肖健

（河北省交通規(guī)劃設計院，河北石家莊 050011）

1 工程概況

某公路工程路線全長16.5km，是某省建設規(guī)劃的重點高速公路，可以實現(xiàn)省內公路網(wǎng)有效連接，從而促進該省經濟的快速發(fā)展。該工程所在地主要為丘陵地貌，大小不同的山丘綿延起伏，總體上呈現(xiàn)南高北低的趨勢，各丘陵之間的高度差約在50～200m，同時工程區(qū)域內分布有軟基地層、熔巖地層等不良土質。工程整體屬于亞熱帶暖濕潤型季風氣候，夏季降雨量較大，秋季多綿雨天氣，結合工程實際情況，為保證公路的使用壽命，擬采用排水性路面結構?；诖?，本文對該工程OGFC 排水性路面設計與施工技術展開分析。

2 排水性OGFC路面混合料設計與施工

2.1 排水性路面的優(yōu)缺點

2.1.1 路面優(yōu)點

（1）排水性瀝青路面與透水路面均可以實現(xiàn)路面的快速排水，但兩者之間存在本質的不同，透水路面多用于路面行車道之外的位置，在排水過程中主要采用垂直透水的方式，將積水直接排向公路下方的土層，而排水性路面多用于行車道位置，在排水時以橫向排水的方式為主，將路面積水匯集排放至設置的排水系統(tǒng)中，且排水時可以避免路面上形成水膜。因此，該路面結構不僅具有快速實現(xiàn)排水優(yōu)點，還可以防止因水膜引起的行車濺水問題，從而改變駕駛人員的可見度，保證公路的行車安全。

（2）排水性路面結構一般都具有大孔隙的特點，以便于積水的快速排出。因此，在車輛行駛過程中產生的噪聲，可以被路面之間的空隙吸收。以某高速公路工程調查結果為例，該公路沿線44處居民點檢測中，存在22處路面行車噪聲超過《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》（GB/3096-93）規(guī)范標準，超出幅度約在1.7～4.5db。經試驗分析得知，若采用排水性路面結構建設，則行車噪聲可降低3～5db，經降噪后的路面完全滿足規(guī)范要求，表明排水性瀝青路面具有降噪的優(yōu)點[1]。

2.1.2 路面缺陷

雖然排水性瀝青路面具有排水性能強、行車體驗好且路面低噪聲的優(yōu)點，但該路面結構的缺點也十分明顯。由于路面結構中OGFC 瀝青混合料的空隙率較大，在路面行車過程中容易造成混合料發(fā)生析漏、快速氧化、脫層或松散等問題，當路面病害問題進一步發(fā)展，就會對公路的耐久性造成威脅，降低公路的使用壽命，針對此缺點則需要施工單位向混合料中摻加改性劑進行解決，采用的改性劑應為高黏改性劑，但我國目前此類改性劑仍處于研究階段，難以充分改善排水性路面結構的缺點。

2.2 OGFC各類原材料要求

2.2.1 粗集料

在OGFC 瀝青混合料中粗集料的占比在80%以上，對混合料的性能存在巨大的影響，同時依據(jù)OGFC 混合料的成型機理，粗集料是增加混合料空隙率的重要原材料，在拌和過程中由于粗集料的嵌擠作用可以確保OGFC混合料的空隙率及強度。因此，本次施工采用的粗集料選擇碎石材料，其各方面指標均應滿足規(guī)范要求，碎石的表面保持粗糙、干凈、干燥，碎石的壓碎值宜不大于26%，洛杉磯磨耗值宜不大于28%，相對密度宜不小于2.60g/cm3，吸水率宜不大于2.0%，堅固性宜不大于12%，不滿足規(guī)范要求的碎石材料不得用于施工中[2]。

2.2.2 細集料

與粗集料相比，在OGFC 混合料中細集料的占比較小，但對混合料的性能影響較大，在普通瀝青路面中用的細集料主要由天然砂、機制砂和石屑組成，針對OGFC 瀝青混合料不適合采用天然砂，因此采用的細集料由機制砂和石屑組成。其中機制砂采用優(yōu)質的石料利用制砂機生產，石屑則利用破碎機篩分選取，經加工后的細集料必須清潔、干燥、無風化、無雜質問題，其相對密度宜不低于2.50g/cm3，細集料粒徑0.3mm 以內的堅固性宜不低于12%，0.075mm 以內的含泥量宜不高于3%，通過試驗檢測后的細集料入場存儲。

