙率大、结构受力好、免碾压的骨架-孔隙结构。该结构形式的层次组成为透水面层厚度3～10cm，多孔生态混凝土透水基层厚度为17～30cm，透水垫层为15cm以及砂性土透水路基，各结构层可根据道路等级适当调整结构层厚度和组合形式，可广泛应用于高速公路、等级公路、城市主干路、次干路、非机动车道、风景园林、停车场等工程建设中。

3 技术优点

该结构体系具有经济、耐久、高强、绿色等特点，已在河北、安徽、湖北、湖南等地各等级公路中得到了应用和推广，其创造性地应用多孔生态混凝土基层具有以下显著特点。

3.1 经济

该结构的经济指标明显，其中低维护优势格外突出。2007年课题组在邢台市百泉大道城市快速路铺筑15km，组合后的结构层厚度较传统水泥稳定碎石基层沥青路面厚度可减薄20cm，节约了建筑材料，建造成本低。

3.2 耐久

基层为骨架-孔隙结构，为粗骨料颗粒间通过改性后的水泥浆膜胶结而成，无细骨料和填充料，在运营过程中不会产生沥青路面的水损害、唧浆等病害问题，较普通水泥混凝土体积收缩率小，较半刚性基层沥青路面设计使用年限长，且抗冻融能力强、抗疲劳性能优越，结构浸水后强度折减小等。多孔生态混凝土基层最早的应用项目使用年限已达17a，未发生任何破坏，体现了优越的耐久性和低维护性，运营维护费用低。

3.3 高强

多孔生态混凝土基层抗压强度6～15MPa，抗折强度大于1.5MPa，较半刚性基层具有更高的承载能力。结构的整体性较好，在采用锤头进行敲击试验时，结构的破裂面发生在集料内部，充分证明了多孔生态混凝土的强度明显地高于水泥稳定碎石。

3.4 绿色

绿色主要体现在原材料和施工方法上，其中，基层所采用的骨料可就地取材，如河卵石，也可采用尾矿资源化利用制备的骨料；在基层施工中实现了40cm 厚一次摊铺成型、自动覆膜养护，无需分层施工，也无需碾压组合，基层结构密度为1 800～2 100kg/m3，自重轻、节省地材，孔隙率大于23%，具有良好的透水透气性，可为建设海绵城市透水型道路提供重要的承重结构。

该结构的长寿命体现在基层采用多孔生态混凝土，该结构等同于水泥混凝土，使用年限可达20a 以上，后期无需维护。同时，沥青路面的耐久性较普通沥青混凝土路面更加优越，路面的综合使用寿命可达10a 以上，不用进行任何修复性维护。

4 施工工艺

4.1 路基夯实处理

影响道路使用寿命的关键因素是路基。路基失稳导致路面结构的破坏已成为常态，特别是路基压实度不够、承载力不满足设计要求、动荷载作用下导致的路面沉陷；施工质量问题或防水结构设计不合理导致雨水下渗，产生唧浆、坑槽、土基软化等路基破坏。

基层施工前需要对原地基进行清表，然后，对路基进行共振夯实处理，使路基在大型共振夯实机的循环动荷载作用下快速沉降。共振夯实作用机理是利用工作装置产生的高频率、微振幅夯击能连续垂直击压作用于土体，使土体在外力干扰下形成原位共振【2】。夯实压应力为1.5MPa。试验表明，采用共振夯实机处理后的地基，承载力提高了50%～75%，影响深度可达到10～15m，同时对加速路基沉降效果显著。

4.2 垫层施工

垫层采用级配碎石、天然砂砾、处理后的建筑垃圾、尾矿等。宜遵循就地取材的原则，只要水稳定性好、强度满足要求的材料均可用在垫层。施工前应做好各项准备工作，加强原材料检验，进行试验段铺筑和总结，确定虚铺厚度、最佳机械组合等参数。

