劉宏業(yè)

（石家莊市西柏坡高速公路管理處，河北 石家莊 050000）

0 引言

水是危害公路的主要因素之一。路基沉陷、翻漿、路面松散、剝落、龜裂等病害都不同程度地與地面水和地下水的侵蝕有關[1]。高等級公路在設計中除路塹地段外，一般都考慮設置攔水帶，將公路表面的水匯集在攔水帶內，通過間隔一定距離設置的泄水口和急流槽集中排放到路堤坡腳外，防止沖刷邊坡[2]。

由于公路泄水口屬于公路附屬工程，目前并無相應的規(guī)范對其進行詳細要求。施工隊伍在施工過程中只是按照設計圖紙進行形狀、尺寸要求，而對其耐久性、美觀性等并無實質性的研究。經調研，目前我國高等級公路泄水口一般為水泥混凝土制作，其問題主要表現(xiàn)在如下方面：

（1）耐久性不足

由于冬季雨雪（水）長期匯集于泄水口附近，加之路面積雪清理過程中廣泛使用除冰鹽，由于混凝土在無法承受每日的凍融、除冰鹽腐蝕，造成混凝土泄水口在3～5年內即出現(xiàn)表皮脫落、局部損壞的問題，無法達到預期的效果。

（2）色差問題

由于水泥混凝土泄水口主要為灰白色，而路面攔水帶主要為瀝青混凝土壓制而成。白色—黑色—白色的路面結構形式容易造成司機行車過程中的視覺疲勞，進而形成潛在的行車安全隱患。

（3）更換成本過高

由于目前水泥混凝土泄水口主要采用現(xiàn)場澆筑的方式，混凝土澆筑深度較深、體量相對較大，當泄水口發(fā)生凍融破壞需要進行更換時，將造成公路養(yǎng)護成本過高的問題?；诖?，擬通過采用瀝青混合料制作路面泄水口的方式改善水泥混凝土泄水口出現(xiàn)的諸多問題，對于改善路面工程質量具有一定的指導意義。圖1為混凝土泄水口，圖2為預制型瀝青砂泄水口。

圖1 混凝土泄水口

圖2 預制型瀝青砂泄水口

1 原材料選擇

由于瀝青混合料具有較好的水穩(wěn)定性[5]、高溫穩(wěn)定性[6]、低溫抗裂性及抗腐蝕性[7]。筆者通過室內試驗開展了瀝青砂泄水口的物理性能檢測，主要使用材料為70#A級瀝青、礦粉、機制砂及3～5mm碎石，并對選定配合比制作了馬歇爾試件、低溫彎曲試件、凍融試件及滲水試件，具體級配范圍及試件性能檢測結果見表1和表2。

表1 瀝青砂泄水口級配范圍及實測值

表2 瀝青砂泄水口檢測數(shù)據

通過室內試驗數(shù)據可以看到，瀝青砂泄水口穩(wěn)定度及流值能夠滿足目前的瀝青混凝土設計規(guī)范，同時瀝青砂泄水口具有較好的高溫穩(wěn)定性、抗?jié)B水性及抗凍融特性，室內試驗數(shù)據表明了瀝青砂泄水口的技術可行性。

2 預制成型

2.1 設備控制

2.1.1 壓實荷載控制

由于瀝青混合料需要在高溫下進行壓實，而對于瀝青砂泄水口目前暫無預制構件壓實功經驗可供參考。因此，針對預制型瀝青砂泄水口壓實功開展了實驗研究，即通過調整不同設備壓實荷載以研究不同壓實功下的泄水口成型情況，具體見表3。

表3 不同壓實荷載下泄水口成型情況

從不同荷載下泄水口成型情況可以看到，在壓實荷載達到2.0MPa時，預制型瀝青砂泄水口可以有效壓實成型；而當荷載低于2.0MPa時，泄水口將存在不同程度的松散、斷裂情況，因此，考慮到壓實效果及生產經濟性，預制型瀝青砂泄水口壓實荷載應不低于2.0MPa。

2.1.2 振動力及振動頻率控制

在確定壓實功后仍需要對瀝青砂成型裝置施加一定程度的振動力，方可保證瀝青砂內部的密實度。因此，開展針對瀝青砂泄水口成型過程中的激振力研究，具體成型效果見表4。

表4 不同激振效果下的泄水口成型情況

從表4可以看到，泄水口的成型與壓實過程中的振動頻率及振動力相關性較大。當振動頻率由30Hz變化至60Hz過程中，泄水口的成型狀態(tài)表現(xiàn)為松散—較為松散—密實三種狀態(tài)，振動頻率越高，壓實效果越好，說明提高振動頻率有利于泄水口的成型。同時觀察同一振動頻率下不同振動力變化過程可以看到，泄水口的成型狀態(tài)仍表現(xiàn)為松散—較為松散—密實三種狀態(tài)，說明提高振動力也有利于泄水口的成型。綜合研究表明，預制型瀝青砂泄水口成型過程中振動頻率不應低于50Hz，同時振動力不應低于5kN。

2.2 成型控制

瀝青混凝土的攪拌溫度一般控制在160～170℃，當溫度超過180℃時容易導致瀝青出現(xiàn)老化的情況，進而導致瀝青混合料出現(xiàn)耐久性、水穩(wěn)定性及抗裂性能降低的問題。而成型過程瀝青混合料的溫度又不得低于90℃，過低的成型溫度將導致泄水口成型不密實、內部松散的問題。因此，在瀝青砂泄水口成型過程中溫度一般控制在100～150℃。

將瀝青混合料一次性裝入成型試模內，裝填高度控制在設計高度的1.2～1.3倍，即壓實系數(shù)按照1.2～1.3進行控制，壓實系數(shù)按照式（1）進行計算。

式中：h為填料高度，h0為瀝青砂泄水口設計高度。

由于預制型瀝青砂泄水口底部比頂部寬度大，因此，在泄水口壓實成型后溫度低于50℃時即可翻轉模具進行脫模。

3 預制型瀝青砂泄水口安裝

對于公路路肩為土路肩者，一般情況下在泄水口位置澆筑混凝土安裝平臺，在安裝平臺上完成泄水口的安裝。安裝過程中在安裝平臺上撒布0.6～1.0L/m2的SBR改性乳化瀝青作為黏結材料，同時在黏結材料上適量放置與瀝青混凝土泄水口同等類型的材料找平，最后將預制的瀝青砂泄水口放置于找平層上，用力壓緊，即實現(xiàn)泄水口的安裝。

4 結論

（1）室內試驗數(shù)據表明了瀝青砂泄水口具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、抗?jié)B水性及抗凍融特性，表明了瀝青砂泄水口的技術可行性；

（2）從成型過程中可以看到，瀝青砂泄水口的壓實荷載不宜低于2.0MPa，振動力不宜低于5.0kN，振動頻率不宜低于50Hz；

（3）成型過程中壓實系數(shù)按照1.2～1.3進行控制可有效幫助瀝青砂泄水口的成型。