2.2.3 瀝青及改性劑

（1）由于OGFC 混合料中細集料的占比較小，混合料中的瀝青材料難以被充分吸收，造成形成的瀝青膜較薄，從而影響瀝青混合料的穩(wěn)定性。為確保瀝青與集料之間的有效黏結，本次施工宜采用性能優(yōu)良的瀝青材料，結合工程實際情況擬采用新加坡殼牌90#基質瀝青，此類瀝青的軟化點為45.5℃，針入度為88（0.1mm），延度在100cm 以上，密度為1.02g/cm3，溶解度為99.5%，與設計要求的軟化點不小于45℃，針入度在80～100（0.1mm），延度不小于25cm，溶解度不小于99.3%，完全滿足設計要求。

（2）對OGFC 瀝青混合料而言，單純采用瀝青材料其黏結度難以滿足性能要求，需要采用高黏度的瀝青材料。本次施工計劃采用進口的TPS改性劑材料，該改性劑為一種淡黃色的顆粒，主要成分為熱塑性橡膠，同時改性劑中還具備黏結性較強的樹脂以及增塑劑，當向瀝青材料中摻加TPS改性劑后，經充分拌和可將基質瀝青改性為高黏度的改性瀝青，改性劑的摻加量可通過實驗確定，經試驗檢測得知改性后的瀝青滿足工程需要。

2.2.4 礦粉

礦粉是瀝青混合料中的重要組成部分，主要作用是將瀝青吸附于自身表面形成油膜，從而與細集料產生黏附作用。在OGFC 瀝青混合料中要求的空隙率較大，礦粉的用量宜控制在較小的占比，總用量保持在2%左右即可，選擇的礦粉材料應具有較高品質，本次施工選擇的礦粉為磨細得到的石灰粉，礦粉內部應保持干燥、干凈的狀態(tài)，外觀無結塊現(xiàn)象，性能應滿足親水系數(shù)小于1，塑性指數(shù)小于4%，粒徑小于0.6mm的過篩率為100%，粒徑小于0.15mm 的過篩率為90%～100%，粒徑小于0.075mm 的過篩率為75%～100%等要求[3]。

2.3 OGFC混合料配比設計

2.3.1 目標空隙率確定

本工程排水性路面主要依靠混合料之間的空隙率增加排水速度，在OGFC 瀝青混合料配比設計中應先確定目標空隙率?？障堵适侵富旌狭蟽炔靠障兜捏w積與材料總體積的比值大小，如混合料的空隙率設計過小，則難以實現(xiàn)排水性路面的排水效果，甚至會影響混合料的孔隙連通性，如混合料的孔隙率設計過大，雖然可以有效快速地實現(xiàn)排水目的，但會對公路的耐久性造成影響，降低公路的使用壽命，為得到合理的目標空隙率，施工單位可以利用公式進行計算獲取，具體見公式（1）：

式中：VV 表示目標空隙率大?。?），Pm為利用體積法測量得到的時間干毛體積密度，（g/cm3），Pt為時間的最大理論密度（g/cm3）。

通過公式計算的值，本次施工OGFC 混合料的目標空隙率宜控制在15%～25%。

2.3.2 級配設計

確定目標空隙率后進行OGFC 混合料的級配設計，在級配設計中主要利用馬歇爾試驗完成，密度測量時可使用《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42—2005）規(guī)定方法，本次級配設計中，共選取3組樣本進行記級配試驗，樣本均采用5.0%油石比，殼牌90#的基質瀝青，使用的瀝青材料中摻加的TPS用量為12%，在完成馬歇爾試件的制作后，對試件雙面各擊實50 次，并利用體積法測定試件孔隙率，然后再經過實驗結果分析確定混合料的級配。由試驗結果得知，設置的3組樣本中，第1 組的2.36mm 篩孔的過篩率為13.2%，第2 組的2.36mm 篩孔的過篩率為16.8%，第3 組的2.36mm 篩孔的過篩率為15.0%，與設計要求相比，第2 組和第3 組的過篩率均滿足設計要求，但考慮工程實際情況，本次選擇第3組作為合理級配[4]。

2.3.3 最佳瀝青用量確定

除級配確定外，還要對OGFC 混合料的最佳瀝青用量進行設計，針對瀝青最佳用量的設計可通過謝倫堡瀝青析漏試驗以及肯塔堡飛散試驗確定。其中謝倫堡瀝青析漏試驗可求取最大瀝青用量，肯塔堡飛散試驗可確定最小瀝青用量，通過實驗結果來選擇最佳瀝青用量，本次實驗中以4.5%瀝青用量為基準，按照0.2%的差值增加瀝青用量。經過對不同瀝青用量下2種實驗結果的分析得知，當瀝青用量達到4.9%時，混合料的飛散損失率為12.0%，析漏損失率為0.12%，此時與設計要求完全相符，同時按照4.9%瀝青用量制作成馬歇爾試件，未發(fā)生瀝青流動問題。因此，本工程OGFC 混合料最佳瀝青用量確定為4.9%。

