作者簡(jiǎn)介：黃航韜（1988—），工程師，研究方向：瀝青路面施工技術(shù)。

摘要：文章依托廣西某高速公路超高緩和曲線段雙層排水瀝青路面試驗(yàn)段，分析雙層排水瀝青路面配合比設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，基于實(shí)際工程應(yīng)用明確雙層排水瀝青路面的關(guān)鍵施工技術(shù)，并對(duì)其實(shí)施效果進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)。道路通車一年后，路面性能各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求，滲水系數(shù)、橫向力系數(shù)未見(jiàn)明顯衰減，驗(yàn)證了其應(yīng)用技術(shù)的可行性。

關(guān)鍵詞：高速公路；雙層排水路面；瀝青混合料；路用性能

中圖分類號(hào)：U416.217

0 引言

路面排水功能不暢容易導(dǎo)致積水，尤其在超高緩和曲線段路拱橫坡不足的部位，路面積水問(wèn)題尤為突出，對(duì)行車安全造成極大威脅。排水瀝青路面是解決路面積水問(wèn)題的一個(gè)有效措施，目前我國(guó)高等級(jí)公路排水瀝青路面設(shè)計(jì)中多采用單層排水結(jié)構(gòu)，肖鑫等^[1]建立了排水瀝青路面滲透計(jì)算模型，考慮有效降雨強(qiáng)度與入滲強(qiáng)度等因素的影響，提出了根據(jù)實(shí)際降雨量確定目標(biāo)空隙率的計(jì)算公式。2014年，四川遂資眉高速公路中采用3.5 cmPAC-10+6.5 cmPAC-16的結(jié)構(gòu)組合進(jìn)行了雙層排水降噪瀝青路的試驗(yàn)路鋪筑^[2]，路用性能較好，跟蹤監(jiān)測(cè)表明該結(jié)構(gòu)可有效提升路面排水效率。李偉^[3]通過(guò)取樣試驗(yàn)對(duì)單層和雙層排水瀝青混合料的性能進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明雙層排水瀝青路面的水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能均優(yōu)于單層排水瀝青路面。雖然已有部分研究針對(duì)單層排水路面和雙層排水路面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，但考慮到各地區(qū)工程實(shí)際作業(yè)環(huán)境差異很大，廣西作為溫度高、濕度高、降雨量大的地區(qū)，現(xiàn)有的路面材料設(shè)計(jì)配合比和配料生產(chǎn)方式并不一定適用于該地區(qū)的工程。針對(duì)這一問(wèn)題，本文依托廣西某高速公路項(xiàng)目開展雙層排水瀝青路面在超高緩和曲線段中的應(yīng)用研究，通過(guò)目標(biāo)空隙率和關(guān)鍵篩孔通過(guò)率確定適用于廣西地區(qū)的排水瀝青路面混合料配合比，明確雙層排水瀝青路面應(yīng)用技術(shù)，提升強(qiáng)降雨惡劣氣候下的高等級(jí)公路路面安全性能和服務(wù)水平。

1 工程概況

廣西位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，某高速公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)速度為120 km/h，采用雙向六車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。半幅路面設(shè)計(jì)寬度為15.75 m，選取設(shè)計(jì)范圍內(nèi)左幅K139+700～K139+860、右幅K138+900～K139+060、右幅K139+700～K139+860三段開展雙層排水瀝青路面試驗(yàn)路鋪筑。以上三個(gè)路段位于超高緩和曲線內(nèi)，由雙向路拱漸變到圓曲線單向橫坡，路面橫坡＜2%，縱坡為0.5%，路線設(shè)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2 雙層排水瀝青路面結(jié)構(gòu)及材料配比

2.1 雙層排水路面結(jié)構(gòu)形式

該項(xiàng)目雙層排水瀝青路面試驗(yàn)段采用的結(jié)構(gòu)如圖1所示，試驗(yàn)段位于道路橫坡＜2%的路段內(nèi)，上面層采用4 cm的PAC-13排水式混合料，中面層采用6 cm的PAC-20排水式混合料，雨水可迅速地滲透面層，直接從上、中面層內(nèi)向路面邊緣排出。

2.2 原材料

排水瀝青路面采用專用改性瀝青，此類改性瀝青是由相容性良好的SBS（I-D）聚合物改性瀝青，摻入8%的高黏劑后配置得到專用高黏度改性瀝青。試驗(yàn)路施工時(shí)采用“干法”方式配制，即將改性劑通過(guò)大型的膠體研磨設(shè)備充分研磨、分散，摻入瀝青中制成專用SBS改性瀝青成品投入生產(chǎn)使用。

