论公路项目排水沥青路面设计方案及施工要点

摘要 排水功能型沥青路面具有优良的排水性能，且能有效降低车辆行驶产生的噪声，但由于混合料配比为间断级配，施工技术相对复杂。文章结合同类工程实际施工经验进行探究，基于设计和施工两方面视角，提出了切实可行的具体化建议：根据混合料孔隙率要求，对配合比实施优化，使各掺配料完全匹配;排水沥青路面用改性沥青，在低温60 ℃和高温135 ℃条件下，其粘度指标分别不得超过100 kPa·s和5 Pa·s;现场施工阶段结合混合料种类及铺设厚度等相关因素，合理确定松铺系数，并切实做好聚合物的施工温度控制，保障道路施工整体质量。

关键词 排水沥青路面;配合比设计;施工

中图分类号 TU992 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0090-03

收稿日期：2022-04-26

作者简介：王抒扬（1991—），男，大专，助理工程师，研究方向：高速公路路面施工。

0 引言

排水功能型沥青路面对排除城市道路积水，降低路面噪声具有优良的效果，对创建海绵城市具有重要意义[1]。沥青混合料间断级配设计是增强其排水性能的关键，同时其内部孔隙较大，有效提升了降噪功能。文章结合同类工程施工经验，从排水沥青路面的设计和施工两个方面进行探讨，提出了切实可行的建议，并制定出了合理方案，为后续同类工程施工提供参考[2]。

1 研究背景

近年来，我国的城市范围逐渐向周边延伸，城市面积越来越大，为适应城市交通通行的实际需要，增加道路里程成为最高效的途径。大规模道路工程建设占用周边大量土地，致使土体硬化，蓄水能力严重降低，加之短时强降雨作用，大量积水不能及时排出，造成更为严重的城市内涝、堰塞湖等现象。为避免此类状况的发生，提出了“海绵城市”的设计理念。

海绵城市主要目的是实现城市的排水、蓄水以及净水功能，有效增强城市应对暴雨、短时强降雨等恶劣天气情况的性能，使城市如同海绵一样在干燥或降雨状况下，能够自动调节蓄水能力。而排水沥青路面是有效实现“海绵城市”理念的根本体现，其原理是使路面积水通过沥青路面的孔隙进行渗透，集中至密封层，然后通过路肩部位的雨水收集管将其排至地下雨水管网，使公路表面降水快速排出[3]。

2 排水沥青路面设计

2.1 总体原则

采用加铺排水路面结构层，实现沥青路面上面层排水的设计方案，具体按照下列规定实施：

（1）设计方案应遵循经济性、合理性及可行性原则，铺设厚度为4 cm的PAC-13排水沥青面层，尽可能实现低投入、高回报的目标。

（2）针对性原则。结合各部位路面及排水系统的具体情况，有针对性地进行路面设计。主要根据施工路段的路面设计状况，制定出切实可行的铺设方案。

（3）方便施工原则。根据该工程工期紧、任务重的实际情况，在进行排水系统设计时，应充分考虑施工的简便、快捷。

2.2 排水路面结构层设计

先对下承层部位实施彻底清理，并在其表面均匀涂刷改性乳化沥青防水涂料;铺设厚度为4 cm的PAC-13排水沥青混合料[4]，具体排水路面结构如图1和图2所示。

2.3 原材料要求

排水功能型沥青混合料为间断级配，其各种集料间存在较大孔隙，若不能合理配置油石配比，会造成各集料之间的粘结力不足，严重降低路面承载性能和刚度;各集料中杂质含量的多少，也会在一定程度上降低各集料间的粘结力[5]。所以原材料需选择集料纯度高、表面清洁干燥的优质集料，拟采用硬度大、强度高、耐久性强的玄武岩集料为最佳，具体的指数性能指标如表1所示。

为有效增强聚合物中各集料之间粘结性能，采用高粘性改性沥青作为基质材料，并以其在60 ℃温度状况下的动粘度值来评定沥青混合料的高温稳定性能，在该温度下对应的动粘度值不得低于100 kPa·s;另铺设、压实混合料工序施作阶段，混合料的粘结性能应以135 ℃温度状况下的动粘度为标准，其限值不得超过5 Pa·s。

2.4 孔隙率设计

沥青聚合料配合比设计，需要结合实际情况对其孔隙率范围实施界定，保障各掺配料能够完全匹配;孔隙率参数直接决定排水沥青路面的渗透能力，孔隙率较小，会严重影响渗透性;孔隙率较大，对基质沥青粘度要求较高，同时也会增加工程造价[6]。所以，应对沥青路面孔隙率参数进行科学化选择，尽可能提升项目建设的经济、高效性。对于排水沥青路面孔隙率指标各国均有不同的要求，具体情况如表2所示。

2.5 集料级配要求

沥青混凝土路面孔隙率是由级配决定的，应采用高效措施，对混合料级配实施优化和控制。聚合物内孔隙较大的微观结构，须通过粗集料相互嵌锁形成空间支撑体系，施工时严格控制較小粒径集料的应用，保证粗集料间的孔隙不被占用，以满足排水性能[7]。

各国家及地区根据其实际状况规定了沥青混合料级配设计范围，主要参数如表3所示。

2.6 最佳油石比

全面结合沥青混合料孔隙率、集料间的粘结性能，通过试验检测数据，确定混合料的油石配比，并保障结构的排水性能。充分考虑沥青混合料的孔隙值与集料之间的粘结强度要求，沥青混凝土路面在满足渗透、排水功能的基础上，使其具备优质的粘结性能，防止路面出松散、离析、裂缝等质量病害。

