城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)設計及質(zhì)控方法研究

向煒

摘要：降噪排水路面是一種新型的路面結(jié)構(gòu)，具有較高的實用性，符合國家的綠色發(fā)展理念。文章主要分析了城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)組成，并對路面結(jié)構(gòu)和排水進行設計，最后闡述了路面施工中的溫度控制、混合料的質(zhì)量控制、粘層的質(zhì)量控制、路面攤鋪、碾壓質(zhì)量控制等，期望為降噪排水瀝青路面的推廣和應用提供一定的理論支持。

關鍵詞：降噪排水;瀝青路面;結(jié)構(gòu)設計;質(zhì)控

中圖分類號：U416.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001—5922（2021）02—0180—04

隨著經(jīng)濟的發(fā)展及汽車保有量的提升，城市道路在建設中更加追求便捷和安全，降噪排水路面是一種新型的路面結(jié)構(gòu)，該路面可以快速滲透雨水，雨水可以快速通過表層的內(nèi)部通道排出，降低了路面的水膜厚度，避免行車過程中出現(xiàn)大幅度濺水的現(xiàn)象，顯著提升了大雨天行車的安全性，降低了雨雪天氣交通事故的發(fā)生率。此外該路面由于物料的孔隙較大且多可以吸收車輛行駛過程中出現(xiàn)的氣流，顯著降低汽車的行駛噪音。降噪排水瀝青路面在一些發(fā)達國家，如美國、日本等應用比較廣泛，我國對于降噪排水瀝青路面的研究相對較晚，因此應該加強這方面的研究。

1城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)組成

城市道路降噪排水瀝青路面結(jié)構(gòu)在工程中應該結(jié)合具體的區(qū)域氣候條件、交通條件等進行設計，設計的重點在于路面結(jié)構(gòu)如何進行組合才能實現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)的最大承重并耐受住周邊環(huán)境的影響，充分發(fā)揮不同路面結(jié)構(gòu)層的作用。在路面結(jié)構(gòu)設計中，應該滿足以下3方面的要求。①城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)設計應該適應車輛載荷作用的要求。路面上的車輛在行駛過程中，會給路面施加水平方向和垂直方向的壓力，這種壓力也稱之為行車載荷，在垂直作用壓力下，路面的不同結(jié)構(gòu)的應力不同，越深的地方受到的應力越小，發(fā)生的應變也越小;在水平壓力的作用下，路面各層的應力會隨著深度而變化，越深的地方遞減速度越快。道路表層還會受到車輛的摩擦力，因此需要路面表層具有一定的韌度和耐磨性，這樣可以確保行車的安全。因此，在進行路面結(jié)構(gòu)設計時，路面的表層需要具有比較高的強度和韌度，路面的中層和下層材料的強度和韌度可以稍低。②要求路面在自然環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性。由于路面在自然環(huán)境如雨、雪中暴露，因此，在進行路面結(jié)構(gòu)設計時，需要保證瀝青路面的面層具有良好的水穩(wěn)性，空隙率大，同時在冬季寒冷時候具有一定的抗凍性。此外，還應該注意的是，由于半剛性基層容易產(chǎn)生收縮裂縫，因此，也應該選擇水穩(wěn)性比較好的材料。③為了防止水滲入中面層，在路面的上面層與中面層之間應該設計乳化瀝青粘層，以起到封水的作用，使路面不同層之間的結(jié)合更加緊密和穩(wěn)定。

綜上所述，設計的城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)圖1可知，城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)包括排水性瀝青混合料上面層（降噪功能層），該層的厚度一般為4～5cm，乳化瀝青粘層，密級配瀝青混凝土中面層（不透水層），密級配瀝青混凝土下面層，半剛性基層（底基層）及路床。城市道路降噪排水瀝青路面應該根據(jù)工程的位置、交通量、降噪排水條件等具體確定不同結(jié)構(gòu)層的厚度。

排水性瀝青混合料上面層具有排水的作用，在設計中應該保證該層縱向滲透速率比降水、降雪的速率快，避免出現(xiàn)超滲產(chǎn)流的現(xiàn)象。根據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》的相關規(guī)定，進行排水路面修筑時應該鋪設乳化瀝青粘層，通過鋪設粘層起到封水的作用，避免水滲透至密級配瀝青混凝土中面層（不透水層）。粘層一般是鋪撒稀釋后的瀝青或者乳液之后再鋪撒3～8mm厚的碎石，之后立即鋪設瀝青表層，避免出現(xiàn)裂紋。

