王亞平

摘要：為了提升城市道路交通的排水降噪效果，本研究主要在不同基層體系下對雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。瀝青的添加量對混合料的級配具有重要影響，采用依次增加0.5%瀝青的方式對混合料進(jìn)行拌制。為提升混合料的耐老化性能，結(jié)合目標(biāo)配合比試驗確定瀝青的最佳用量為±0.3%。雙層排水降噪路面結(jié)構(gòu)在使用過程中，對原有路面結(jié)構(gòu)狀態(tài)不產(chǎn)生影響，并且可達(dá)到排水降噪的效果。

關(guān)鍵詞：城市道路；排水降噪；瀝青面層結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

中圖分類號：U415??????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???????? 文章編號：1001-5922（2023）03-0188-04

Structural? design? and? construction technology? of asphalt pavement for urban? road? drainage and noise? reduction

WANG Yaping

（Architecture Zabor University of Shaanxi Province，Xi an 710048，China）

Abstract： In order to improve the drainage and noise reduction effect of urban road traffic，this study mainly de- signs the structure of double-layer drainage and noise reduction asphalt surface under different base systems. The amount of asphalt has an important influence on the gradation of the mixture. The mixture is mixed by adding 0.5% asphalt sequentially. In order to improve the aging resistance of the mixture，combined with the target mixture ratio test，the optimal amount of asphalt was determined to be ±0.3%. The double-layer drainage and noise reduction pavement structure has no influence on the original pavement structure，and can achieve the effect of drainage and noise reduction.

Keywords： urban road；drainage noise reduction；asphalt surface structure；the construction technology

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車行業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，汽車逐漸成為人們?nèi)粘３鲂械慕煌üぞ?。車輛的日益增多，使人們越來越依賴城市道路交通，如何向市民提供更安全、排水性能更好、降噪效果更強(qiáng)的城市道路交通成為公路建設(shè)者重點關(guān)注的問題之一。為此研究設(shè)計出雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)，該路面主要由2層瀝青混合料鋪設(shè)而成，具有降低路面噪聲、提高排水效果等優(yōu)勢。

1 半剛性基層體系下雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1半剛性基層瀝青面層結(jié)構(gòu)

我國城市道路建設(shè)中最常見的路面結(jié)構(gòu)形式為半剛性基層瀝青路面。本研究對雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計過程中，以某城市道路路面設(shè)計為例，將其作為原路面設(shè)計，結(jié)合交通量的預(yù)測計算可知，該路面的累計當(dāng)量軸次為Ne=7656579次， Ne=6169420次，容許彎沉值為25.2 mm×0.01 mm。其中Ne=7656579次可用于設(shè)計彎沉值指標(biāo)及瀝青層底拉應(yīng)力驗算，Ne=6169420次可用于半剛性基層瀝青面層結(jié)構(gòu)底層拉應(yīng)力計算[1-2]。

原路面結(jié)構(gòu)從上至下依次為上面層、中面層、下面層、基層、底基層，上面層采用4 cm 細(xì)粒式的瀝青馬蹄脂碎石 SMA-13；中面層采用6 cm 中粒式的改性瀝青混合料 AC-20C；下面層采用6 cm 中粒式的瀝青混合料AC-20C；基層采用36 cm水泥穩(wěn)定碎石；底基層采用18 cm水泥穩(wěn)定碎石。通過計算可知，原路面層底拉應(yīng)力從上至下的數(shù)值依次為-0.128、-0.069、-0.08、0.074、0.147 MPa；容許拉應(yīng)力從上至下的數(shù)值依次為0.48、0.34、0.27、0.26、0.15 MPa[3-4]。

結(jié)合上述計算內(nèi)容對半剛性基層瀝青面層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，半剛性基層瀝青面層結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)如表1所示。

通過上述數(shù)據(jù)表明，彎沉值小于容許彎沉值，各層結(jié)構(gòu)的層底拉應(yīng)力均小于抗拉強(qiáng)度，只有路面結(jié)構(gòu)層的設(shè)計強(qiáng)度滿足實際要求[5-6]。

1.2 雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)

對雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，為突出該結(jié)構(gòu)的降噪效果，在原路面的基礎(chǔ)上完成雙層設(shè)計。該結(jié)構(gòu)的上面層采用3.5 cm排水瀝青混合料 PAC-10；中面層采用6.5 cm 排水瀝青混合料 PAC-16；下面層采用6 cm 中粒式的瀝青混合料 AC-20C，并在下面層材料的表面設(shè)置防水粘附層；基層采用36 cm水泥穩(wěn)定碎石；底基層采用18 cm水泥穩(wěn)定碎石。由于雙層路面結(jié)構(gòu)中最大組合厚度小于10 cm，可認(rèn)為該驗算結(jié)構(gòu)不利于雙層排水路面設(shè)計。

雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)與半剛性基層結(jié)構(gòu)的參數(shù)值基本一致，僅在厚度、模量及劈裂強(qiáng)度上出現(xiàn)改變，雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)的上面層、中面層在20℃下的模量分別為636、667 MPa；上面層、中面層在15℃下的模量分別為896、932 MPa；上面層、中面層的劈裂強(qiáng)度依次為0.83、0.94 MPa。雙面層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)計算如表2所示[7-8]。通過上述數(shù)據(jù)可知，本研究設(shè)計的雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求。

2 柔性基層體系下雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)設(shè)計

對柔性基層瀝青路面進(jìn)行設(shè)計時，將原路面的半剛性基層替換為柔性基層。該結(jié)構(gòu)的上面層采用4 cm瀝青混合料SMA-13；中面層采用6 cm中粒式的改性瀝青混合料AC-20C；下面層采用8 cm粗粒式的瀝青混合料 AC-25；基層采用20 cm密級配瀝青碎石；底基層采用18 cm級配碎石[9-10]。

柔性基層雙層路面結(jié)構(gòu)從上至下依次采用的材料為：上面層采用3.5 cm排水瀝青混合料PAC-10；中面層采用6.5 cm排水瀝青混合料PAC-16；下面層采用6 cm中粒式的瀝青混合料AC-20C；基層采用20 cm密級配瀝青碎石；底基層采用34 cm級配碎石。在下面層結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置防水粘接層。柔性基層路面結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力計算結(jié)果如表3所示[11]。

通過對雙層降噪路面結(jié)構(gòu)的彎拉應(yīng)力進(jìn)行計算可知，各層結(jié)構(gòu)的彎拉應(yīng)力均小于容許應(yīng)力值，且路面內(nèi)部的實際應(yīng)力均未超過材料的強(qiáng)度，滿足路面結(jié)構(gòu)設(shè)計對強(qiáng)度的要求。與原路面相比，雙層排水降噪路面結(jié)構(gòu)的多方面性能均由于半剛性基層結(jié)構(gòu)，在使用過程中，對原有路面結(jié)構(gòu)狀態(tài)不產(chǎn)生影響，并且可達(dá)到排水降噪的效果[12]。

3 城市道路雙層排水降噪瀝青面粘附層間結(jié)構(gòu)施工工藝

3.1 雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)施工工藝流程

該路面結(jié)構(gòu)的施工流程包括7個步驟：施工準(zhǔn)備、面層配合比設(shè)計、中面層表面處理、排水盲溝布設(shè)、排水瀝青混合料鋪設(shè)、土路肩處理及早期養(yǎng)護(hù)。其中施工準(zhǔn)備由機(jī)械標(biāo)定、工程測量、材料準(zhǔn)備組成。對面層配合比進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)確定混合料的最佳配比。雙層排水降噪瀝青面層結(jié)構(gòu)施工技術(shù)流程如圖1所示[13-14]。

3.2 雙層排水降噪瀝青面粘附層結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量保證措施

3.2.1 瀝青面層結(jié)構(gòu)配合比設(shè)計

對面層配合比進(jìn)行設(shè)計時，首先將粗集料按照不同的比例混合，在混合粗集料處于搗實狀態(tài)下，完成混合粗集料孔隙率的測定，最終選擇孔隙率較大的幾組作為初始級配的粗集料。為確定該集料的最佳級配，可利用馬歇爾試驗對孔隙率、飛散率以及透水系數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。瀝青的添加量對混合料的級配具有重要影響，應(yīng)以不同的瀝青含量對混合料進(jìn)行拌制，瀝青含量每次增加0.5%，利用析漏試驗及分散損失分別確定瀝青的最大、最小用量，最佳瀝青用量可保證瀝青膜的厚度，提升混合料的耐老化性能。為滿足設(shè)計技術(shù)要求，結(jié)合目標(biāo)配合比試驗確定瀝青的最佳用量為±0.3%[15-16]。

3.2.2 瀝青中面層表面處理

為保證瀝青路面的排水降噪效果，在中面層的縫隙之間鋪灑0.15～0.2 kg/m2的防水粘接層材料，再用0.3～0.5 kg/m2的防水粘接層材料對中面層進(jìn)行全面處理。等待防水粘接層完全破乳實干后，對中面層進(jìn)行玻璃纖維格柵層鋪設(shè)，采用縱向的方式拉緊玻璃纖維格柵，并對其進(jìn)行分段固定，縱、橫向搭接的距離分別為10～20 cm、10～15 cm。接下來完成熱瀝青灑布操作，將灑布溫度控制在180～200℃ ， 灑布過程中應(yīng)保證車輛處于勻速狀態(tài)。最后沿著路拱方向?qū)⑴潘宓亩瞬可烊肱潘隙危咧g的連接處應(yīng)采用粘貼的方式將其固定，且搭接長度應(yīng)大于0.3 m，防止排水處出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。每條排水條帶縱向之間的間隔為10～30 m。

3.2.3 排水盲溝布設(shè)