确定最佳油石比的方法为：

（1）结合以往施工案例、相关工程经验，当集料表面沥青基质铺设厚度处于12～16 mm区间内，其混合料油石配比能达到最优状态。

（2）以此区间作为初选油石比范围，在施工准备阶段，通过析漏试验对油石比范围作进一步界定。

（3）采用马歇尔试验测定准确的油石配比数据。

（4）在进行大范围施工前，按照确定的配合比进行试验路段的试铺，以试铺后的实测质量检测数据，论证施工参数的可行性。

3 排水沥青混凝土的施工要点

3.1 排水沥青混合料的拌合

（1）间隙式沥青混合料拌制机生产能力至少达到240 t/h。整个拌和过程全部通过计算机掌控，配备精准计量的纤维、添加剂、其他掺配料投放设备。

（2）严格控制沥青混合料拌制温度，满足摊铺和碾压需要，施工温度不能过高，防止沥青混合料出现碳化，监理单位应对温度实施现场测量。

（3）禁止使用不合格集料，拌合站应建立除尘空压设备、拌合机在调试前处于真空负压状态。

3.2 沥青混合料的运输

（1）为使拌合料输送及时、高效，应结合施工现场具体情况合理配备运输车辆，保证运输能力稍超拌和能力。

（2）结合实际运输距离、拌合机的生产能力，进行自卸汽车配置，保障运输能力稍高于生产能力，并能超过现场摊铺设备摊铺能力的20%。

（3）摊铺施工开始前，为保障摊铺施工的连续性，需保证施工现场至少有4辆以上运输车处于等待卸料状态;摊铺施工阶段，须保证摊铺机前方有2～3辆混合料运輸车等待卸车。

（4）由于排水沥青混合料内部孔隙较多，导致施工过程中热量散失较快，应做好保温措施。

3.3 沥青混合料的摊铺

（1）该道路工程为双向6车道，实际摊铺时配备1台摊铺机实施摊铺作业。

（2）在摊铺机滚轴前部安装防粗集料滚落挡板，避免集料与基层接触部位存在粗集料集中现象。如果粗集料集中，会形成层间排水导流层，将降低集料之间的粘结力，使路面无法有效传递车辆荷载，引发路面坑洼等质量病害[8]。

（3）推荐使用非伸缩式摊铺机，在大面积展开摊铺作业前，先通过试验段的试验检测，确定聚合物摊铺时压实度的控制参数，并依据松铺系数、现场横坡度来调整摊铺机作业姿态。

3.4 温度控制

（1）排水沥青路面施工过程，施工温度直接决定路面质量。若温度较低，会降低沥青混合料的流动性，并严重降低集料间的粘结力;若温度较高，会使混合料流动性增大，不利于碾压成型。所以须对施工温度实施严格控制，以保障沥青路面施工质量[9]。

（2）沥青混合料拌制工序重在进行拌和温度、拌和时间的合理控制，排水沥青混合料拌制温度需保持在170～185 ℃范围内，拌和时间、温度，须通过现场试验具体确定。

（3）排水沥青混合料运输过程，其运输时间、距离需严格管控，防止运输过程中集料出现离析现象;运输时应采取有效的保温措施，避免集料出现固结现象，降低混合料流动性，控制混合料卸车温度高于175 ℃。

3.5 碾压工艺

（1）相较于普通沥青混凝土路面，排水沥青路面在压实工序环节，应注意压实度、孔隙率两个重要指标的控制，以保障承载性能、排水功能达标;压实工艺须重视初压阶段为静压，复压时应严格控制振动频率。

（2）大面积展开沥青路面碾压工序前，需先进行试验路段的试压验证，来选择适宜的压实设备、压实速度、温度等最优参数。

（3）为使压实荷载满足要求，宜选用12 t级的钢轮压路机，依次进行初压、复压和终压，并严格控制各压实环节的温度。初压阶段温度不得低于160 ℃，采用静压方式进行碾压，控制孔隙率达到规范及设计要求。

（4）碾压成型后，当表面温度不超过50 ℃时，即可开放交通。

（5）路面混合料松铺系数控制值会影响路面成型平整度。若松铺系数过大，会造成面层压实度指标不达标，而松铺系数较小，会导致沥青路面厚度不足、承载能力受损，严重影响其耐久性和安全性[10]。因此在进行松铺系数设定时，应全面结合材料性能、面层厚度、施工工艺等各方面因素，确保排水沥青路面整体施工质量。

4 结论

综上所述，排水沥青路面设计和施工时，应注意下列几个方面：

（1）根据混合料孔隙率要求，对配合比实施优化，保障各掺配料用量的匹配度;排水沥青路面用粘性改性沥青在60 ℃和135 ℃温度条件下，其粘度指标限值分别不得超过100 kPa·s和5 Pa·s。

（2）最佳油石比指标，应通过析漏试验对油石比范围进行框定，再采用马歇尔试验测定准确的油石配比数据;还需进一步结合试验段，对沥青路面的各项性能实施科学验证。

（3）排水沥青路面具体施工方式和常规沥青路面大体相同，为保证其结构性能，须对施工工艺进行合理优化，注重聚合物施工温度控制、压实工艺参数的选择。

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