某市政道路建設(shè)中表層排水瀝青路面的運(yùn)用分析

謝康

（衡陽市衡通公路橋梁勘察設(shè)計有限公司，湖南衡陽 421000）

0 引言

市政公路是現(xiàn)代交通路網(wǎng)的重要構(gòu)成形式，路面排水性和抗滑性能對道路交通安全具有重要影響。排水瀝青路面呈多孔結(jié)構(gòu)，具有空隙率高、排水性優(yōu)良、防滑性能好、降噪功能等特點(diǎn)，顯著提升道路行駛安全性和舒適性。湖南省于2016年開始，陸續(xù)在龍永高速、潭邵高速大修時試驗(yàn)鋪筑了PA 路面，但由于混合料配比失衡、施工過程中各層結(jié)構(gòu)不均等問題，路面質(zhì)量病害頻出?；诖?，對PA 路面施工存在問題展開研究，提出表層PA 路面混合料設(shè)計和施工質(zhì)量控制關(guān)鍵措施，并對其服役性能進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，對后續(xù)同類工程施工具有較強(qiáng)指導(dǎo)意義。

1 PA 路面方案與混合料設(shè)計

1.1 PA 路面方案設(shè)計

某市政公路為雙向六車道，總長共101.633km，設(shè)計時速為120km。由于本高速路面相較于雙向四車道的市政公路路面較寬，所以雨雪天氣路面更加容易匯集雨水，造成積水現(xiàn)象。若遇到漸變段中公路縱坡變小，在雨雪天氣中坡度不夠無法及時進(jìn)行排水，勢必會造成大面積嚴(yán)重積水。在積水情況下，高速行駛車輛極易打滑，后果不堪設(shè)想。增加路面排水效果，減少積水產(chǎn)生是目前道路施工的重中之重。該段公路原采用的4cm 改性瀝青SMA-13+6cm 改性瀝青AC-20c+9 cm 石油瀝青ATB-25+3×20cm 水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)，排水效果遠(yuǎn)不如PA-13 瀝青。鑒于此，在試驗(yàn)市政公路中選擇某九段代表性容易積水的路段，用4cm 改性PA-13 替代原路面的4cm 改性瀝青SMA-13 材料，其余結(jié)構(gòu)依然與原始結(jié)構(gòu)相同，用于試驗(yàn)排水性[1]。

1.2 混合料設(shè)計

為精準(zhǔn)瀝青的最佳用量比例，此次利用的是馬歇爾設(shè)計方法進(jìn)行PA-13 瀝青混合，綜合試驗(yàn)最終確定用量。

1.2.1 原材料

項(xiàng)目使用苯乙烯-丁二烯控制嵌段共聚（I-D）改性瀝青(SBS 改性瀝青)作為主要材料，HVA 高黏度添加劑用作改性外加劑，摻配比例為∶m(HVA 高黏度添加劑)∶m(SBS 改性瀝青)=8∶92，該配比下，混合料性能參數(shù)見表1?；旌狭现芯埘ダw維摻加量為混合料質(zhì)量的0.1%，由中路高新公路科技有限公司生產(chǎn)。

表1 試驗(yàn)材料技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果

粗集料采用玄武巖碎石，采購自南京某碎石場；細(xì)集料采用石灰石機(jī)制砂，采購自某臨湘碎石場；礦粉為石灰?guī)r質(zhì)，就近采購。經(jīng)檢測，粗細(xì)集料性能指標(biāo)均滿足當(dāng)前規(guī)范的要求。

1.2.2 混合料級配

圖1 為PA-13 混合料合成級配圖，圖2 為PA-13混合料析漏損失率與油石比關(guān)系圖。由圖2 可知，PA-13 混合料的最佳油石比為4.8%，在這一配比下，混合料空隙率為23%（體積法），最大理論相對密度為2.622，毛體積相對密度為2.020。

圖1 PA-13 混合料合成級配曲線

圖2 PA-13 混合料析漏損失率與油石比關(guān)系

1.2.3 最佳瀝青用量

通過析漏試驗(yàn)確定混合料最佳瀝青用量，共設(shè)置5 組不同油石比，比例分別為3.8%、4.3%、4.8%、5.3%、5.8%，找出材料的析漏曲線拐點(diǎn)。

