降噪排水沥青路面技术

LOGO降噪排水沥青路面技术2019年8月7日3时24分1主要内容开发背景与研究现状1降噪排水沥青路面结构及特点2排水降噪沥青混合料配合比设计3降噪排水沥青路面施工4施工过程中的质量管理与控制5工程应用62019年8月7日3时24分21开发背景与研究现状1.1开发背景2019年8月7日3时24分321世纪以来，缺乏环保意识的经济发展模式和基础设施建设方式使自然环境问题变得愈来愈突出，与此同时，人们对生活质量的要求却愈来愈高。国家也提出了建设资源节约、环境友好“两型”社会的发展方向，城镇化与城市发展成为国家中长期科技发展纲要的主要研究领域，城市基础设计功能提升成为该领域研究的重要课题。1开发背景与研究现状1.1开发背景2019年8月7日3时24分4在我国城市化的进程中，道路交通基础设施建设和维护过程中面临着人与自然的和谐、交通安全与效率、环境污染、人居条件等突出问题，传统的密实型路面一方面满足了车辆和行人的通行要求，但另一方面带来了与节能环保等社会发展方向相悖的系列问题。1开发背景与研究现状1.1开发背景2019年8月7日3时24分5目前城市道路存在的问题——城市地下水得不到补充绝大多数的城市道路、广场、商业街、步行道、停车场、小区和公园道路广泛使用密级配沥青混合料、水泥混凝土和花岗岩、大理石等材料，城市地表逐渐被不透水面层覆盖。地面潜水面图华东（苏锡常地区）地下水漏洞图城市地下水漏斗城市地下水得不到补充损害了城市的水平衡影响了城市地表植物的生长破坏了城市地表的生态平衡地层下陷1开发背景与研究现状1.1开发背景2019年8月7日3时24分6目前城市道路存在的问题——城市地下水得不到补充图官厅水库库区附近的池塘干涸北京地下水现状1999年-12米2010年-24米2014年后-30米深度北京市近年北京平均每年缺水在4亿立方米左右。除异地调水之外，北京市供水大部分来自地下水，接近供水总量的三分之二。开采超采地下水已维持多年，由此造成大面积地面沉降，形成了2650平方公里的沉降区，而现在北京建成区的面积才1040平方公里。1开发背景与研究现状1.1开发背景2019年8月7日3时24分7目前城市道路存在的问题——城市地下水得不到补充上海地下水现状上海市由于地下水开采后得不到补充，导致全市平均沉降速率增至约10毫米/年；对城市防汛安全造成严重影响；海水回灌；经济损失初步估算已超过3000亿元人民币。西部地区，著名的陕西西关中平原的地下水位持续下降，形成一巨大漏斗状，千年古城西安地面沉降面积已达158平方公里；在华北地区，地面沉降则成为天津重要的自然灾害；在长江三角洲，由于地下水空洞，苏州、无锡、常州地面沉降的速度比上海还快。如果任其发展，将会带来灾难性的后果；广州、深圳、昆明…………1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分81.1开发背景目前城市道路存在的问题——雨天行车不安全雨天行车表面致密的路面在雨天不能及时排水。路表水膜或路面积水；容易出现水漂、水雾；增大了交通事故发生率；1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分91.1开发背景目前城市道路存在的问题——加重城市内涝灾害2007年7月18日，山东济南突降大暴雨，全市道路交通瘫痪，出现大面积水浸，直接经济损失达12亿元；2008年6月13日，深圳市遭遇的大暴雨，造成数十万人受灾，全市形成1000多处内涝水浸，近万家企业被迫临时停业，直接经济损失超过5亿元；2008年8月25日，上海市的暴雨造成中心城区160多条马路严重积水，超过1.3万户民居进水，徐家汇等地一度交通严重拥堵。2010年6月13日以来，我国出现多次强降雨过程，导致包括北京在内的全国多个城市内涝频发，直接经济损失197.3亿元。暴雨内涝1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分101.1开发背景目前城市道路存在的问题——道路交通噪声日益严重噪声会损害人的身体健康在高噪声条件下工作的人们，患高血压、动脉硬化和冠心病的发病率比低噪声条件下高2～3倍。