蘇立超 ，王中合

（1.邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司，河北 邢臺(tái) 054001；2.河北省鋼混組合橋梁技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 邢臺(tái) 054001）

1 引言

據(jù)2018 年交通運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)公報(bào)和2016 年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)分析，截至目前，全國(guó)公路和道路養(yǎng)護(hù)總里程已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出600×104km，公路和道路養(yǎng)護(hù)市場(chǎng)巨大，養(yǎng)護(hù)體量和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高昂，同時(shí)，國(guó)家在大力推進(jìn)海綿城市建設(shè)中，更要利用占有重要作用的公路和道路點(diǎn)多、線(xiàn)長(zhǎng)、面廣、交錯(cuò)的網(wǎng)格化優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮其透水效能，為解決城市內(nèi)澇貢獻(xiàn)力量，因此，研究低維護(hù)的長(zhǎng)壽命道路對(duì)于提高交通建設(shè)和城市建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。

2 技術(shù)簡(jiǎn)介

長(zhǎng)壽命透水道路是邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司自主研發(fā)的一種新型的低成本維護(hù)透水式道路結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)層自上而下為：透水面層、透水基層、透水墊層和透水路基。如遇水穩(wěn)定性差的路基，可在墊層頂部增設(shè)隔離層，經(jīng)隔離層阻斷的路面滲水通過(guò)盲溝、泄水槽、邊溝排出路基。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于透水基層采用了多孔生態(tài)混凝土，其由單粒徑石料經(jīng)水泥、水、改性劑固結(jié)而成【1】，形成了孔隙率大、結(jié)構(gòu)受力好、免碾壓的骨架-孔隙結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)形式的層次組成為透水面層厚度3～10cm，多孔生態(tài)混凝土透水基層厚度為17～30cm，透水墊層為15cm以及砂性土透水路基，各結(jié)構(gòu)層可根據(jù)道路等級(jí)適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)層厚度和組合形式，可廣泛應(yīng)用于高速公路、等級(jí)公路、城市主干路、次干路、非機(jī)動(dòng)車(chē)道、風(fēng)景園林、停車(chē)場(chǎng)等工程建設(shè)中。

3 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

該結(jié)構(gòu)體系具有經(jīng)濟(jì)、耐久、高強(qiáng)、綠色等特點(diǎn)，已在河北、安徽、湖北、湖南等地各等級(jí)公路中得到了應(yīng)用和推廣，其創(chuàng)造性地應(yīng)用多孔生態(tài)混凝土基層具有以下顯著特點(diǎn)。

3.1 經(jīng)濟(jì)

該結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯，其中低維護(hù)優(yōu)勢(shì)格外突出。2007年課題組在邢臺(tái)市百泉大道城市快速路鋪筑15km，組合后的結(jié)構(gòu)層厚度較傳統(tǒng)水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面厚度可減薄20cm，節(jié)約了建筑材料，建造成本低。

3.2 耐久

基層為骨架-孔隙結(jié)構(gòu)，為粗骨料顆粒間通過(guò)改性后的水泥漿膜膠結(jié)而成，無(wú)細(xì)骨料和填充料，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生瀝青路面的水損害、唧漿等病害問(wèn)題，較普通水泥混凝土體積收縮率小，較半剛性基層瀝青路面設(shè)計(jì)使用年限長(zhǎng)，且抗凍融能力強(qiáng)、抗疲勞性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)浸水后強(qiáng)度折減小等。多孔生態(tài)混凝土基層最早的應(yīng)用項(xiàng)目使用年限已達(dá)17a，未發(fā)生任何破壞，體現(xiàn)了優(yōu)越的耐久性和低維護(hù)性，運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用低。

3.3 高強(qiáng)

多孔生態(tài)混凝土基層抗壓強(qiáng)度6～15MPa，抗折強(qiáng)度大于1.5MPa，較半剛性基層具有更高的承載能力。結(jié)構(gòu)的整體性較好，在采用錘頭進(jìn)行敲擊試驗(yàn)時(shí)，結(jié)構(gòu)的破裂面發(fā)生在集料內(nèi)部，充分證明了多孔生態(tài)混凝土的強(qiáng)度明顯地高于水泥穩(wěn)定碎石。

