某市政道路建设中表层排水沥青路面的运用分析

谢康

（衡阳市衡通公路桥梁勘察设计有限公司，湖南衡阳 421000）

0 引言

市政公路是现代交通路网的重要构成形式，路面排水性和抗滑性能对道路交通安全具有重要影响。排水沥青路面呈多孔结构，具有空隙率高、排水性优良、防滑性能好、降噪功能等特点，显著提升道路行驶安全性和舒适性。湖南省于2016年开始，陆续在龙永高速、潭邵高速大修时试验铺筑了PA 路面，但由于混合料配比失衡、施工过程中各层结构不均等问题，路面质量病害频出。基于此，对PA 路面施工存在问题展开研究，提出表层PA 路面混合料设计和施工质量控制关键措施，并对其服役性能进行跟踪监测，对后续同类工程施工具有较强指导意义。

1 PA 路面方案与混合料设计

1.1 PA 路面方案设计

某市政公路为双向六车道，总长共101.633km，设计时速为120km。由于本高速路面相较于双向四车道的市政公路路面较宽，所以雨雪天气路面更加容易汇集雨水，造成积水现象。若遇到渐变段中公路纵坡变小，在雨雪天气中坡度不够无法及时进行排水，势必会造成大面积严重积水。在积水情况下，高速行驶车辆极易打滑，后果不堪设想。增加路面排水效果，减少积水产生是目前道路施工的重中之重。该段公路原采用的4cm 改性沥青SMA-13+6cm 改性沥青AC-20c+9 cm 石油沥青ATB-25+3×20cm 水泥稳定碎石结构，排水效果远不如PA-13 沥青。鉴于此，在试验市政公路中选择某九段代表性容易积水的路段，用4cm 改性PA-13 替代原路面的4cm 改性沥青SMA-13 材料，其余结构依然与原始结构相同，用于试验排水性[1]。

1.2 混合料设计

为精准沥青的最佳用量比例，此次利用的是马歇尔设计方法进行PA-13 沥青混合，综合试验最终确定用量。

1.2.1 原材料

项目使用苯乙烯-丁二烯控制嵌段共聚（I-D）改性沥青(SBS 改性沥青)作为主要材料，HVA 高黏度添加剂用作改性外加剂，掺配比例为∶m(HVA 高黏度添加剂)∶m(SBS 改性沥青)=8∶92，该配比下，混合料性能参数见表1。混合料中聚酯纤维掺加量为混合料质量的0.1%，由中路高新公路科技有限公司生产。

表1 试验材料技术指标检测结果

粗集料采用玄武岩碎石，采购自南京某碎石场；细集料采用石灰石机制砂，采购自某临湘碎石场；矿粉为石灰岩质，就近采购。经检测，粗细集料性能指标均满足当前规范的要求。

1.2.2 混合料级配

图1 为PA-13 混合料合成级配图，图2 为PA-13混合料析漏损失率与油石比关系图。由图2 可知，PA-13 混合料的最佳油石比为4.8%，在这一配比下，混合料空隙率为23%（体积法），最大理论相对密度为2.622，毛体积相对密度为2.020。

图1 PA-13 混合料合成级配曲线

图2 PA-13 混合料析漏损失率与油石比关系

1.2.3 最佳沥青用量

通过析漏试验确定混合料最佳沥青用量，共设置5 组不同油石比，比例分别为3.8%、4.3%、4.8%、5.3%、5.8%，找出材料的析漏曲线拐点。

2 施工质量控制

PA 路面虽在道路应用上的各方面表现优异，但由于施工难度大，技术不成熟等难点，在我国还没有进行广泛应用。结合以往实践，PA 路面推广技术难点如下：

第一，没有相应的设备支撑混合料配比平衡，现在依然采用人工的方式进行材料配比，添加高粘剂与聚酯纤维，由于人工无法完美控制添加材料的量与比例，每次生产混合料时，无法保证比例统一，造成质量不均匀；

第二，沥青路面在施工过程中各层结构容易因不均而出现渗水的状况，整体路面质量受严重影响；

第三，因目前PA 路面没有大范围应用，更多的是路段区间使用PA 路面，而在原始道路上与新的PA 路面衔接不完善，肉眼明显可见衔接位置高低差和衔接痕迹，影响道路平整性、美观性。

针对以上几点，逐一采取以下解决策略。

2.1 提高下承层封水效果

针对施工路面铺设各层结构不均易造成渗水的问题，首先，应做好排水途径设计，确保排水途径设置在排水表层内，提升路面排水效果；其次，应重点做好下承层施工质量控制，面层摊铺施工阶段，通过大厚度、全宽式摊铺机进行摊铺施工，提升面层结构整体性；再次，碾压施工时，采用37t 大吨位的压路机对道路表面进行反复碾压，保证面层混合料密实性，避免混合料的离析，提升中面层的总体密水性效果；最后，应加设SBS 改性乳化沥青防水黏层，为保证加设防水层防水效果，施工前应充分清理下承层表面，确保表面无浮灰、松散物等，保证黏层施工质量。

