城市道路排水降噪沥青面粘附层结构设计及其施工技术

王亚平

摘要：为了提升城市道路交通的排水降噪效果，本研究主要在不同基层体系下对双层排水降噪沥青面粘附层结构进行设计。沥青的添加量对混合料的级配具有重要影响，采用依次增加0.5%沥青的方式对混合料进行拌制。为提升混合料的耐老化性能，结合目标配合比试验确定沥青的最佳用量为±0.3%。双层排水降噪路面结构在使用过程中，对原有路面结构状态不产生影响，并且可达到排水降噪的效果。

关键词：城市道路；排水降噪；沥青面层结构；施工技术

中图分类号：U415                文獻标志码：A         文章编号：1001-5922（2023）03-0188-04

Structural  design  and  construction technology  of asphalt pavement for urban  road  drainage and noise  reduction

WANG Yaping

（Architecture Zabor University of Shaanxi Province，Xi an 710048，China）

Abstract： In order to improve the drainage and noise reduction effect of urban road traffic，this study mainly de- signs the structure of double-layer drainage and noise reduction asphalt surface under different base systems. The amount of asphalt has an important influence on the gradation of the mixture. The mixture is mixed by adding 0.5% asphalt sequentially. In order to improve the aging resistance of the mixture，combined with the target mixture ratio test，the optimal amount of asphalt was determined to be ±0.3%. The double-layer drainage and noise reduction pavement structure has no influence on the original pavement structure，and can achieve the effect of drainage and noise reduction.

Keywords： urban road；drainage noise reduction；asphalt surface structure；the construction technology

随着我国经济的飞速发展，汽车行业的规模不断扩大，汽车逐渐成为人们日常出行的交通工具。车辆的日益增多，使人们越来越依赖城市道路交通，如何向市民提供更安全、排水性能更好、降噪效果更强的城市道路交通成为公路建设者重点关注的问题之一。为此研究设计出双层排水降噪沥青面粘附层结构，该路面主要由2层沥青混合料铺设而成，具有降低路面噪声、提高排水效果等优势。

1 半刚性基层体系下双层排水降噪沥青面粘附层结构设计

1.1半刚性基层沥青面层结构

我国城市道路建设中最常见的路面结构形式为半刚性基层沥青路面。本研究对双层排水降噪沥青面粘附层结构进行设计过程中，以某城市道路路面设计为例，将其作为原路面设计，结合交通量的预测计算可知，该路面的累计当量轴次为Ne=7656579次， Ne=6169420次，容许弯沉值为25.2 mm×0.01 mm。其中Ne=7656579次可用于设计弯沉值指标及沥青层底拉应力验算，Ne=6169420次可用于半刚性基层沥青面层结构底层拉应力计算[1-2]。

原路面结构从上至下依次为上面层、中面层、下面层、基层、底基层，上面层采用4 cm 细粒式的沥青马蹄脂碎石 SMA-13；中面层采用6 cm 中粒式的改性沥青混合料 AC-20C；下面层采用6 cm 中粒式的沥青混合料AC-20C；基层采用36 cm水泥稳定碎石；底基层采用18 cm水泥稳定碎石。通过计算可知，原路面层底拉应力从上至下的数值依次为-0.128、-0.069、-0.08、0.074、0.147 MPa；容许拉应力从上至下的数值依次为0.48、0.34、0.27、0.26、0.15 MPa[3-4]。

结合上述计算内容对半刚性基层沥青面层结构进行设计，半刚性基层沥青面层结构及材料参数如表1所示。

通过上述数据表明，弯沉值小于容许弯沉值，各层结构的层底拉应力均小于抗拉强度，只有路面结构层的设计强度满足实际要求[5-6]。

1.2 双层排水降噪沥青面粘附层结构

对双层排水降噪沥青面粘附层结构进行设计时，为突出该结构的降噪效果，在原路面的基础上完成双层设计。该结构的上面层采用3.5 cm排水沥青混合料 PAC-10；中面层采用6.5 cm 排水沥青混合料 PAC-16；下面层采用6 cm 中粒式的沥青混合料 AC-20C，并在下面层材料的表面设置防水粘附层；基层采用36 cm水泥稳定碎石；底基层采用18 cm水泥稳定碎石。由于双层路面结构中最大组合厚度小于10 cm，可认为该验算结构不利于双层排水路面设计。

双层排水降噪沥青面粘附层结构与半刚性基层结构的参数值基本一致，仅在厚度、模量及劈裂强度上出现改变，双层排水降噪沥青面粘附层结构的上面层、中面层在20℃下的模量分别为636、667 MPa；上面层、中面层在15℃下的模量分别为896、932 MPa；上面层、中面层的劈裂强度依次为0.83、0.94 MPa。双面层排水降噪沥青面粘附层结构计算如表2所示[7-8]。通过上述数据可知，本研究设计的双层排水降噪沥青面粘附层结构满足设计要求。

2 柔性基层体系下双层排水降噪沥青面粘附层结构设计

对柔性基层沥青路面进行设计时，将原路面的半刚性基层替换为柔性基层。该结构的上面层采用4 cm沥青混合料SMA-13；中面层采用6 cm中粒式的改性沥青混合料AC-20C；下面层采用8 cm粗粒式的沥青混合料 AC-25；基层采用20 cm密级配沥青碎石；底基层采用18 cm级配碎石[9-10]。