3.4 綠色

綠色主要體現(xiàn)在原材料和施工方法上，其中，基層所采用的骨料可就地取材，如河卵石，也可采用尾礦資源化利用制備的骨料；在基層施工中實(shí)現(xiàn)了40cm 厚一次攤鋪成型、自動(dòng)覆膜養(yǎng)護(hù)，無(wú)需分層施工，也無(wú)需碾壓組合，基層結(jié)構(gòu)密度為1 800～2 100kg/m3，自重輕、節(jié)省地材，孔隙率大于23%，具有良好的透水透氣性，可為建設(shè)海綿城市透水型道路提供重要的承重結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)壽命體現(xiàn)在基層采用多孔生態(tài)混凝土，該結(jié)構(gòu)等同于水泥混凝土，使用年限可達(dá)20a 以上，后期無(wú)需維護(hù)。同時(shí)，瀝青路面的耐久性較普通瀝青混凝土路面更加優(yōu)越，路面的綜合使用壽命可達(dá)10a 以上，不用進(jìn)行任何修復(fù)性維護(hù)。

4 施工工藝

4.1 路基夯實(shí)處理

影響道路使用壽命的關(guān)鍵因素是路基。路基失穩(wěn)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的破壞已成為常態(tài)，特別是路基壓實(shí)度不夠、承載力不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求、動(dòng)荷載作用下導(dǎo)致的路面沉陷；施工質(zhì)量問(wèn)題或防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致雨水下滲，產(chǎn)生唧漿、坑槽、土基軟化等路基破壞。

基層施工前需要對(duì)原地基進(jìn)行清表，然后，對(duì)路基進(jìn)行共振夯實(shí)處理，使路基在大型共振夯實(shí)機(jī)的循環(huán)動(dòng)荷載作用下快速沉降。共振夯實(shí)作用機(jī)理是利用工作裝置產(chǎn)生的高頻率、微振幅夯擊能連續(xù)垂直擊壓作用于土體，使土體在外力干擾下形成原位共振【2】。夯實(shí)壓應(yīng)力為1.5MPa。試驗(yàn)表明，采用共振夯實(shí)機(jī)處理后的地基，承載力提高了50%～75%，影響深度可達(dá)到10～15m，同時(shí)對(duì)加速路基沉降效果顯著。

4.2 墊層施工

墊層采用級(jí)配碎石、天然砂礫、處理后的建筑垃圾、尾礦等。宜遵循就地取材的原則，只要水穩(wěn)定性好、強(qiáng)度滿(mǎn)足要求的材料均可用在墊層。施工前應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，加強(qiáng)原材料檢驗(yàn)，進(jìn)行試驗(yàn)段鋪筑和總結(jié)，確定虛鋪厚度、最佳機(jī)械組合等參數(shù)。

4.3 多孔生態(tài)混凝土基層施工

4.3.1 石料整形處理

石料質(zhì)量關(guān)乎到道路結(jié)構(gòu)的使用壽命和耐久性，而國(guó)內(nèi)大多石料廠(chǎng)破碎出產(chǎn)的石料粒徑不規(guī)范、針片狀含量高、含泥量泥塊含量大。課題組研發(fā)了空間石料整形機(jī)，石料經(jīng)整形、篩分、清洗、存儲(chǔ)、檢驗(yàn)合格后投入使用。處理后的石料具有粒徑規(guī)則、潔凈，力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)，石料質(zhì)量的提高可有效降低水泥用量，是延長(zhǎng)道路使用壽命的材料保障。

4.3.2 多孔生態(tài)混凝土拌和

如進(jìn)行新建高速公路、干線(xiàn)公路和城市主干路、次干路施工，多孔生態(tài)混凝土需求量較大時(shí)，需采用連續(xù)式拌和樓進(jìn)行生產(chǎn)；而在透水性園林道路、城市廣場(chǎng)中應(yīng)用時(shí)，可采用水泥混凝土拌和站加裝改性劑添加罐即可，該拌和方式較連續(xù)式拌和樓相比雖然效率低，但能完全滿(mǎn)足混合料攤鋪需求量且其工作性能更好。