2 施工質(zhì)量控制

PA 路面雖在道路應(yīng)用上的各方面表現(xiàn)優(yōu)異，但由于施工難度大，技術(shù)不成熟等難點(diǎn)，在我國還沒有進(jìn)行廣泛應(yīng)用。結(jié)合以往實(shí)踐，PA 路面推廣技術(shù)難點(diǎn)如下：

第一，沒有相應(yīng)的設(shè)備支撐混合料配比平衡，現(xiàn)在依然采用人工的方式進(jìn)行材料配比，添加高粘劑與聚酯纖維，由于人工無法完美控制添加材料的量與比例，每次生產(chǎn)混合料時，無法保證比例統(tǒng)一，造成質(zhì)量不均勻；

第二，瀝青路面在施工過程中各層結(jié)構(gòu)容易因不均而出現(xiàn)滲水的狀況，整體路面質(zhì)量受嚴(yán)重影響；

第三，因目前PA 路面沒有大范圍應(yīng)用，更多的是路段區(qū)間使用PA 路面，而在原始道路上與新的PA 路面銜接不完善，肉眼明顯可見銜接位置高低差和銜接痕跡，影響道路平整性、美觀性。

針對以上幾點(diǎn)，逐一采取以下解決策略。

2.1 提高下承層封水效果

針對施工路面鋪設(shè)各層結(jié)構(gòu)不均易造成滲水的問題，首先，應(yīng)做好排水途徑設(shè)計，確保排水途徑設(shè)置在排水表層內(nèi)，提升路面排水效果；其次，應(yīng)重點(diǎn)做好下承層施工質(zhì)量控制，面層攤鋪施工階段，通過大厚度、全寬式攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪施工，提升面層結(jié)構(gòu)整體性；再次，碾壓施工時，采用37t 大噸位的壓路機(jī)對道路表面進(jìn)行反復(fù)碾壓，保證面層混合料密實(shí)性，避免混合料的離析，提升中面層的總體密水性效果；最后，應(yīng)加設(shè)SBS 改性乳化瀝青防水黏層，為保證加設(shè)防水層防水效果，施工前應(yīng)充分清理下承層表面，確保表面無浮灰、松散物等，保證黏層施工質(zhì)量。

黏層撒布施工分兩次進(jìn)行，每次0.4kg/m2（以固含量計），共0.8kg/m2。需要注意的是，兩層鋪設(shè)中應(yīng)相隔一定時間，確保第一層乳化瀝青破乳后，再進(jìn)行第二層的鋪設(shè)施工，直至最后表面均勻分布防水黏結(jié)層。最好路面在陽光下看上去有反光，接觸表面時黏層拉出長絲[2]。

2.2 提高PA-13 混合料外加劑計量精確度

PA-13 混合料的配比添加外加劑的精準(zhǔn)度，對質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，由于PA-13 混合料原始結(jié)構(gòu)基本完全依賴聚酯纖維和高黏改性瀝青的結(jié)合，因此攪拌順序、攪拌時間的控制也對質(zhì)量有很大的影響。PA-13 材料混合+聚酯纖維無液體直拌10s；加入HVA 高黏性改性劑的同時進(jìn)行瀝青噴灑，攪拌15s；循環(huán)放入礦粉后攪勻，攪勻時間約35s，該環(huán)節(jié)應(yīng)大于65s 循環(huán)周期；以往一直采用人工添加的方式添加HVA 高黏度改性劑與聚酯纖維，精確度易受到工人熟練程度等多方面因素影響，且由于其自身比重較大，精度控制存在較大問題；為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)拌和比例，與纖維廠家進(jìn)行合作，利用自動稱量吹送設(shè)備，將混合料投放進(jìn)攪拌鍋中。在PA-13 瀝青混合料添加高黏改性劑和聚酯纖維精確度控制方面取得了較為滿意的效果。