黏层撒布施工分两次进行，每次0.4kg/m2（以固含量计），共0.8kg/m2。需要注意的是，两层铺设中应相隔一定时间，确保第一层乳化沥青破乳后，再进行第二层的铺设施工，直至最后表面均匀分布防水黏结层。最好路面在阳光下看上去有反光，接触表面时黏层拉出长丝[2]。

2.2 提高PA-13 混合料外加剂计量精确度

PA-13 混合料的配比添加外加剂的精准度，对质量起到至关重要的作用，由于PA-13 混合料原始结构基本完全依赖聚酯纤维和高黏改性沥青的结合，因此搅拌顺序、搅拌时间的控制也对质量有很大的影响。PA-13 材料混合+聚酯纤维无液体直拌10s；加入HVA 高黏性改性剂的同时进行沥青喷洒，搅拌15s；循环放入矿粉后搅匀，搅匀时间约35s，该环节应大于65s 循环周期；以往一直采用人工添加的方式添加HVA 高黏度改性剂与聚酯纤维，精确度易受到工人熟练程度等多方面因素影响，且由于其自身比重较大，精度控制存在较大问题；为了实现精准拌和比例，与纤维厂家进行合作，利用自动称量吹送设备，将混合料投放进搅拌锅中。在PA-13 沥青混合料添加高黏改性剂和聚酯纤维精确度控制方面取得了较为满意的效果。

2.3 解决局部应用PA-13 混合料的有效衔接

此次试验高速路段选取了多个易积水路面进行PA-13 的铺设，为保证PA-13 道路与SMA 路面衔接平整，避免新旧道路衔接面连续性，此次采用了PA-13 和原路面的无缝衔接技术，首先，计量好此次铺设PA-13 混合料的用量，进行有计划的管理；其次，在摊铺PA-13 路段时，将摊铺机中原始存料清理干净，保证PA-13 混合料中没有掺杂SMA 混合料，保持路面干净平整，为路面后期衔接提供基础条件；最后，取消施工接缝，利用过渡方式，设置3m“过渡段”。

2.4 避免PA-13 路面油斑

PA-13 混合料中多为粗制料，结构空隙较大，若长期处在高温环境中，内部结构容易发生改变，产生析漏，在部分路段产生“油斑”问题，对路面质量造成不良影响。为避免油斑出现，减少析漏，应根据现场摊铺设备规格、摊铺速度等，合理配置运料车，避免摊铺等待时间过长，造成混合料析漏；另外，应及时清理运料车析漏的“聚集”。

3 施工质量检测

在试验高速路段中，对铺设PA-13 完工的路面选取了其中两段进行通车检测，整个过程全方位监控，确保检测准确性。对比施工完工之后和通车1a 后的数据，具体数据见图3 的对比分析结果。

图3 通车1a 后PA-13 路面使用性能变化（%）

试验检测结果表明：

通车1a 后，结构深层下降幅度与结构空隙率基本无变化，总体变化皆小于1%。

通车1a 后，对路面防滑力测试，摩擦系数有所下浮，为3.5BPN，平均为-5.61%。分析可知，摩擦系数有所降低是车轮轨迹上反复有混合料落下造成的，但是路面整体的防滑性能依然优秀。

对路面的渗水率进行测试，平均渗水率有所下降，为-555ml/min，下降均值为-10.1%；分析可知，路面上的排水率有所下浮的是PA-13 路面空隙有局部堵塞，加之车辆驶过造成摩擦和雨水影响，以及通车后对空隙的清洁和维修不到位引起的。

过渡路段用3m 尺测量，测得平均最大空隙为0.2mm 左右，结果十分优秀；且跟踪监测数据表明，路面通车一年后，最大间隙率基本无变化，路面衔接上表现优异。经过长时间以来的观察检测，道路没有出现不平整，开裂等问题。

4 结语

综上结合具体工程，分析了排水路面施工重点，解决了以往排水路面施工难点，结论如下：通过与纤维厂家进行合作，利用自动称量吹送设备精确控制PA-13 混合料外加剂添加控制精度，解决了人工添加HVA 高黏度改性剂与聚酯纤维精确度控制不足的问题，有效保证了混合料质量和性能；通过设置“过渡段”的“无缝对接”技术，替代传统施工接缝施工，保证了路面平整度；通过合理配置运料车，有效减少混合料的摊铺等待时间过长造成的混合料析漏问题，避免了“油斑”等病害问题的发生。

通车1a 后，结构空隙率基本无变化；摩擦系数平均下降-5.61%；渗水率下降均值为-10.1%；平均最大空隙为0.2mm 左右，各项指标良好，表明排水沥青路面具有相当的经济效益以及环保价值，可予以推广使用。