排水性瀝青路面在高架快速路上的應(yīng)用效果

上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司 上海 201210

1 排水性瀝青路面簡(jiǎn)介

排水性瀝青路面（OGFC）是一種使用高黏度瀝青材料包裹石石嵌擠的骨架，形成空隙率高達(dá)15%～25%的瀝青混合料（圖1）。在路用性能穩(wěn)固基礎(chǔ)上，還具有排水、降噪、降溫功能，是一種集功能性、安全性于一身的新型瀝青路面[1]。

圖1 排水性瀝青路面結(jié)構(gòu)示意

2 工程概況

橫一路項(xiàng)目位于寧波環(huán)城南路高架路，跨越杭甬運(yùn)河，機(jī)動(dòng)車道和人行道采用分離式設(shè)計(jì)，全長(zhǎng)1 225.5 m，機(jī)動(dòng)車道總寬12 m。服務(wù)對(duì)象以客運(yùn)交通為主，兼有輕型貨運(yùn)交通。該工程于2012年11月竣工，正常路段雙向8 車道，設(shè)計(jì)車速80 km/h，排水路面設(shè)計(jì)空隙率為20%。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 排水性

對(duì)于普通密級(jí)配路面，雨天道路表面水膜厚度大，車輛行駛過程中易將路面水往后帶起，形成水霧，車速愈高，水霧高度愈大，嚴(yán)重影響后車司機(jī)的視線，造成交通安全隱患。排水性瀝青路面由于路面空隙大，在路面不積水情況下，道路表面基本無(wú)水膜，因此車輛經(jīng)過時(shí)水霧現(xiàn)象不明顯。圖2為3 種路面排水能力。

圖2 3 種路面排水能力對(duì)比

從圖2看出，排水路面的平均滲水系數(shù)超過6 000 mL/min，滿足中雨以下降水量的排放，而普通路面和SMA路面由于其混合料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，滲水系數(shù)很低，雨水幾乎不向下滲，只是在路表流動(dòng)，往往會(huì)形成路面積水，對(duì)行車安全影響很大。

3.2 抗滑性

路面抗滑性能是指路面抵抗其上行駛車輛產(chǎn)生滑行現(xiàn)象的能力，其物理意義為路面與車輛輪胎之間摩擦力的大小，是影響路面行車安全的重要因素之一。本文主要從路面構(gòu)造深度和橫向力系數(shù)兩方面來(lái)描述排水路面的抗滑優(yōu)勢(shì)[2]。

2012年11月至2014年1月，對(duì)橫一路高架排水路面進(jìn)行了5 次構(gòu)造深度檢測(cè)，并與AC-13路面對(duì)比，檢測(cè)結(jié)果如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)造深度和通車時(shí)間關(guān)系

從圖3看出，排水路面構(gòu)造深度明顯大于AC路面，路面剛建成時(shí)，排水路面的構(gòu)造深度是AC路面的4.4 倍，通車1 年后增加到5.2 倍；排水路面和AC路面構(gòu)造深度隨時(shí)間的衰減速率分別為0.045 mm/月和0.016 mm/月，按照該速率，OGFC路面2年左右構(gòu)造深度降至1.2 mm，仍然具有良好的抗滑特性。

SMA路面具有良好的抗滑性能，本文將排水路面與SMA路面進(jìn)行對(duì)比，以體現(xiàn)排水路面優(yōu)越的抗滑特性。結(jié)果如表1所示。

表 1 新建路面橫向力系數(shù)測(cè)試結(jié)果

表1看出，無(wú)論是擺值還是橫向力系數(shù)，排水路面均高于SMA路面，顯然，在抗滑方面，排水路面優(yōu)于SMA路面。

3.3 降噪性[3-5]

排水路面的降噪機(jī)理包括兩部分，一是多孔吸聲作用，使進(jìn)入孔洞的聲能部分轉(zhuǎn)化為熱能；另一是連通空隙緩解了輪胎與地面接觸產(chǎn)生的噪聲。車輛在高速行駛過程中，驅(qū)使輪胎與路面極快地接觸和分離，在輪胎花紋與路面表面形成了局部不穩(wěn)定的空氣體積流，空氣體積流的快速脈沖運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了單極子噪聲。根據(jù)同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所的有關(guān)研究，后者的降噪效果遠(yuǎn)大于前者。

對(duì)于道路材料降噪效果的檢測(cè)，目前國(guó)內(nèi)主要有兩類方法：一類是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，包括遠(yuǎn)場(chǎng)法、勻速行駛車內(nèi)噪聲法、近場(chǎng)法；另一類是評(píng)價(jià)材料的吸聲系數(shù)，均在試驗(yàn)室完成，包括駐波管法和混響室法。為貼合實(shí)際，選擇第一類方法檢測(cè)，由于遠(yuǎn)場(chǎng)法受外界環(huán)境影響較大，本文采用近場(chǎng)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噪聲檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

圖4 排水路面與普通路面的噪聲-車速變化曲線

從圖4中看出，轎車在排水路面上最大可降噪達(dá)5～8 dB，而中巴也能降噪2～4 dB。隨著車速的提高，兩者噪聲趨近，此時(shí)外界影響因素起主要作用。

3.4 降溫性[6]

降低瀝青路面的路表溫度，可以改善道路沿線小氣候，間接促進(jìn)城市熱島效應(yīng)的緩解；同時(shí)，還能降低路表雨水徑流的溫度，減小對(duì)水生態(tài)環(huán)境的影響。

首先在同一時(shí)點(diǎn)（16：00）分別檢測(cè)相鄰位置排水性瀝青路面和AC-13路面在干燥狀況下的路表溫度，然后往2條路段上與上面相鄰位置鄰近的2 個(gè)固定測(cè)試點(diǎn)按同樣的方式澆水，澆完水后即對(duì)路面溫度進(jìn)行檢測(cè)。

圖5 排水性瀝青路面降溫效果

圖5看出，路面干燥狀態(tài)下，排水性瀝青路面比普通密級(jí)配瀝青路面溫度低3～5 °C；灑水后，兩者均迅速降溫，但普通路面在40 min內(nèi)升溫10 °C，而排水路面溫度基本保持穩(wěn)定不變，緩解了城市熱島效應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)

（a）排水路面的平均滲水系數(shù)超過6 000 mL/min，滿足中雨以下降水量的及時(shí)排放，提高行車安全。

（b）排水路面構(gòu)造深度和橫向力系數(shù)明顯大于普通路面，具有優(yōu)越的抗滑性能。

（c）在車輛行駛過程中，相比于普通路面，排水路面能夠降低5～8 dB的噪聲。

（d）路面干燥狀態(tài)下，排水性瀝青路面比普通密級(jí)配瀝青路面溫度低3～5 °C；灑水后，兩者均迅速降溫，但普通路面迅速升溫，而排水路面溫度基本保持穩(wěn)定不變，緩解了城市熱島效應(yīng)。