黃卓

（邢臺路橋建設集團有限公司，河北邢臺 054000）

0 引言

普通瀝青路面不具備透水性能，當出現(xiàn)強降雨時，路面積水無法快速排出，容易引起城市內澇。為避免這一問題的發(fā)生，可在公路建設時，采用透水型瀝青混凝土路面，該路面結構具備常規(guī)瀝青路面的使用性能，還有良好的透水性，可有效解決城市內澇問題。

1 工程概況

某公路工程全長5.525km，為城市主干道，在交通路網中具有較為重要的作用。該公路沿線的地勢為東南高、西北低，區(qū)域內未發(fā)生超過4.5 級以上的地震災害，工程所在地的氣候條件為亞熱帶季風氣候，降雨集中在5～10 月，年均降雨量約為1 430mm。2019 年6月下旬，該市出現(xiàn)一次持續(xù)時間較長的降雨，因部分道路排水不暢，引起城市內澇災害。為此，在該城市主干道建設中，要求采用透水瀝青路面，以此來滿足排水需要，降低內澇災害的發(fā)生概率。以下重點對該公路透水瀝青路面優(yōu)化設計方法展開分析。

2 透水瀝青路面優(yōu)化設計方法

2.1 材料配合比設計

2.1.1 集料級配

在對集料級配設計時，以現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定要求作為主要依據，結合集料的篩分結果，對透水瀝青混合料中的集料比例優(yōu)化調整，通過計算得到集料的級配組成，過16mm 篩孔的質量百分率為100%，過0.075篩孔的質量百分率為3.7%[1]。

2.1.2 馬歇爾試驗

依據現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定要求，并以同類工程經驗作為參考，選用設計級配，對透水瀝青混合料做馬歇爾試驗，試驗中的油石比確定為4.5%。通過本次試驗，對最佳的瀝青用量予以確定。由試驗結果可知，透水瀝青混合料在油石比為4.5時的孔隙率為21.9%，相對密度為2.574g/cm3，上述指標與規(guī)范要求相符，通過優(yōu)化調整后，最終將透水瀝青混合料的油石比定為4.4%[2]。

2.2 材料的主要設計參數

透水瀝青混合料是一種具有良好透水性和抗滑性的材料，由于此類材料需要形成孔隙結構，以滿足透水要求，所以其粗集料占比較大，瀝青以改性瀝青為主，確保膠結效果，在這一前提下，混合料的抗拉和抗剪強度會出現(xiàn)不足的現(xiàn)象，會對透水瀝青路面的使用壽命造成一定影響。通過透水層的設置，能夠使水從路面結構中快速排出，路面的整體使用性能隨之提升。對透水路面檢測后發(fā)現(xiàn)，其路用性能的各項指標均高于規(guī)范要求值。為此，在透水瀝青路面設計時，可對材料的主要參數優(yōu)化設計，使設計出來的透水瀝青路面路用性能與規(guī)范要求相符。

2.2.1 高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性與抗車轍變形能力有關，當瀝青路面在高溫下出現(xiàn)剪切變形后，受到車輛荷載的作用，路面便會出現(xiàn)車轍病害。評價瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性時，可以采用的試驗方法較多，其中結果可靠性較高的是車轍試驗、單軸貫入試驗。

（1）對瀝青混合料做車轍試驗，可依據試驗結果，評價混合料的抗車轍性能。通過車轍試驗，能夠準確測出瀝青混合料的動穩(wěn)定度，該指標可以反映高溫條件下，瀝青路面的抗車轍性能。車轍試驗的標準如下：在規(guī)定的溫度下，向試件施加荷載，測定試件形成的車轍變形速率，即每次產生的變形為1.0mm時，施加荷載車輪行走的次數。本次試驗中，將規(guī)定溫度設為60℃，施加荷載的車輪壓力為0.7MPa，制作好的試件在試驗溫度條件下，存放6h，得出的車轍試驗結果為動穩(wěn)定度6 059 次/mm，超出規(guī)范要求的3 000 次/mm 一倍[3]。為進一步增加混合料的高溫穩(wěn)定性，可減少瀝青用量。需要注意的是，若瀝青用量過少，混合料的力學性能會有所下降，所以必須控制好減少的幅度，以免對混合料的使用性能造成影響。