對排水盲溝進(jìn)行布設(shè)時，首先應(yīng)結(jié)合設(shè)計要求對中面層的邊緣及外側(cè)進(jìn)行處理，其次按照原路面的縱坡方向布設(shè)排水盲溝，使其形成槽道。最后沿著碎石盲溝表面完成防滲水土工布的鋪設(shè)工作，在該盲溝內(nèi)部填充級配碎石材料，對級配碎石材料進(jìn)行選擇時，應(yīng)保證該材料的均勻性，填充完畢后，對其進(jìn)行震動操作，有利于保證盲溝的密實性[17-18]。

3.2.4 排水瀝青混合料鋪設(shè)

結(jié)合混合料的生產(chǎn)配合比，對瀝青混合料進(jìn)行拌制，瀝青混合料中的瀝青含量應(yīng)控制在±0.2%之內(nèi)。瀝青混合料的拌和流程為：首先將集料和HVA充分混合，并維持10 s的干拌操作后，向其中投放瀝青，3～5 s后將礦粉投放至混合料中，最后完成混合料的拌和，時間維持在35 s，混合料拌和完畢后，完成出料操作，此時混合料的溫度為170～190℃?；旌狭现谱魍戤吅?，結(jié)合松鋪的實際厚度及縱橫坡度對攤鋪機(jī)的擺放位置進(jìn)行調(diào)整，攤鋪機(jī)啟動之前，將攤鋪機(jī)熨平板的溫度預(yù)熱至110℃以上。攤鋪機(jī)啟動后應(yīng)每隔10 m對松鋪的厚度進(jìn)行檢查，將該機(jī)器的速度維持在2～3 m/min，對于改性瀝青進(jìn)行鋪設(shè)時，速度維持在1～3 m/min，特殊路段應(yīng)緩慢且勻速前進(jìn)，速度為1 m/min.最后完成瀝青路面的壓實[19-20]。

4 結(jié)語

研究主要在不同基層體系下對雙層排水降噪瀝青面層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，該面層結(jié)構(gòu)由不同厚度和粒徑共同組成，均符合設(shè)計要求。新型路面在設(shè)計過程中充分考慮到城市道路的交通安全，在一定程度上可維護(hù)人們的出行安全，并降低形成噪音對人們產(chǎn)生的干擾，實現(xiàn)人-車-路三者之間的和諧共處。該路面要采用雙層玻纖格柵，可提高路面的整體強(qiáng)度及耐久性。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 趙麗華，楊志浩，許斌，等.基于透水性能的全透水瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].中外公路，2019（4）：26-32.

[2] 李世慧，余志斌.排水、降噪瀝青路面在高速公路上的應(yīng)用[J].低碳世界，2016（31）：200-201.

[3] 曹艷霞.排水降噪瀝青路面的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（9）：41-42.

[4] 張雅琴.紅外光譜法在瀝青結(jié)構(gòu)行為表征中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J].北方交通，2016（4）：132-135.

[5] 黃雪芳.瀝青組分與結(jié)構(gòu)對路用性能的影響[J].福建交通科技，2018（3）：43-45.

[6] 汪鴻山，馮德成，解曉光.孔隙率對透水性瀝青路面滲透性能的影響規(guī)律[J].建筑材料學(xué)報，2017（3）：464-468.

[7] 張建軍，李萬百，張少慶，等.基于Biot理論的透水瀝青路面使用性能研究[J].中國市政工程，2017（2）：108-111.

[8] 李偉.雙層排水降噪瀝青路面技術(shù)性能分析[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018（1）：97-99.

[9] 李昊，廖玲玲.高速公路瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計[J].交通世界，2022（25）：40-42.

[10] 吳后選，袁怡，邢成煒，等.新型高速公路瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計研究[J].中外公路，2017（6）：55-60.

[11] 覃少幗.基于抗車轍性能的超長上坡高速公路瀝青面層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計[J].西部交通科技，2021（9）：26-29.

[12] 姚新宇，劉宇，朱云升.應(yīng)用于瀝青路面維修的半柔性功能組合層結(jié)構(gòu)合理性分析[J].公路工程，2022（2）：133-137.

[13] 杜艷花.基于時間序列的瀝青路面平整度預(yù)測方法[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報，2017（1）：41-46.

[14] 馬前進(jìn).橡膠瀝青混凝土在市政道路瀝青路面修復(fù)工程中的性能分析[J].粘接，2022，49（1）：184-187.

[15] 黃優(yōu)，劉朝暉，柳力.瀝青路面結(jié)構(gòu)粒料層非線性行為研究[J].中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2022（2）：665-676.

[16] 韋彬，唐皓，熊春龍.深汕合作區(qū)公路抗車轍瀝青鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].公路，2022（2）：48-53.

[17] 傅珍，武孟，常曉絨.復(fù)合增強(qiáng)劑瀝青混合料性能影響因素分析[J].公路，2020（2）：218-224.

[18] 唐亮，李雙喜，姚康.面層層間結(jié)合狀況對倒裝式瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的影響[J].中外公路，2021（6）：66-72.

[19] 陳宏慶，楊子凡，蔣春發(fā).阻熱瀝青路面結(jié)構(gòu)溫度場研究[J].市政技術(shù)，2021（11）：35-41.

[20] 殷宇翔.瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)取值分析[J].廣東公路交通，2021（5）：11-16.