4.3 多孔生态混凝土基层施工

4.3.1 石料整形处理

石料质量关乎到道路结构的使用寿命和耐久性，而国内大多石料厂破碎出产的石料粒径不规范、针片状含量高、含泥量泥块含量大。课题组研发了空间石料整形机，石料经整形、筛分、清洗、存储、检验合格后投入使用。处理后的石料具有粒径规则、洁净，力学性能优良等特点，石料质量的提高可有效降低水泥用量，是延长道路使用寿命的材料保障。

4.3.2 多孔生态混凝土拌和

如进行新建高速公路、干线公路和城市主干路、次干路施工，多孔生态混凝土需求量较大时，需采用连续式拌和楼进行生产；而在透水性园林道路、城市广场中应用时，可采用水泥混凝土拌和站加装改性剂添加罐即可，该拌和方式较连续式拌和楼相比虽然效率低，但能完全满足混合料摊铺需求量且其工作性能更好。

1）改性剂是多孔生态混凝土的关键组成部分，其主要作用为缓凝、致密、二次水化反应等，具有改变水泥浆体微观结构，增强水化产物间的内聚力，改善工作性能和增加混凝土强度的作用。

2）配合比设计，按JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》规定的假定容重法，可取1 800～2 100kg/m3，配合比各种材料用量参考范围见表1。

表1 多孔生态混凝土配合比材料用量参考表

3）经搅拌站试拌调整好的配合比，在施工中应根据天气、季节和运距等的变化，及其气温变化来适时调整，确保摊铺现场的工作性和规范要求。

4.3.3 多孔生态混凝土运输

混合料的运输应根据施工进度、运量、运距及路况配备自卸式汽车或平板车。运输车辆应加盖苫布或棉被，减少混合料水分散失。混凝土拌和物从拌和楼出料到运输、摊铺完毕的运输时间必须满足在拌和物初凝之前完成，且车内壁涂抹憎水隔离剂。

4.3.4 多孔生态混凝土摊铺

摊铺可利用现有沥青混凝土摊铺机摊铺，也可用水泥滑模摊铺机摊铺。摊铺厚度可从15～40cm 一次成型，其特点是免碾压施工，无需像传统工艺一样进行碾压组合。摊铺过程中，摊铺机的熨平板使用振捣功能。摊铺过后，自行覆膜养护，施工简便，可成倍加快施工进度，省时、省力、省机械，待养护期满后可直接施工面层，无需设计透层油，基层顶部的粗糙面能够保证基层与面层黏结更牢固。

4.3.5 多孔生态混凝土养护

同步白色透明塑料薄膜覆盖养护，养护时间应根据混凝土强度增长情况而定，一般宜为3～7d。养护期间应保持薄膜完整，薄膜破裂时应立即补水并进行修补。基层初凝前不得扰动、挤压或踩踏。养护期间，严禁人、畜及洒水车在内的一切车辆通行。

4.4 面层施工

排水沥青路面采用开级配沥青混凝土面层，是一种具有相互连通空隙的开级配的混合料【3】，沥青采用高分子橡胶改性沥青，面层孔隙率为20%～25%，具有排水、降噪功能，可解决普通沥青路面降雨后行车水漂、溅水、水雾造成的路面抗滑能力降低，缩短了刹车距离，提高了行车安全性，同时，拥有良好的高温稳定性和低温柔韧性。

通过以上各结构层的组合，形成了长寿命全透水道路结构体系，适用于各种道路工程中，并先后在城市快速路、城市主干路、高速公路和等级公路中得到了广泛应用，极大地降低了道路运营维护费用，取得了显著的经济和社会效益。

5 结语

当前道路交通的大流量、重交通现状以及保护生态环境和建设节约型社会的发展要求，使长寿命透水道路的优点日益突出。同时，长寿命全透水道路是建设海绵城市透水道路的理想结构，将为解决城市内涝、补充地下水提供重要技术保障。今后要着力解决透水道路孔隙堵塞的问题，探索建造自清洁透水道路和固废再生骨料透水道路等先进技术，不断推动我国道路工程建设向绿色高质量发展实现新的突破。