摘要：由于目前對排水降噪瀝青路面（drainage and noise reduction asphalt pavement， DNRAP）使用特性及其道路需求敏感點的認知不足，導致其精細化應用規(guī)劃缺失，其規(guī)?；瘧檬艿较拗?。因此，本文采用文獻調研和歸納分析等方法對DNRAP的功能定位、使用特性、應用規(guī)劃開展了詳細研究。結果表明：DNRAP的排水性能是AC路面的20倍以上、SMA路面的30倍以上，單層和雙層DNRAP可分別滿足中雨和大雨強度降水，可分別降低路面噪音3dB和5dB以上，可在中雨條件下剎車距離分別縮短約5m和4m以上，其8～10年的使用壽命可滿足我國高速公路平均罩面周期要求，且單層DNRAP造價較SMA路面降低約6%，雙層DNRAP造價與SMA路面相當；道路等級、幾何設計標準、服役氣候條件、區(qū)域環(huán)境和自身服務特征是影響DNRAP使用性能的主要因素。綜合以上各因素，本文給出了對應條件的推薦鋪面，提出了DNRAP的精細化應用規(guī)劃。研究成果將有助于解決大多數(shù)從業(yè)者對DNRAP的認知誤區(qū)，有利于其大規(guī)模推廣應用。

關鍵詞：道路工程；瀝青路面；排水降噪；使用特性；應用規(guī)劃

中圖分類號：U416.217""""""""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673-6478（2023）02-0177-07

Quantitative Analysis of the Usage Characteristics of Drainage and Noise Reduction Asphalt Pavements and its Application Planning

DAI Zhenzhong

（Highway Development Group Co.， Ltd.， Weifang Shandong 261013， China）

Abstract： The lack of knowledge about the usage characteristics of drainage and noise reduction asphalt pavement （DNRAP） and its sensitive points of road demand lead to the lack of detailed application planning and limit its large?scale application. Therefore， this paper uses literature research and inductive analysis to conduct a detailed study on the functional positioning， usage characteristics， and application planning of DNRAP. The results show that the drainage performance of DNRAP is more than 20 times that of AC pavement and more than 30 times that of SMA pavement Single?layer and double?layer DNRAP can meet the medium and heavy rainfall intensity precipitation respectively，reduce pavement noise by more than 3 dB and 5 dB respectively， and shorten the braking distance by about 5 m and more than 4 m respectively under medium rainfall conditions And the service life of 8～10 years can meet the average of China's highway The cost of single?layer DNRAP is about 6% lower than SMA pavement， and the cost of double?layer DNRAP is equivalent to SMA pavement Road grade， geometric design standard， service climate conditions， regional environment， and its service characteristics are the main factors affecting the performance of DNRAP， and the recommended pavement for the corresponding conditions are given by integrating the above factors， and the refined application of DNRAP is proposed. The research results will help solve the misconceptions of most practitioners about DNRAP and facilitate its large?scale promotion and application.

Key words： road engineering; asphalt pavement; drainage and noise reduction; usage characteristic; application planning

0 引言

城市交通基礎設施的建設促進了經濟社會的發(fā)展和城市化進程，但隨著社會供需矛盾的轉變，傳統(tǒng)道路建設也衍生出一系列問題，其中雨天行車安全及噪聲污染問題尤為突出。為此，排水降噪瀝青路面（drainage and noise reduction asphalt pavement， DNRAP）的研發(fā)及應用一直是近年來廣大學者的研究熱點。