PAC-13上面層以及PAC-20中面層的粗、細(xì)集料均采用廣西田東石場(chǎng)生產(chǎn)的輝綠巖，礦粉采用石灰?guī)r研磨得到的礦粉；纖維采用聚酯纖維，按混合料總質(zhì)量0.1%的比例添加。

2.3 級(jí)配選擇及油石比的確定

參考南方多雨地區(qū)類似工程的PAC混合料配合比設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選取目標(biāo)空隙率21%，在類似工程推薦的級(jí)配范圍內(nèi)，根據(jù)目標(biāo)空隙率試配三種配合比方案，使2.36 mm篩孔通過(guò)率在《排水瀝青路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3350-03-2020）的中值范圍±3%左右，成型馬歇爾試件驗(yàn)證空隙率，通過(guò)謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)確定最佳油石比。

本文對(duì)PAC-13和PAC-20分別配置三組不同級(jí)配的瀝青混合料（圖2），三組PAC-13混合料的2.36 mm篩孔通過(guò)率分別設(shè)計(jì)為12%、13.5%和15%，混合料試驗(yàn)實(shí)際配合比為11.9%、13.3%和14.6%。三組PAC-20的2.36 mm篩孔通過(guò)率分別為11%、13%和15%，混合料試驗(yàn)實(shí)際配合比為10.7%、12.4%和14.1%。對(duì)以上不同配合比的PAC瀝青集料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，馬歇爾試件采用預(yù)估油石比4.5%成型，礦料級(jí)配組成設(shè)計(jì)如表2和表3所示。

如圖3所示為PAC-13及PAC-20混合料空隙率與2.36 mm篩孔通過(guò)百分率的關(guān)系曲線。由圖3（a）可以看出，三種不同級(jí)配下的瀝青混合料空隙率分別為22.0%、19.5%和20.5%，其中3^#瀝青混合料的馬歇爾試件空隙率接近目標(biāo)空隙率21%，故選擇3^#級(jí)配的PAC-13瀝青混合料用于上面層施工。由圖3（b）可以看出，三種不同級(jí)配下的瀝青混合料空隙率分別為23.0%、22.76%和21.1%，3^#瀝青混合料的馬歇爾試件空隙率接近目標(biāo)空隙率21%，故同樣選擇3^#級(jí)配的PAC-20瀝青混合料用于中面層施工。

確定瀝青混合料配合比后，需要對(duì)油石比進(jìn)行設(shè)計(jì)。兩種瀝青混合料的油石比均按0.5%的變化遞增，PAC-13設(shè)置3.8%、4.3%、4.8%、5.3%和5.8%共5組油石比的試驗(yàn)組；PAC-20設(shè)置3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%共5組油石比的試驗(yàn)組。對(duì)以上不同油石比的瀝青混合料分別進(jìn)行謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)，并作出油石比與析漏損失的關(guān)系曲線，如圖4所示。

由圖4可以看出，PAC-13瀝青混合料在油石比從4.8%變化到5.3%時(shí)，析漏損失率開始明顯增大，說(shuō)明瀝青用量過(guò)多，故PAC-13混合料的油石比確定為4.8%；同理，PAC-20瀝青混合料在油石比從4.5%變化到5.0%時(shí)，析漏損失率開始明顯增大，故PAC-20混合料的油石比確定為4.5%。

2.4 瀝青混合料性能測(cè)試

根據(jù)上述選定的集料級(jí)配及油石比，分別對(duì)表面層及中面層排水瀝青混合料的析漏損失、飛散損失、馬歇爾殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、動(dòng)穩(wěn)定度、滲水系數(shù)等性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。由表4數(shù)據(jù)可知，PAC-13及PAC-20排水瀝青混合料各項(xiàng)性能均滿足指標(biāo)要求。

3 雙層排水路面施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 防水粘結(jié)層施工

為避免排水面層的雨水進(jìn)入下面層和基層，在中面層與下面層之間設(shè)置SBS類I-D改性瀝青同步碎石粘結(jié)防水層，瀝青用量為1.5～1.8 kg/m²，同步碎石采用粒徑為4.75～9.5 mm的輝綠巖。為增強(qiáng)碎石與瀝青的粘結(jié)，撒布前需對(duì)碎石進(jìn)行0.3%～0.5%瀝青預(yù)裹附處理。碎石撒布量為滿鋪量的50%～70%。同時(shí)，對(duì)于排水瀝青路面與普通瀝青路面結(jié)合部位，為避免雨水進(jìn)入密級(jí)配瀝青路面結(jié)構(gòu)層，造成路面水損壞，連接處的防水粘結(jié)層施工長(zhǎng)度向普通瀝青路面段增加20 m，保證路面結(jié)構(gòu)防水隔水效果。

