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1/6路面排水设计要点马骊慜天目学院土木工程062200608350432摘要：随着我国经济和社会的高速发展，公路建设也进入了快速发展时期。然而在车流量及载荷越来越大的情况下，采用传统的路面材料和施工工艺建成的路面在使用中暴露出很多的问题，尤其是在南方多雨地区，道路积水以及路面水损坏现象表现得非常的突出。这已成为国内以致国外道路建设的一大难点。因此，传统的沥青混凝土路面在设计和施工工艺上均需要作出改进。而排水性沥青混凝土路面正是适应了上述需要而发展起来的一种新型的路面结构形式，对于多雨地区尤为适用。本文对此作了简单的研究。关键词:排水性沥青混凝土，路面，配合比设计，施工工艺，质量控制1研究背景随着我国经济及社会快速进步，基础设施建设也正以前所未有的速度发展，高速公路建设就是基础建设施建设的重点之一。截至2005年底，高速公路通车里程已超过4.1万公里。尽管随着新材料的应用和施工工艺的优化，沥青路面的质量不断提高，但仍有相当部分沥青混凝土路面在使用过程中发生一定程度的损坏现象，特别是由于各种综合因素引起的早期（使用3年左右）破坏，致使公路沥青路面的使用性能与寿命常达不到应有的设计水平，已严重影响了公路交通运输功能的正常发挥，造成巨大的经济损失，同时也在一定程度上制约了我国高速公路事业的发展。以往路面破坏形式主要表现为车辙、低温开裂和疲劳开裂，而采用了半刚性基层路面结构和对沥青混合料品质得到了有效缓解。但水损坏的破坏形式则取而代之，成为困扰公我国高速公路发展得新课题。尤其是在我国南方多雨地区，高速公路在春融季节、梅雨季节及雨季，路面会出现麻面、松散、掉粒乃至坑槽，这种引人注目的早期破坏，是人们始料不及的。2水损害研究沥青路面的水损坏问题，首先就要涉及到公路的排水系统。为保证公路路基的稳定、路面的良好使用性能以及行车的安全，公路都会设置完善的排水设施，以排除路界范围内的地表水和地下水。公路排水一般由路界地表排水、路面内部排水和地下排水三部分组成。路界地表排水包括路表排水、中央分隔带排水和坡面排水。路面内部排水包括多孔隙面层排水、路边缘排水及透水基层排水。地下排水包括渗沟、边沟、暗沟或暗管。研究表明，设置良好的排水系统，能提高沥青的使用寿命达30%以上。相反，排水不畅的沥青路面，其过早破坏通常是由于路面面层结构处于饱水状态下，又通行重载车辆引起的。路面结构层中任何一层2/6处于饱水或泡水状态，都会导致结构层强度降低，加速路面各种病害的产生和发展。沥青路面的水损坏来源于水，只有水渗入路面才有可能引发沥青膜和集料剥离，从而造成路面的破坏。因此，渗水性是沥青路面会不会产生水损坏的关键性指标。应该说增加渗水系数指标对于提高沥青路面的施工质量，预防水损坏有重要意义。而排水性沥青路面正是基于公路排水系统的以上特点而发展起来的一种新型公路路面结构形式。排水沥青路面，又称透水沥青路面，针对表面层来说又称多孔隙沥青磨耗层;指压实后空隙率在20%左右，能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层，其实质为按照嵌挤机理形成骨架-空隙结构的开级配沥青混合料。其特点为:第一，雨天能防止路表水膜的形成，抗滑性能好，提高路面粗糙度，抵抗车辆的滑移;消除或减轻车尾喷水花的现象，提高驾驶员视线的清晰度，从而提高行车安全性;第二，高温稳定性好，抗车辙能力强;第三，具有防眩光和降低交通噪声等功能。可见排水路面具有既利于环保，又利于交通安全的诸多特点，符合当前的技术发展及社会发展的趋势。