對于路面的密級配瀝青混凝土中面層（不透水層），密級配瀝青混凝土下面層，半剛性基層（底基層），要求具有良好的抗裂紋和反射的性能，必要時可以添加一些kI織物，以避免載重型裂縫，或者鋪設瀝青碎石過渡層，避免裂縫的出現(xiàn)和加大。在基層設計中主要以透水能力作為標準，根據(jù)JTGD50-2017《公路瀝青路面設計規(guī)范》的相關要求，得出的不同材料基層集料公稱最大粒徑和最小厚度如表1所示。

2城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)設計

2.1設計參數(shù)

當前我國的瀝青路面基本為半剛性基層結(jié)構(gòu)，以某路面為例對城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)進行設計。該路段為城市主干路，設計使用年限為15年，根據(jù)當前的交通量預測路面的當量軸次為70萬次，容許彎沉值25.4（0.01mm），經(jīng)過室內(nèi)實驗之后，確定路面不同結(jié)構(gòu)層的彎沉和應力滿足相關的要求，路面所處區(qū)域降雨強度為50mm/h，設計的路面半幅寬度為11m，橫坡2%，縱坡0.3%。本文中設計的是單層降噪排水瀝青路面。

2.2單層降噪排水瀝青路面結(jié)構(gòu)的計算

上面層為4em PAC-13瀝青混合料，密級配瀝青混凝土中面層（不透水層）為6cm中粒式改性瀝青混合料AC-20C，密級配瀝青混凝土下面層為8cm粗粒式瀝青混合料AC-25，基層為36cm水泥穩(wěn)定碎石，底基層為18cm水泥穩(wěn)定碎石，路面的各層材料的相關參數(shù)如表2所示。

采用通用的HP-DS2006對排水降噪瀝青路面進行結(jié)構(gòu)演算，計算結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3可知，降噪排水瀝青路面結(jié)構(gòu)層的彎沉應力值、拉應力值均小于最高允許值，容許彎沉值未超過設計的25.4（0.01mm），滿足相關的要求。因此，可以確定設計的降噪排水瀝青路面的各層結(jié)構(gòu)厚度，滿足路面結(jié)構(gòu)強度的要求。

2.3路面排水設計

在設計透水基層厚度時，根據(jù)Darcy定律及路面所處區(qū)域降雨強度為50mm/h，設計的路面半幅寬度為11m，橫坡2%，縱坡0.3%等參數(shù)確定透水鋪裝縱向每延米路面的設計滲水量，計算出不同材料的透水基層的飽水厚度，為了防止出現(xiàn)積水的情況，設計結(jié)構(gòu)厚度應不小于飽水厚度。為了提高路面的排水效果，降低車輛行駛過程中水壓力對路面的影響，設計了排水石，排水石埋設于40cm×14cm水泥混凝土中。排水平石與中、下面層之間預留10cm寬透水通道，每隔25m設一集水井，集水井與城市地下排水管道連接。為利于路面排水，中面層橫坡調(diào)整為2.5%，縱坡依據(jù)交叉路口、集水井位置等綜合確定。

3城市道路降噪排水瀝青路面施工質(zhì)控方法

3.1施工過程的溫度控制

由于城市道路降噪排水瀝青路面施工過程中應用的細集料較少，混合料的空隙大，導致在運輸和路面攤鋪過程中熱量的散發(fā)快，因此，混合料的出料溫度較高，而在攤鋪時混合料的溫度偏低，由此可知，降噪排水瀝青混合料對溫度比較敏感，在施工過程中，應該加強對于溫度的監(jiān)測，監(jiān)測的溫度包括混合料的到場溫度、攤鋪溫度、碾壓溫度等，溫度檢測過程中盡量采用精確度高的溫度計量器。

3.2加強混合料的質(zhì)量檢驗與控制

為了確保施工質(zhì)量，在施工過程中應該加強混合料的質(zhì)量檢驗與控制，定期對混合料進行抽提試驗，確?；旌狭系牧?、油石比在規(guī)定的范圍之內(nèi)，同時，還可以在現(xiàn)場進行鉆芯取樣，對混合料的空隙率、壓實度進行測定，確保壓實度、芯樣空隙率在正常范圍之內(nèi)，符合相關的規(guī)定。壓實度是衡量瀝青路面施工的關鍵指標，由于排水瀝青路面的較大空隙特征，其空隙率指標在設計過程中可以按照空隙率±2%、合格率不小于80%的標準。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗可知，降噪排水瀝青路面如果采用50次擊實作為標準密度，則壓實度可要求不低于98%。