DNRAP是一種采用大空隙率瀝青混合料作為面層，兼具排水和降噪效果的功能性路面。早在20世紀50年代，歐美等發(fā)達國家便開始了DNRAP的研究，現(xiàn)已得到廣泛推廣和應用。我國對于DNRAP的研究始于20世紀90年代，廣大學者分別從其配合比設計、路用性能、施工工藝及路面養(yǎng)護等方面開展了廣泛研究。文旭卿[1]依托永武高速研究了排水降噪瀝青混合料的體積設計和最佳瀝青用量確定方法；白曉瑾[2]研究了雙層排水降噪瀝青混合料的目標配合比設計，推薦下面層和上面層應分別采用美國和中國規(guī)范礦料級配的中值；劉宇[3]采用飛散損失增長率評價了排水降噪瀝青混合料的抗凍融性能，以此對其配合比進行了優(yōu)化設計；李偉[4]對DNRAP的排水、降噪、抗滑、抗凍和耐久性能進行了研究，發(fā)現(xiàn)雙層路面較單層路面有更好的性能提升；麥劍[5]研究了DNRAP和AC路面的降噪吸聲性能，結果顯示前者的噪聲值較后者降低了2 dB～5dB；周永軍[6]分析了DNRAP的結構受力特點及施工過程的質量控制要點，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的施工工藝可有效提高路面綜合性能；王唯丞[7]通過實驗給出了排水降噪瀝青混合料在施工過程中的建議溫度值；潘琛明[8]研究了DNRAP的性能衰變規(guī)律，并據此給出了路面養(yǎng)護時機和養(yǎng)護頻率；盧傳忠[9]總結并探討了DNRAP的預防性養(yǎng)護技術及其工藝流?程。

基于豐富的室內研究基礎和日趨成熟的技術體系，DNRAP在我國高速公路、城市快速路、主干路及次干路等均逐漸開始應用，如鹽通高速、遂資高速、寧宿徐高速、五洲大道、浦東北路和冬融路等。但是目前還未達到規(guī)?；瘧盟?，究其原因，是因為不同類型道路具有不同的幾何特征、通行能力、服務水平和環(huán)境條件，而大多數(shù)從業(yè)者對DNRAP的功能定位不清晰，對不同類型道路需求敏感點和認知程度不夠，導致實際工程應用時，DNRAP在類型選擇和設計方法上存在不足，影響管理者決策，其功能無法被最大程度安全有效地利用。

本文針對DNRAP缺乏精細化應用規(guī)劃的問題開展研究。首先，總結分析DNRAP的類型及其作用機理，厘清其功能定位；然后，依據不同類型道路需求敏感點，量化分析DNRAP的使用特性；最后，基于使用特性，提出DNRAP的精細化應用規(guī)劃。研究成果將有助于解決大多數(shù)從業(yè)者對DNRAP的認知誤區(qū)，有利于其大規(guī)模推廣應用。

1 排水降噪瀝青路面分類及作用機理

目前主要有單層和雙層兩種DNRAP。單層DNRAP僅鋪筑一層空隙率為20%左右、厚度為3～4cm的鋪裝層；雙層DNRAP由透水層和排水層組成，是一種復合結構，其中透水層采用厚度為3cm左右的細粒徑空隙骨架結構層，排水層采用厚度為5cm左右的較粗粒徑空隙骨架結構層[10]。

DNRAP之所以兼具排水和降噪的功能，主要是因為排水降噪瀝青混合料空隙率較大，且空隙間彼此連通。排水方面，當雨天產生降水時，降水可沿空隙下流，保證路面表面層干燥，提高雨天行駛的安全性。配合適當?shù)牡缆方Y構形式，可使降水迅速排入道路排水系統(tǒng)，不影響道路結構的使用性能。降噪方面，汽車在路面行駛過程中產生的聲波，一部分會被路面材料反射，另一部分則會通過空隙壓縮進入路面內部，由于路面內部材料的黏滯性和熱傳導效應，這部分聲能會轉換成熱能消耗掉。常規(guī)路面和DNRAP的排水及降噪機理如圖1所示。

2 排水降噪瀝青路面使用特性量化分析

由前述可知，DNRAP的大空隙結構使其具有良好的排水和降噪性能，這也保證了其具有較高的摩擦系數(shù)、較常規(guī)路面具有更優(yōu)的行車安全性和舒適性。分析發(fā)現(xiàn)DNRAP的功能定位明確、作用機理清晰，但是對于其使用效果的定量化表達均相對欠缺，因此從排水性能、降噪性能、抗滑性能、安全性能、耐久性能和工程造價等方面進一步明確DNRAP的使用特?性。

2.1 排水性能

采用滲水系數(shù)評價瀝青路面的排水性能，統(tǒng)計分析AC路面、SMA路面、單層和雙層DNRAP的滲水系數(shù)[13?16]，結果見表1和圖2。同時，為明確DNRAP對于降雨強度的適用性，列出了我國降雨強度等級劃分標準，見表2。