2.4 OGFC混合料路用性能試驗

2.4.1 高溫穩(wěn)定性

通過上述方式確定OGFC 混合料的配比后，在路面施工前要對混合料的路用性能進行檢測，其中針對混合料的高溫穩(wěn)定性主要利用車轍試驗完成，其主要檢測的是OGFC 混合料在指定溫度下的抗塑性變形能力。本次檢測指定溫度為60℃，檢測時通過車轍試件與車輪之間的往復運動，使試件在車輪反復作用下產生壓密、剪切、推移和側向流動，然后利用車轍曲線，計算瀝青混合料動穩(wěn)定性，經檢測結果得知，本工程設置的5組車轍試件中動穩(wěn)定度最小為3 156次/mm，與設計要求的不小于3 000次/mm相比，滿足要求[5]。

2.4.2 抗剝離耐久性

由于OGFC 瀝青混合料排水時須允許水通過其內部結構，可能造成混合料內部材料在長期水沖刷下出現(xiàn)剝離現(xiàn)象，影響混合料的耐久性。為避免此問題的發(fā)生，在混合料路用性能檢測中，需要對OGFC 混合料的抗剝離耐久性進行檢測，檢測的方式為浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗，通過觀察試件中混合料對空隙中水分的敏感程度，最終判斷混合料的抗剝落現(xiàn)象和耐久性，經過對試驗結果分析得知，設置的所有試件中最小的殘留穩(wěn)定度比為90.2%，與設計要求的不小于80%相比，完全滿足性能要求。

2.4.3 低溫抗裂性

公路長期處于外界環(huán)境中，混合料不僅要具備一定的高溫穩(wěn)定性，還有保持足夠的低溫抗裂性，針對OGFC 混合料的低溫抗裂性檢測，檢測人員可通過凍融劈裂試驗來完成，通過觀察對比OGFC 混合料試件在受到水損害前后劈裂破壞的強度比，以評價瀝青混合料的低溫抗裂性能，經過對試件檢測結果的分析得知，設置的所有試件中抗凍融劈裂強度比值最小為95.8%，與設計要求的不小于95%相比已經可以正常使用。

2.5 OGFC混合料鋪筑技術

（1）經過對OGFC 瀝青混合料配比設計及路用性能檢測合格后，可以開始OGFC 混合料的鋪筑施工，本工程施工采用的混合料由施工場外的拌和站制備完成，再利用自卸式運輸車運送至施工場地，在拌和過程中拌和時間不得低于60s，拌和后的混合料宜保持均勻無離析問題。在向運輸車裝載混合料時，由于OGFC 混合料的黏度較大，裝載前應在車廂底部涂刷足夠的油水混合物，裝載后利用雙層篷布遮蓋混合料實現(xiàn)保溫目的，然后啟動運輸車勻速運送至施工場地，并將車輛掛空擋停放于攤鋪機前方10～30cm的位置[6]。

（2）路面開始攤鋪時等待卸料的運輸車不得少于5輛，攤鋪作業(yè)前先檢查攤鋪機械的性能，并對熨平板進行預熱，其預熱溫度宜控制在100℃以上，經檢測且預熱完成后在專人的指揮下向前頂進運輸車卸料攤鋪，整個攤鋪過程必須符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）中的要求，攤鋪機的施工速度控制在2m/min 以內，針對機械無法攤鋪的位置，由人工利用小型的工具完成，每段攤鋪完成后必須及時檢測OGFC排水性路面的各項指標，發(fā)現(xiàn)問題及時上報，若經檢測合格則立即開展碾壓作業(yè)。

（3）本工程OGFC 排水性路面的碾壓分為初壓、復壓和終壓，初壓時主要采用靜壓的方式，利用雙鋼輪壓路機完成，初壓的目的是穩(wěn)壓OGFC 混合料，保持混合料內部的穩(wěn)定性與黏結性，碾壓1～2 遍即可；復壓采取振動碾壓的方式，利用雙鋼輪壓路機與膠輪壓路機組合完成，復壓的目的是增加OGFC 混合料的壓實度，使其滿足設計要求，振壓過程中需遵循低頻高幅的原則，共振動碾壓4～6 遍；終壓于復壓之后采用雙鋼輪壓路機作業(yè)，主要目的是消除路面輪胎痕跡，實現(xiàn)路面的平整光滑，需收面碾壓1～2遍。

3 結語

在公路設計過程中采用OGFC 排水性瀝青路面結構，不僅可以保證路面的排水效果，避免積水對基層的侵蝕，還能夠有效地降低路面行車噪聲，增加路面的抗滑能力，但OGFC 排水性路面使用的混合料要求較高，對路面的施工工藝要求嚴格，為保證工程施工質量，需要施工單位嚴格結合施工標準進行路面的攤鋪和碾壓，從而有效促進公路的使用性能，促進我國公路行業(yè)的進一步發(fā)展。