1）改性劑是多孔生態(tài)混凝土的關(guān)鍵組成部分，其主要作用為緩凝、致密、二次水化反應(yīng)等，具有改變水泥漿體微觀(guān)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)水化產(chǎn)物間的內(nèi)聚力，改善工作性能和增加混凝土強(qiáng)度的作用。

2）配合比設(shè)計(jì)，按JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的假定容重法，可取1 800～2 100kg/m3，配合比各種材料用量參考范圍見(jiàn)表1。

表1 多孔生態(tài)混凝土配合比材料用量參考表

3）經(jīng)攪拌站試拌調(diào)整好的配合比，在施工中應(yīng)根據(jù)天氣、季節(jié)和運(yùn)距等的變化，及其氣溫變化來(lái)適時(shí)調(diào)整，確保攤鋪現(xiàn)場(chǎng)的工作性和規(guī)范要求。

4.3.3 多孔生態(tài)混凝土運(yùn)輸

混合料的運(yùn)輸應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度、運(yùn)量、運(yùn)距及路況配備自卸式汽車(chē)或平板車(chē)。運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)加蓋苫布或棉被，減少混合料水分散失?；炷涟韬臀飶陌韬蜆浅隽系竭\(yùn)輸、攤鋪完畢的運(yùn)輸時(shí)間必須滿(mǎn)足在拌和物初凝之前完成，且車(chē)內(nèi)壁涂抹憎水隔離劑。

4.3.4 多孔生態(tài)混凝土攤鋪

攤鋪可利用現(xiàn)有瀝青混凝土攤鋪機(jī)攤鋪，也可用水泥滑模攤鋪機(jī)攤鋪。攤鋪厚度可從15～40cm 一次成型，其特點(diǎn)是免碾壓施工，無(wú)需像傳統(tǒng)工藝一樣進(jìn)行碾壓組合。攤鋪過(guò)程中，攤鋪機(jī)的熨平板使用振搗功能。攤鋪過(guò)后，自行覆膜養(yǎng)護(hù)，施工簡(jiǎn)便，可成倍加快施工進(jìn)度，省時(shí)、省力、省機(jī)械，待養(yǎng)護(hù)期滿(mǎn)后可直接施工面層，無(wú)需設(shè)計(jì)透層油，基層頂部的粗糙面能夠保證基層與面層黏結(jié)更牢固。

4.3.5 多孔生態(tài)混凝土養(yǎng)護(hù)

同步白色透明塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)情況而定，一般宜為3～7d。養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)保持薄膜完整，薄膜破裂時(shí)應(yīng)立即補(bǔ)水并進(jìn)行修補(bǔ)?；鶎映跄安坏脭_動(dòng)、擠壓或踩踏。養(yǎng)護(hù)期間，嚴(yán)禁人、畜及灑水車(chē)在內(nèi)的一切車(chē)輛通行。

4.4 面層施工

排水瀝青路面采用開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土面層，是一種具有相互連通空隙的開(kāi)級(jí)配的混合料【3】，瀝青采用高分子橡膠改性瀝青，面層孔隙率為20%～25%，具有排水、降噪功能，可解決普通瀝青路面降雨后行車(chē)水漂、濺水、水霧造成的路面抗滑能力降低，縮短了剎車(chē)距離，提高了行車(chē)安全性，同時(shí)，擁有良好的高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性。

通過(guò)以上各結(jié)構(gòu)層的組合，形成了長(zhǎng)壽命全透水道路結(jié)構(gòu)體系，適用于各種道路工程中，并先后在城市快速路、城市主干路、高速公路和等級(jí)公路中得到了廣泛應(yīng)用，極大地降低了道路運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前道路交通的大流量、重交通現(xiàn)狀以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展要求，使長(zhǎng)壽命透水道路的優(yōu)點(diǎn)日益突出。同時(shí)，長(zhǎng)壽命全透水道路是建設(shè)海綿城市透水道路的理想結(jié)構(gòu)，將為解決城市內(nèi)澇、補(bǔ)充地下水提供重要技術(shù)保障。今后要著力解決透水道路孔隙堵塞的問(wèn)題，探索建造自清潔透水道路和固廢再生骨料透水道路等先進(jìn)技術(shù)，不斷推動(dòng)我國(guó)道路工程建設(shè)向綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)現(xiàn)新的突破。