由表1、圖2和表2可知：

（１）雙層DNRAP的滲水系數(shù)約為單層DNRAP的1.25倍，說明雙層DNRAP比單層DNRAP具有更好的排水性能。

（２）DNRAP的滲水系數(shù)顯著高于AC路面和SMA路面，其中單層DNRAP的滲水系數(shù)分別約為AC路面和SMA路面的21倍和31倍，雙層DNRAP的滲水系數(shù)分別約為AC路面和SMA路面的26倍和39倍，說明DNRAP的排水性能可達AC路面的20倍以上、SMA路面的30倍以上。

（３）研究發(fā)現(xiàn)，單層DNRAP的滲水系數(shù)（6"012～6"398ml/min）可滿足平均降水速率為0.02mm/min的行車要求[17]，即中雨強度（0.006"9～0.017mm/min）下，可選擇單層DNRAP；雙層DNRAP的排水能力約為單層DNRAP的1.25倍，即可滿足平均降水速率為0.025mm/min的行車要求，大雨強度（0.023～0.052mm/min）下能夠保證路面不積水。

2.2 降噪性能

采用噪音值評價瀝青路面的降噪性能，統(tǒng)計分析SMA路面、單層和雙層DNRAP在50、80、100、110km/h行車速度下的噪音值[10，14，18]，結果見圖3。

由圖3可知：

（１）雙層DNRAP的降噪效果優(yōu)于單層DNRAP，晴天降噪效果可提升1.0 dB～6.4dB，雨天降噪效果可提升0.9 dB～5.9dB，這主要是因為雙層DNRAP具有更厚的結構層，有利于噪音的吸收與消耗。

（２）DNRAP比SMA路面具有更好的降噪效果。相同車速下，單層DNRAP在晴天可比SMA路面降噪3.4 dB～7.9dB，雨天可降噪7.3 dB～9.1dB；雙層DNRAP在晴天可比SMA路面降噪5.1 dB～10.0dB，雨天可降噪8.2 dB～13.2dB；且行車速度越快，降噪效果越明顯。

2.3 抗滑性能

統(tǒng)計分析中雨及行車速度為30、50、70、90、110km/h條件下SMA路面、單層和雙層DNRAP的剎車距離[10]，結果見圖4。另外，采用構造深度輔助評價瀝青路面的抗滑性能，三種瀝青路面構造深度[14，18]的統(tǒng)計結果見表3。

由圖4和表3可知：

（１）雙層DNRAP的構造深度小于單層DNRAP，說明其抗滑性能較單層DNRAP差一些，剎車距離表現(xiàn)也說明了這點，這主要是因為兩者結構形式不同，雙層DNRAP的第一層是透水層，第二層為排水層，透水層空隙率小于排水層。

（２）DNRAP比SMA路面具有更大的構造深度，其中單層DNRAP的構造深度約為SMA路面的2.2倍，雙層DNRAP約為SMA路面的1.5倍，說明DNRAP的抗滑性能更優(yōu)。

（３）從剎車距離來看，相同車速下，單層DNRAP的剎車距離比SMA路面縮短約5.6～16.6m，雙層DNRAP的剎車距離比SMA路面縮短約4.4～14.0m，這也說明DNRAP比SMA路面具有更好的抗滑性能，因為DNRAP的大空隙結構可保證雨水及時排出，路面水膜較薄或者無法形成水膜，路面抗滑性能提升。

2.4 安全性能

研究表明[19]，中雨條件下，單層DNRAP的行車能見度（60～80m）較SMA路面（30～40m）可提高2倍以上。雙層DNRAP的行車能見度較單層DNRAP仍有提升。采用雨天事故率（每公里事故數(shù)）評價瀝青路面的安全性能，統(tǒng)計分析SMA路面和DNRAP的雨天事故率，結果見圖5。

由圖5可知，鹽通高速、寧杭高速及永武高速DNRAP段的雨天事故率較常規(guī)SMA路段分別降低了31%、53%及76%，平均雨天事故率降低了50%以上，說明DNRAP的安全性能較SMA路面有很大提升，安全效益顯著。