3国内外研究现状二十世纪六十年代以来，一些欧洲国家如德国、法国、英国和意大利相继提出了排水性沥青路面这种概念，并着手对沥青材料进行研究，取得了很多有益的成果，从而促进了该技术的推广应用。欧洲国家首先研究开发的是一种空隙率高达20%~25%，厚度为4~5cm的磨耗层。因为空隙率大，雨水可以渗入路面之中，由路面中的连通空隙向路面边缘排出。这样雨天不存在很厚的水膜，避免了“水漂”的产生，同时也不再出现溅水现象，有效地保证了行车的安全。因为这种多空隙的路面能很快地排水，所以称之为排水性沥青路面。迄今为止欧洲国家对排水性沥青路面的研究和使用已超过30年，部分国家排水性沥青混合料路面占道路面积约达10%以上。欧洲各国对沥青材料的选择达成的基本共识是使用改性沥青，并主要考虑以下要求:具有较好的高温稳定性、低温抗裂性以及抗氧化性能。美国在1973年通知全国建议使用开级配抗滑磨耗层路面，明显降低下雨天的“水漂”现象，取得了良好得效果。进入二十世纪末期以来，各国对排水性沥青路面的应用技术研究进入了一个新的阶段，美国公路计划中的路面长期性能项目中就有专门针对大孔隙沥青混合材料的试验路面研究的子项目;1990年在美国华盛顿召开了TRB年会，主要议题就是排水性沥青材料在道路工程中的应用经验。同年，美国联邦公路管理局制定了。开级配沥青抗滑表层混合料设计方法对表层得孔隙率、厚度及主要功能均进行了说明。英国从1984年起在全国各地铺筑了各种试验路，目的是为了验证排水性沥青路面的降噪效果和耐久性。奥地利出于环境保护的需要，在许多经过城镇的道路上铺筑了排水性路面，10多年前已累计有650万m2，并且计划将透水路面3/6用于城市道路。该国己就多孔排水式路面制定了设计规范。荷兰每年铺设透水性路面250万m2，即荷兰已有15.4%的汽车专用道铺设了这种路面。法国采用排水性路面速度非常之快，几年前就己经铺筑了2000万m2，而且还以每年400万m2的速度递增。4排水性沥青混凝土面层设计要点4.1排水量的确定新建要点沥青混凝土路面结构内部排水的设计仍需计算所在地区正常情况下需要排出的排水量，计算公式同已建成的水泥混凝土路面结构内部排水量的计算公式。4.2排水结构的确定公路路面结构内部排水结构分三种:第一种是中央分隔带排水，用于多雨地区分隔带无铺面的高速公路;第二种是路面边缘排水;第三种是设置排水基层。这几种结构形式的选择，可根据公路等级、路面结构类型及当地的降雨量等具体情况经过计算来确定。对于多雨地区的高速公路，在条件允许的情况下，以上三种结构最好能同时采用。中央分隔带排水渗沟图新建路面边缘及基层排水图4.3新建沥青混凝土路面结构排水系统材料及施工要求4/64.1主要材料及要求因排水性沥青混合料空隙率大，受阳光、空气、雨水的影响也较大要求沥青粘度高，抗老化性能好，设计使用高粘度的改性沥青，增加沥青与集料的粘结力，防止骨料在车轮荷载作用下飞散，提高混合料的耐久性。高粘度沥青的主要特点是软化点高，60℃粘度高，韧性和粘韧性高。高粘度改性沥青性质要求见表4.1。表4.1高粘度改性沥青性质要求表项目单位标准针入度25℃1/10mm40以上针入度指数0.2以上软化点℃80以上延度15℃cm50以上5℃cm20以上溶解度%99以上弹性恢复%70以上密度（15℃）kg/cm3大于1RTFOT试验残留物:薄膜加热质量变化率%小于0.6薄膜加热针入度残留率%65以上延度5℃15以上粘附性（25℃）N·m20以上粘结力（25℃）N·m15以上60℃动力粘度Pa·s20，000以上闪点℃260以上运动粘度（135℃）Pa·s小于3离析，软化点差℃小于2.54.2中央分隔带排水系统施工要求中央分隔带内倾的横向坡度使下渗的雨水流向分割带中央低凹处，并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水道中。