柔性基层双层路面结构从上至下依次采用的材料为：上面层采用3.5 cm排水沥青混合料PAC-10；中面层采用6.5 cm排水沥青混合料PAC-16；下面层采用6 cm中粒式的沥青混合料AC-20C；基层采用20 cm密级配沥青碎石；底基层采用34 cm级配碎石。在下面层结构的表面设置防水粘接层。柔性基层路面结构弯拉应力计算结果如表3所示[11]。

通过对双层降噪路面结构的弯拉应力进行计算可知，各层结构的弯拉应力均小于容许应力值，且路面内部的实际应力均未超过材料的强度，满足路面结构设计对强度的要求。与原路面相比，双层排水降噪路面结构的多方面性能均由于半刚性基层结构，在使用过程中，对原有路面结构状态不产生影响，并且可达到排水降噪的效果[12]。

3 城市道路双层排水降噪沥青面粘附层间结构施工工艺

3.1 双层排水降噪沥青面粘附层结构施工工艺流程

该路面结构的施工流程包括7个步骤：施工准备、面层配合比设计、中面层表面处理、排水盲沟布设、排水沥青混合料铺设、土路肩处理及早期养护。其中施工准备由机械标定、工程测量、材料准备组成。对面层配合比进行设计时，应确定混合料的最佳配比。双层排水降噪沥青面层结构施工技术流程如图1所示[13-14]。

3.2 双层排水降噪沥青面粘附层结构施工质量保证措施

3.2.1 沥青面层结构配合比设计

对面层配合比进行设计时，首先将粗集料按照不同的比例混合，在混合粗集料处于捣实状态下，完成混合粗集料孔隙率的测定，最终选择孔隙率较大的几组作为初始级配的粗集料。为确定该集料的最佳级配，可利用马歇尔试验对孔隙率、飞散率以及透水系数之间的关系进行研究。沥青的添加量对混合料的级配具有重要影响，应以不同的沥青含量对混合料进行拌制，沥青含量每次增加0.5%，利用析漏试验及分散损失分别确定沥青的最大、最小用量，最佳沥青用量可保证沥青膜的厚度，提升混合料的耐老化性能。为满足设计技术要求，结合目标配合比试验确定沥青的最佳用量为±0.3%[15-16]。

3.2.2 沥青中面层表面处理

为保证沥青路面的排水降噪效果，在中面层的缝隙之间铺洒0.15～0.2 kg/m2的防水粘接层材料，再用0.3～0.5 kg/m2的防水粘接层材料对中面层进行全面处理。等待防水粘接层完全破乳实干后，对中面层进行玻璃纤维格栅层铺设，采用纵向的方式拉紧玻璃纤维格栅，并对其进行分段固定，纵、横向搭接的距离分别为10～20 cm、10～15 cm。接下来完成热沥青洒布操作，将洒布温度控制在180～200℃ ， 洒布过程中应保证车辆处于匀速状态。最后沿着路拱方向将排水板的端部伸入排水盲沟段，二者之间的连接处应采用粘贴的方式将其固定，且搭接长度应大于0.3 m，防止排水处出现漏水现象。每条排水条带纵向之间的间隔为10～30 m。

3.2.3 排水盲沟布设

对排水盲沟进行布设时，首先应结合设计要求对中面层的边缘及外侧进行处理，其次按照原路面的纵坡方向布设排水盲沟，使其形成槽道。最后沿着碎石盲沟表面完成防渗水土工布的铺设工作，在该盲沟内部填充级配碎石材料，对级配碎石材料进行选择时，应保证该材料的均匀性，填充完毕后，对其进行震动操作，有利于保证盲沟的密实性[17-18]。

3.2.4 排水沥青混合料铺设

结合混合料的生产配合比，对沥青混合料进行拌制，沥青混合料中的沥青含量应控制在±0.2%之内。沥青混合料的拌和流程为：首先将集料和HVA充分混合，并维持10 s的干拌操作后，向其中投放沥青，3～5 s后将矿粉投放至混合料中，最后完成混合料的拌和，时间维持在35 s，混合料拌和完毕后，完成出料操作，此时混合料的温度为170～190℃。混合料制作完毕后，结合松铺的实际厚度及纵横坡度对摊铺机的摆放位置进行调整，摊铺机启动之前，将摊铺机熨平板的温度预热至110℃以上。摊铺机启动后应每隔10 m对松铺的厚度进行检查，将该机器的速度维持在2～3 m/min，对于改性沥青进行铺设时，速度维持在1～3 m/min，特殊路段应缓慢且匀速前进，速度为1 m/min.最后完成沥青路面的压实[19-20]。

4 结语

研究主要在不同基层体系下对双层排水降噪沥青面层结构进行设计，该面层结构由不同厚度和粒径共同组成，均符合设计要求。新型路面在设计过程中充分考虑到城市道路的交通安全，在一定程度上可维护人们的出行安全，并降低形成噪音对人们产生的干扰，实现人-车-路三者之间的和谐共处。该路面要采用双层玻纤格栅，可提高路面的整体强度及耐久性。

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