2.5 耐久性能

2.5.1 抗變形

采用高溫車轍變形量和平整度指標評價路面的抗變形能力，統(tǒng)計分析SMA路面和DNRAP在標準試驗條件下的高溫車轍變形量和通車3年后的平整度指標[20]，結果見表4。

由此可見，DNRAP和SMA路面的總變形量和平整度指標差異較小，均可滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG_F40?2017）的規(guī)定。

2.5.2 抗水損

國內早期DNRAP的抗水損能力較差，通車一段時間后易發(fā)生飛散現(xiàn)象。但隨著高黏瀝青的使用和結構設計的進一步合理，目前DNRAP的設計使用已趨成熟，可實現(xiàn)結構耐久。統(tǒng)計分析標準試驗條件下SMA路面和DNRAP的飛散損失[20-21]，結果見表5。

由表5可知，SMA路面較DNRAP具有更好的抗飛散能力，原因在于其具有更密實的結構，而DNRAP的空隙率更大，難免會在增加排水和降噪能力的同時，犧牲部分抗水損能力，但這也均小于我國對排水降噪瀝青路面的規(guī)范要求。

綜上，DNRAP具有較好的抗變形和抗水損能力。通常，在合適的使用區(qū)域，DNRAP在高溫和重載交通條件下使用壽命可達8～10年，可達到我國高速公路的平均罩面周期，使用耐久性較好。

2.6 工程造價

采用各類型路面的常規(guī)配比設計，基于北京道路工程造價定額管理網公布的瀝青和砂石料等的造價信息，設定單層DNRAP的材料造價系數(shù)為1.0，計算得到相同方量下AC路面、SMA路面、單層和雙層DNRAP的造價信息，結果見表6。

由表6可知，單層DNRAP的材料總造價要高于AC路面，但低于SMA路面，雙層DNRAP的材料總造價與SMA路面相當，說明DNRAP具有較好的經濟效益。

綜上所述，總結歸納AC路面、SMA路面、單層和雙層DNRAP的使用特性，見表7。

3 排水降噪瀝青路面應用規(guī)劃

3.1 適用性

DNRAP排水和降噪功能的實現(xiàn)主要得益于其大空隙結構，但在服役過程中，其空隙在車速慢、交通流量小、環(huán)境污染較重路段容易被砂土、淤泥等雜物堵塞，導致路面逐漸失去排水和降噪功能。因此，道路等級、幾何設計標準、服役氣候條件、服役區(qū)域環(huán)境和自身服務特征是影響DNRAP使用性能的主要因素，一般推薦DNRAP應用情況如下，見表8。

3.2 應用規(guī)劃

通過對DNRAP使用特性的量化分析，綜合考慮道路等級、設計速度、降雨條件（降雨量、降雨強度等）、區(qū)域環(huán)境、道路服務特征和經濟因素等，可進一步得到單層和雙層DNRAP的應用規(guī)劃，見表9。

4 主要結論

（１）DNRAP的功能定位是否明確、作用機理是否清晰，道路等級、幾何設計標準、服役氣候條件、服役區(qū)域環(huán)境和自身服務特征是影響其使用性能的主要因素。

（２）DNRAP比常規(guī)路面具有更好的排水、降噪、抗滑和安全性能，耐久性（8～10年）可滿足我國高速公路的平均罩面周期要求，且經濟效益較好。量化來看，DNRAP的排水性能是AC路面的20倍以上、SMA路面的30倍以上，單層和雙層DNRAP可分別滿足中雨和大雨強度降水、可分別降噪3dB和5dB以上、可分別縮短約5m和4m以上的剎車距離、可分別降低47%的雨天事故率。

（３）雙層DNRAP比單層DNRAP具有更好的排水和降噪性能，但抗滑性能略差、造價略高。

（４）綜合考慮道路等級、設計速度、降雨條件（降雨量、降雨強度等）、區(qū)域環(huán)境、道路服務特征和經濟因素等，總結得到單層和雙層DNRAP的精細化應用規(guī)劃，據此給出了不同條件下的推薦鋪面。

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