分隔带的横向坡度不得陡于1:6;分隔带的纵向排水坡度，在过水断面无铺面时不得缓于0.25%，有铺面时不得缓于0.12%。当水流速度超过地面土的最大允许流速时，应在过水断面宽度范围对地面图进行防冲刷处理，做成三角型或U型断面的水沟。防冲刷层可采用石灰或水泥稳定土，或者采用浆砌片石铺砌，层厚10cm～15cm。渗沟周围包裹反滤织物（土工布等），以免渗入水携带的细粒将渗沟堵塞。渗沟上的回填料与路面结构的交界面处铺设涂双层沥青的土工布隔渗层。排水管可采用直径70mm～150mm的PVC塑料管。4.3路面边缘排水系统的材料及施工要求5/6路面边缘排水填料由水泥处治开级配粗集料组成，材料与施工方法与已建成路面边缘排水填料相同，但集水沟底面的最小宽度不应小于30cm。4.4排水基层的材料及施工要求排水基层直接设置在混凝土路面板下。排水基层由水泥或沥青处治不含或含少量粒径4.75mm以下细料的开级配碎石集料组成，或者由未经结合料处治的开级配碎石集料组成。集料应选用洁净、坚硬而耐久的碎石，其压碎值不应大于30%。最大粒径可为20cm或25cm，并不得超过层厚的2/3。粒径4.75mm以下细料的含量不应大于10%。集料级配应满足透水性要求（渗透系数不得小于300m/d），可通过常水头或变水头渗透试验试配后确定。水泥处治碎石集料的水泥用量不宜少于160kg/m3，其7d浸水抗压强度不得低于3MPa～4MPa。沥青处治碎石集料的沥青用量约为集料干重的2.5%～4.5%。排水基层的厚度应按所需排放的水量和基层材料的渗透系数通过水力计算确定，通常在8cm～15cm范围内选用，但最小厚度不得小于6cm（沥青处治碎石）或8cm（水泥处治碎石）。其宽度应视面层施工的需要超出面层宽度30cm～90cm。排水基层的下卧垫层应选用不透水或低透水性的密级配混合料，以阻截自由水的下渗和路基中细料土的上迁。在地下水位较高的路段，为拦截地下水、滞留水或泉水进入路面结构，或者排除因负温差作用而积聚在路基上层的自由水，可直接在路基顶面设置透水性排水垫层，并酌情配置纵向集水沟。5总结进入路面的水分和渗入的水分，是造成或加速路面结构过早损坏的主要原因之一，新型材料防水，无论从经济角度，还是施工工艺上来说，都可以有效提高路面使用性能，延长其使用寿命。为道路施工建设提供了有效的保障。6/6参考文献[1]支学军.排水性沥青路面研究，河北工业大学硕士学位论文，2002[2]冯杰.水及溶质在有大孔隙的土壤中运移机制研究.河海大学博士学学位论文.2001.10[3]吉青克.路面内部排水系统设计.同济大学博士学位论文，2002.03[4]冷真.排水性沥青混合料级配组成设计及性能研究.东南大学硕士学位论文2003.03[5]刘松，曹林涛.沥青路面水损坏原因及预防措施，第六届全国路面材料及新技术研讨会论文集，2005[6]郭德栋，郭小宏.传统施工工艺下沥青路面早期水损坏的原因分析及解决办法.公路交通技术，2006(1)[7]诸永宁.排水性沥青路面排水性能研究与排水设施的设计.东南大学硕士学位文，2003.03[8]刘朝晖.透水性沥青混合料研究综述.石油沥青，1997.09[9]王知乐.排水性沥青路面的研究，泰州职业技术学院学报，2006(3)[10]张新天，高金岐等.沥青路面的水损坏及其预防对策，北京建筑工程学院学报，2003(3)。[11]吕伟民.排水性沥青路面降噪效果的现场观测.华东公路，1998(4)[12]王牧，刘长军，刘明.多孔排水性沥青混合料性能的研究.公路1997.05