3.3粘層的質(zhì)量控制

城市降噪排水瀝青路面的結(jié)構(gòu)和功能具有一定的特殊性，因此，需要重視粘層的質(zhì)量，在施工過程中，粘層油灑鋪量較少，為了確保防水作用，需要進行灑水實驗，確保油膜的防水作用達到相關的質(zhì)量標準，同時進行局部路段鉆芯實驗，確保粘層的粘結(jié)力，并在施工之前，檢查乳化瀝青的質(zhì)量，確保乳化瀝青的質(zhì)量合格。

3.4攤鋪、碾壓質(zhì)量控制

城市降噪排水瀝青路面中應用的混合料含有較多的粗集料，因此，在施工過程中非常容易出現(xiàn)離析的問題，攤鋪時應該保證攤鋪的均勻性和連續(xù)性。如果攤鋪時的碾壓次數(shù)過多，則會造成嵌擠界面的破碎，出現(xiàn)骨架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的問題，從而造成降噪排水瀝青路面的使用性能下降。因此，應該加強攤鋪和碾壓的質(zhì)量控制。

3.4.1攤鋪

路面攤鋪過程中，攤鋪機的起步速度1.0-1.5m/min，然后慢慢提速達到正常速度2.0～2.5m/min，攤鋪過程中的速度應該保持均勻，松鋪系數(shù)最好設置為1.18。攤鋪的最后5m進行松鋪，并對松鋪的混合料的空隙率進行檢驗，結(jié)果表明，攤鋪過程中同一斷面初始空隙率為20%±2%，滿足相關的指標要求，說明攤鋪的均勻性較好，滿足相關的要求。

3.4.2碾壓

碾壓的過程分成初壓、復壓和終壓。初壓時采用2臺鋼輪壓路機，后面各緊跟2臺攤鋪機（靜壓），碾壓4遍;復壓采用1臺鋼輪壓路機，全寬碾壓2遍（靜壓）;終壓采用膠輪壓路機碾壓1遍。

3.5現(xiàn)場檢測

道路施工完成之后，進行現(xiàn)場檢測，檢測的內(nèi)容包括滲水試驗和噪聲測試。

3.5.1滲水試驗

滲水試驗采用HDSS-II路面滲水儀進行路面的滲水能力檢測，檢測步驟如下：①選點：在路面上選好點，用掃帚和鋼絲刷將測點上的雜物清除干凈;②按底座大小在底座上抹一點膩子，將儀器底座按上并擰緊，抹實膩子，不使漏水;③將摻有少量工墨水的水灌入儀器中，直至小量筒上端溢水孔（至600mm高度為止），從開始加水到開始讀數(shù)應在3s內(nèi)完成;④水達到預定水位后（600mm）即開動秒表，每30s記—次水位高度，直到3min為止。根據(jù)路面滲水量=（第3min時的滲水量-前l(fā)min滲水量）/2進行計算，取5個點進行檢測，路面的滲水系數(shù)測定分別1256mL/15s、1311mI/15s、1098mL/15s、1192mL/15s、1242mL/15s，滲水系數(shù)大于900mL/15s，說明采用降噪排水瀝青路面的透水陛能良好。

3.5.2噪音測試

在進行路面的噪音測試時，采用手持噪聲測試儀，測試點高度距路面表面1.0m，距測試車輛中心水平距離6m。當車速為80km/h時，降噪排水瀝青路段噪音為76.2dB，普通瀝青路段噪音為79.4dB;當車速為100km/h時，降噪排水瀝青路段噪音為79.6dB，普通瀝青路段噪音為83.8dB。由此可知，設計的降噪排水瀝青路面和普通瀝青路面相比，具有一定的降低噪音作用。

4結(jié)語

文章主要對城市道路降噪排水瀝青結(jié)構(gòu)進行設計，并闡述了相關的路面施工質(zhì)控方法。通過分析可知，降噪排水瀝青路面透水性能良好，雨天可保證路面無積水，提高了車輛輪胎與路面之間的附著力，從而大大改善路面的防滑性能，保證行車的安全;另外，和普通瀝青路面相比，具有一定的降低噪音作用，符合城市道路“以人為本”的設計理念。因此，在今后的城市道路建設中應該加強對降噪排水瀝青路面的研究，進而大力推廣，以順應國家綠色發(fā)展的理念。