噪声会影响人们的正常生活和休息一般来说，40dB的连续噪声可使10%的人睡眠受到影响，70dB可使50%的人受到影响，而突发性噪声在40dB时可使10%的人惊醒，到60dB时，可使70%的人惊醒。噪声还会带来经济上的严重损失有资料表明交通噪声每升高1dB，土地价格就会下降0.08%～1.26%，平均降低0.9%左右。我国不少城市噪声危害程度，已接近或超过世界著名的吵闹城市东京。2002年我国对325个城市道路交通噪声监测结果表明：4.9%的城市道路交通声环境污染严重，17.2%的城市属于中度污染，64.3%的城市属于轻度污染。1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分11为落实科学发展观，促进沥青路面的全面、协调与可持续发展，创造绿色和谐的人居环境，改善城市道路目前以不透水铺装为主要路面形式的单一局面已刻不容缓。因此，开展排水降噪沥青路面技术开发，推动排水性沥青路面的应用具有重要的现实意义。1.1开发背景1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分121.2研究现状（1）厂拌封层（空隙率：12%-15%）（2）OGFC（空隙率：15%-17%）（3）新一代OGFC（空隙率：18-22%）美国主题词：抗滑1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分131.2研究现状美国20世纪70年代后期开始进行研究，通过在碎石层上铺筑透水沥青混合料，使降雨在路面上可以直接下渗。80年代初期在透水路面中引入了土工织物、土工布等过滤材料，广泛推广于各类商业和工业区道路、住宅区道路、学校、图书馆甚至网球场。①土基；②土工织物；③碎石储水层；④细的级配碎石；⑤透水沥青路面；⑥未铺路面的碎石边缘。2019年8月7日3时24分141开发背景与研究现状1.2研究现状美国的马里兰州，典型的透水路面结构包括表层透水沥青料、过滤层、储水层、底基层和土基。美国1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分151.2研究现状美国西南部的亚利桑那州（Arizona），透（排）水路面的应用也比较广泛，典型路面结构与美国其它州略有不同，面层为6英寸（15cm）厚的开级配沥青混合料，基层为6英寸（15cm）厚的开级配沥青处置基层，相当于开级配的ATPB，底基层为8英寸（20cm）的开级配碎石层，并且根据降雨量的不同考虑是否设置路面内部排水管道。美国在美国的菲尼克斯（Phoenix）和波特兰（Portland），透（排）水沥青路面已经应用于城市道路。1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分16在新加坡，透（排）水路面依据实践经验采用5mm作为面层，而储水基层的厚度依据储水需求采用有限元进行排水设计时确定具体值。在此典型路面结构中，储水基层和表面层之间设置具有一定强度的网格型土工织物，目的是进一步加固表面层，提高路面的承载力和面层抗车辙能力。在储水基层和土基之间设置土工织物层用来防止土基细颗粒进入储水基层。1.2研究现状新加坡1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分17主题词：生态日本1.2研究现状排水性沥青路面保水性沥青路面透水性沥青路面2019年8月7日3时24分181开发背景与研究现状1.2研究现状日本20世纪70年代后半期，为了解决“因抽取地下水而引起地基沉降”等问题，采取了“雨水的地下还原”对策。20世纪80年代初期日本建设省推行“雨水渗透计划”。日本排水性铺装广泛应用于高速公路、城市道路、公园、广场、停车场、运动场等。1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分191.2研究现状主题词：降噪欧洲1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分201.2研究现状欧洲法国最早于20世纪60年代初期进行了初步试验研究，从1977年开始作为重点研究项目展开系统研究和广泛应用，大面积应用是从1977年开始的。在1988年以前,每年的铺筑量在50～80万m2之间，且仅用于高速公路。