2.3 解決局部應(yīng)用PA-13 混合料的有效銜接

此次試驗(yàn)高速路段選取了多個易積水路面進(jìn)行PA-13 的鋪設(shè)，為保證PA-13 道路與SMA 路面銜接平整，避免新舊道路銜接面連續(xù)性，此次采用了PA-13 和原路面的無縫銜接技術(shù)，首先，計量好此次鋪設(shè)PA-13 混合料的用量，進(jìn)行有計劃的管理；其次，在攤鋪PA-13 路段時，將攤鋪機(jī)中原始存料清理干凈，保證PA-13 混合料中沒有摻雜SMA 混合料，保持路面干凈平整，為路面后期銜接提供基礎(chǔ)條件；最后，取消施工接縫，利用過渡方式，設(shè)置3m“過渡段”。

2.4 避免PA-13 路面油斑

PA-13 混合料中多為粗制料，結(jié)構(gòu)空隙較大，若長期處在高溫環(huán)境中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)容易發(fā)生改變，產(chǎn)生析漏，在部分路段產(chǎn)生“油斑”問題，對路面質(zhì)量造成不良影響。為避免油斑出現(xiàn)，減少析漏，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場攤鋪設(shè)備規(guī)格、攤鋪速度等，合理配置運(yùn)料車，避免攤鋪等待時間過長，造成混合料析漏；另外，應(yīng)及時清理運(yùn)料車析漏的“聚集”。

3 施工質(zhì)量檢測

在試驗(yàn)高速路段中，對鋪設(shè)PA-13 完工的路面選取了其中兩段進(jìn)行通車檢測，整個過程全方位監(jiān)控，確保檢測準(zhǔn)確性。對比施工完工之后和通車1a 后的數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)見圖3 的對比分析結(jié)果。

圖3 通車1a 后PA-13 路面使用性能變化（%）

試驗(yàn)檢測結(jié)果表明：

通車1a 后，結(jié)構(gòu)深層下降幅度與結(jié)構(gòu)空隙率基本無變化，總體變化皆小于1%。

通車1a 后，對路面防滑力測試，摩擦系數(shù)有所下浮，為3.5BPN，平均為-5.61%。分析可知，摩擦系數(shù)有所降低是車輪軌跡上反復(fù)有混合料落下造成的，但是路面整體的防滑性能依然優(yōu)秀。

對路面的滲水率進(jìn)行測試，平均滲水率有所下降，為-555ml/min，下降均值為-10.1%；分析可知，路面上的排水率有所下浮的是PA-13 路面空隙有局部堵塞，加之車輛駛過造成摩擦和雨水影響，以及通車后對空隙的清潔和維修不到位引起的。

過渡路段用3m 尺測量，測得平均最大空隙為0.2mm 左右，結(jié)果十分優(yōu)秀；且跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，路面通車一年后，最大間隙率基本無變化，路面銜接上表現(xiàn)優(yōu)異。經(jīng)過長時間以來的觀察檢測，道路沒有出現(xiàn)不平整，開裂等問題。

4 結(jié)語

綜上結(jié)合具體工程，分析了排水路面施工重點(diǎn)，解決了以往排水路面施工難點(diǎn)，結(jié)論如下：通過與纖維廠家進(jìn)行合作，利用自動稱量吹送設(shè)備精確控制PA-13 混合料外加劑添加控制精度，解決了人工添加HVA 高黏度改性劑與聚酯纖維精確度控制不足的問題，有效保證了混合料質(zhì)量和性能；通過設(shè)置“過渡段”的“無縫對接”技術(shù)，替代傳統(tǒng)施工接縫施工，保證了路面平整度；通過合理配置運(yùn)料車，有效減少混合料的攤鋪等待時間過長造成的混合料析漏問題，避免了“油斑”等病害問題的發(fā)生。

通車1a 后，結(jié)構(gòu)空隙率基本無變化；摩擦系數(shù)平均下降-5.61%；滲水率下降均值為-10.1%；平均最大空隙為0.2mm 左右，各項(xiàng)指標(biāo)良好，表明排水瀝青路面具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益以及環(huán)保價值，可予以推廣使用。