上面層與中面層層間粘結(jié)采用SBS改性乳化瀝青粘層，SBS改性乳化瀝青用量為0.15～0.3 kg/m³。

3.2 排水瀝青面層施工

排水瀝青混合料采用間隙式瀝青混合料拌和機(jī)拌和，施工溫度根據(jù)下頁(yè)表5進(jìn)行控制。排水瀝青混合料的運(yùn)輸和攤鋪與傳統(tǒng)瀝青混合料基本相同。由于排水瀝青混合料空隙率較大，熱量散發(fā)較傳統(tǒng)瀝青混合料快，在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)保溫、防雨、防污等措施。

排水瀝青混合料拌和工藝為：將集料與纖維干拌15 s，噴灑改性瀝青的同時(shí)投放高黏度添加劑拌和10 s，然后投放礦粉濕拌40 s，整個(gè)循環(huán)周期一般控制在60～65 s。

排水瀝青混合料的碾壓應(yīng)按初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段，碾壓機(jī)具為11～13 t雙鋼輪壓路機(jī)。初壓采用2臺(tái)壓路機(jī)，緊跟在混合料攤鋪后進(jìn)行，靜壓1～2遍，不得使路面產(chǎn)生推移、開裂，初壓完成后應(yīng)觀察平整度、路拱等情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整；復(fù)壓采用4臺(tái)壓路機(jī)，緊跟初壓進(jìn)行，靜壓2～4遍；終壓采用1臺(tái)壓路機(jī)靜壓1～2遍。在綜合碾壓過(guò)程中，如粗集料表面出現(xiàn)瀝青膜脫落、軟石裸露路表等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)撒布改性乳化瀝青1～2遍進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，撒布量應(yīng)為0.10～0.15 kg/m²。

排水瀝青路面施工結(jié)束后，應(yīng)封閉交通24～48 h再開放交通。緊急情況或施工車輛必須通行時(shí)應(yīng)進(jìn)行灑水降溫待攤鋪層完全冷卻，表面溫度＜50 ℃時(shí)方可開放通行，并嚴(yán)禁急剎或急轉(zhuǎn)。

4 工程應(yīng)用效果

排水瀝青路面上、中面層施工結(jié)束后，對(duì)滲水系數(shù)及橫向力系數(shù)進(jìn)行測(cè)試，滲水系數(shù)均符合《排水瀝青路面設(shè)計(jì)與施工指導(dǎo)規(guī)范》（JTG/T 3350-03-2020）中≥5 000 mL·min的要求，橫向力系數(shù)（SFC）平均值為71.7，符合設(shè)計(jì)對(duì)交工驗(yàn)收（≥54）的要求。

通車1年后，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行滲水系數(shù)復(fù)測(cè)，如表6所示。結(jié)果表明，試驗(yàn)段的滲水系數(shù)在服役1年后衰減幅度并不大，這表明項(xiàng)目所采用的雙層排水路面依然保持良好的排水性能。

通車運(yùn)營(yíng)1年后采用橫向力系數(shù)檢測(cè)車進(jìn)行檢測(cè)，如表7所示，PAC-13橫向力系數(shù)通車1年后基本維持不變，結(jié)合其良好的路面排水性能，可有效降低道路橫坡不足部位的積水問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）采用馬歇爾設(shè)計(jì)法對(duì)PAC-13、PAC-20混合料進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，結(jié)合謝倫堡試驗(yàn)確定油石比，確定了適用于南方高溫多雨地區(qū)的雙層排水瀝青混合料配合比，工程實(shí)際應(yīng)用的混合料性能和路用性能均能滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求。

（2）道路在通車1年后的滲水系數(shù)、橫向力系數(shù)指標(biāo)未見(jiàn)明顯衰減，有效降低了超高緩和曲線段路面的積水安全隱患。

本文提出的雙層排水瀝青路面設(shè)計(jì)及施工方案較合理，可適用于環(huán)境條件類似的工程項(xiàng)目，為其設(shè)計(jì)及施工提供參考。

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收稿日期：2023-11-28