从1989年起,这项技术在其它公路的路面铺筑中也开始使用。如：国道、省道、城区快车道等。双层多孔排水路面荷兰、丹麦、比利时等采用双层排水沥青路面。上层采用的粒径为4mm～8mm，下层使用的粒径则为11mm～16mm，总铺筑厚度为70mm，两层材料压实后空隙率均超过20％，上层具有过滤大颗粒尘土的效果，落入路面空隙内的尘土则因下层空隙较大，而自然被水流冲出。仍具有自清空隙的效果。维修时一般只要将表层铣刨掉。保留下层，这样可以减少维修工作量。双层排水性沥青路面具有更好的降噪功能，约可降低5-6dB，适合于城市道路。尤其是城市道路、学校以及住宅区。1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分21差异OGFCPAC表面层厚度2~3cm4~5cm空隙率15%左右20%结合料橡胶沥青、改性沥青多采用高粘度改性沥青功能改善沥青路面的抗滑性能兼顾排/透水、降噪和抗滑1.2研究现状世界上强制使用排水性沥青路面的国家：日本美国佐治亚州欧洲的比利时、荷兰等。OGFC与PAC的差异1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分221.2研究现状第一条主线：学习美国，减少交通事故+第二条主线：学习欧洲，改善城市环境学习日本，引进排水性沥青路面国内1开发背景与研究现状2019年8月7日3时24分232002年西安咸阳机场高速2006江苏盐通高速2006浦东外环线2007山东威乌高速青岛连接线试验段2008宁杭高速（二期）2009年西安咸阳新机场高速2009年北京京通快速北侧辅路2009浦东中环线1.2研究现状2降噪排水沥青路面结构及特点2.1降噪排水路面结构2019年8月7日3时24分24排水性沥青路面——由透水性沥青混合料修筑、路表水可进入路面横向排出，或渗入至路基内部的沥青路面总称。透水性沥青路面—PermeableAsphaltPavement透水沥青混合料—PermeableAsphaltConcrete/mixture（PAC）多孔沥青混合料—PorousAsphaltConcrete/mixture2降噪排水沥青路面结构及特点2.1降噪排水路面结构环保型降噪排水沥青面层无砂混凝土级配砾石软式全透型透水管D=100mm防水土工布图2.1降噪排水沥青路面排水结构示意图国内降噪排水沥青路面结构如右图所示，在上面层采用OGFC材料，其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架—空隙结构的开级配沥青混合料，经压实的磨耗曾的孔隙率保证不小于20%，沥青混凝土面层内部形成降噪排水的通道，采用这种多孔隙沥青磨耗层，还改善了路面的抗滑性能。2019年8月7日3时24分252降噪排水沥青路面结构及特点图2.2排水性沥青路面2019年8月7日3时24分262.1降噪排水路面结构2降噪排水沥青路面结构及特点2019年8月7日3时24分272.1降噪排水路面结构透水基层透水性能承载力水稳定性足够的渗透能力，尽快排干进入路面结构内的雨水；足够的稳定性支撑路面的施工操作；足够的储水能力暂时储存未排出的雨水；足够的强度以满足路面结构的总体性能。级配碎石透水基层多孔水泥混凝土基层多孔水泥稳定碎石透水基层（CTPB）大空隙沥青稳定碎石透水基层（ATPB）大粒径透水沥青混合料基层（LSPM）2降噪排水沥青路面结构及特点2019年8月7日3时24分282.1降噪排水路面结构透水垫层/过滤层通常由粗砂、小颗粒集料或者土工织物构成，具有过滤功能和足够的透水能力。防止土颗粒通过泵吸作用进入基层或底基层；改善路基温湿特性；为透水基层和其它层提供稳定的施工平台；分散传至土基的荷载，使其不产生过量的变形。2降噪排水沥青路面结构及特点2019年8月7日3时24分292.2降噪排水路面材料及要求多孔的透水路面材料与密实型沥青混合料在材料组成上存在较大差异。透水沥青混合料集料组成特点：＞4.75mm粗集料用量多；3~5mm集料用量少；透水沥青混合料集料组成比例：PAC-13粗集料（5~15）：85%细集料（0~3/5）：10%2降噪排水沥青路面结构及特点2019年8月7日3时24分302.2降噪排