（2）瀝青混合料在重載車輛的作用下，容易發(fā)生剪切破壞，會引起車轍?；诖耍谠O計透水瀝青混合料時，要將混合料的抗剪強度作為考慮因素?？梢圆捎脝纬樨炄朐囼炘u測瀝青混合料的抗剪強度，制作圓柱形試件，試驗溫度為60℃，用鋼壓頭對試件施加荷載，準確記錄下貫入壓力，通過計算得出試件的剪切強度[4]。

2.2.2 水穩(wěn)定性

水損害是瀝青路面最為常見的病害問題，具體成因如下：水滲入混合料空隙后，在車輛荷載作用下，會產生動水壓力，使包裹在集料表面的瀝青薄膜開裂，水從開裂的位置處滲入后，會導致瀝青的黏結性大幅下降，當黏結作用完全喪失后，瀝青薄膜便會從集料表面剝離，混合料出現(xiàn)松散的狀況，路面隨之破壞。在對瀝青混合料的水穩(wěn)定性評價時，可以采用凍融劈裂試驗，由試驗結果可知，透水瀝青混合料的凍融劈裂強度比為84.78%，大于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的80%[5]。

2.2.3 抗疲勞性能

疲勞裂縫是瀝青路面較為常見的病害之一，該病害的產生與車輛荷載作用存在密切關聯(lián)。可用于瀝青混合料抗疲勞性能測定的方法較多，結果可靠性比較高的有彎曲試驗、拉伸壓縮試驗等。本工程采用彎曲試驗，對透水瀝青混合料的抗疲勞性能檢測評價，將制作好的試件切割為一定尺寸的小梁試件，通過控制應變加載模式開展彎曲試驗，加載頻率設定為10Hz，試驗溫度為15℃。由試驗結果可知，當應變水平為400με，試件油石比為4.4%時，抗疲勞能力為364 080，當油石比超過最佳油石比時，試件的抗疲勞性能不增反降[6]。

2.3 路面結構組合優(yōu)化設計

與普通的瀝青路面相比，透水瀝青路面在應用方面具有一定的特殊性，這種特殊性主要體現(xiàn)在路面所具備的透水性能上。此外，普通路面的要求結構穩(wěn)定性高、承載力足夠，而透水瀝青路面要在穩(wěn)定和承載力達標的前提下，最大限度提高路面的透水能力，以此來滿足透水要求。基于此，在對透水瀝青路面設計時，要分析各層的功能，采用組合優(yōu)化的設計方法，使設計出來的路面透水性能達到規(guī)范標準的規(guī)定。

2.3.1 透水面層

在透水瀝青路面中，面層位于最上層，需要承受車輛荷載并受到氣候影響，該層選用的材料和結構對透水瀝青路面的路用性能影響較大。面層要具備足夠高的強度、高溫穩(wěn)定性、抗車轍能力、水穩(wěn)定性、抗滑性等。可作為面層的材料相對較多，不同的材料特性有所差別，為確保所選的面層材料滿足使用要求，應綜合考慮：工程所在地的水文地質條件、氣象情況、預期性能等[7]。

2.3.2 透水基層

該層的主要用途為承受車輛荷載傳遞的作用力，提高結構的耐久性。在公路中，基層因需要承重，故此必須使其具備足夠的剛度和強度，還要有一定的抗疲勞破壞能力。而對于透水瀝青路面而言，除以上特性外，基層應有良好的透水性?；诖耍谕杆疄r青路面優(yōu)化設計中，可將柔性基層作為首選。

2.3.3 墊層與反濾隔離層

土基中存在大量的細小顆粒物，這些顆粒物的體積較小，受到水的作用，容易反滲到基層中，通過反濾隔離層的設置能夠避免這一問題。而墊層能夠起到消散車輛荷載的作用，避免水侵入土基造成強度下降，引起土基破壞的情況發(fā)生[8]。在墊層與反濾色隔離層的設計中，材料的選擇是重點，將粒徑較小的碎石或是中粗砂作為首選，以此保障路面的透水效果。

3 結語

透水瀝青路面設計是一項專業(yè)性較強的工作，為確保設計出來的路面結構具有良好的透水性和路用性能，在設計時，要對相關因素加以綜合考慮，優(yōu)選路面材料并對路面結構組合加以優(yōu)化。