淺析瀝青路面排水基層性能及施工工藝

■王少偉 ■黃石市頤陽公路工程咨詢監理有限責任公司，湖北 黃石 435000

1 研究背景

常見瀝青路面多采用半剛性基層。瀝青路面的透水基層，水泥穩定碎石透水性能主要作用體現在使滲入路面結構內的水分能夠在降水過程之后在一定時間內排除。為了更好掌握、控制瀝青路面使用性能及壽命周期，有必要對瀝青路面排水基層性能及施工工藝開展相關研究。

2 相關理論

2.1 空隙率

通常所說的混合料的空隙，包含連通空隙、半連通空隙和閉空隙，乃指其總體積減去骨架所占體積的剩余部分。所有空隙占混合料總體積的百分率，稱作全空隙率，簡稱空隙率。其中，水能夠自由通過并順利排除的空隙稱為有效空隙。參考相關資料，排水混合料的有效空隙率與全空隙率之間存在較好的相關性。較為常見的貧混凝土的空隙率與有效空隙率之間的關系式為:

2.2 滲透系數

混合料的透水性以滲透系數表征，滲透系數又稱水力傳導系數。日本學者相關研究表明，根據不同滲水方向滲透系數進行對比分析得出:水平方向的滲透系數為垂直方向值大小的3～4 倍。顯而易見，由垂直方向滲透出來的水分在水平方向能夠較快地排走。所以，混合料的滲透性能主要在于垂直方向的滲透能力。排水基層混合料滲透性能要求與其排水能力相關，即與及排水基層的設計寬度、厚度以及面層的設計滲入率有關。

2.3 滲透系數與空隙率的關系

通常，透水材料滲透系數估算公式主要有以下幾種算法:

2.4 路表水滲入率

通過對滲入率設計指標進行分析，不難得知，瀝青路面的一定損壞狀況的路面滲透系數是影響路表水滲入率大小的關鍵。當路面下為不透水層時，進入其內部的自由水總是通過路面下形成的脫空進行流動的。由于脫空部分的特殊性，它對水分的粘滯作用是和排水層不同的。得到脫空的滲透系數以后，根據已有的滲入率測試數據，可得出按照路面養護等級及路面類型分類的面層滲透系數，即可用于路表水滲入率、排水層滲流量的相關計算。當降雨強度/量小于這個數值時，因為水分都被阻隔在路面結構之內，就不必進行專門的排水層設計。

3 排水基層的力學特性

半剛性基層在我國瀝青路面中被廣泛采用。設在的瀝青穩定碎石排水基層下的半剛性基層，其剛度比前者相對較高，故而通常在荷載作用下處于受壓狀態，混和料的力學性能應采用抗壓回彈模量表征。設計施工位于瀝青面層下的排水基層，主要起兩方面作用，即疏干面層和作為路面結構的一部分承受行車荷載的作用。顯而易見，它既須具有足夠的力學性能又要具備足夠的排水能力。

通過分析加入排水基層對路面結構應力、變形狀況的影響，從結構角度提出針對排水基層材料性能方面的有關要求，同事對設置排水基層的半剛性基層瀝青路面結構設計提出合理化建議。其中，表面水滲入路面結構中的量，按路面類型分別按以下公式計算確定:

排水層用于收集路面滲下的水流，并將之導引入設于路面邊緣的集水溝。由于從排水層向集水溝的滲流比較復雜，因此只進行排水層不受環境影響或影響可以忽略范圍內的水力計算。由于這種水面線改變影響的范圍相對于道路的寬度來說可以忽略不計，因此計算時假定水流在排水層整個范圍內自由水面線是穩定不變，且保持平行的。根據滲入率設計中的式(3-3)，得出排水層中的滲流量為:

根據滲入率設計，排水層中的水流處于滿流狀態，所以，代入式(3-3)，得出排水層范圍內的滿流時的滲流流量/速如式(3-4)所示。

4 排水基層施工工藝

排水基層施工主要分為下承層準備、攤鋪、碾壓等三個施工環節。①下承層準備——排水基層的下承層，即二灰碎石項面應平整、堅實，路拱符合驗收要求。將乳化瀝青封層設置在二灰碎石頂面，用以防止透過排水基層的水繼續往下滲透，具體做法為“一油一料”。②攤鋪——在攤鋪施工前，在位于道路外側架設一條直徑為的鋼絲線，同時按縱向間距每隔設置基準架，按照水準測量的基準線高度，在基準架上將基準線固定，在確認檢查無誤后，供攤鋪時使用。同時，在攤鋪施工前，確認橫坡控制系統的總儀表業已安裝到位，并接通線路，確認總儀表指示燈正常顯示。瀝青穩定碎石排水基層的松鋪系數按1.15 攤鋪;水泥穩定碎石排水基層的松鋪系數按1.2 攤鋪。③碾壓——按前面研究的施工工藝，嚴格控制碾壓溫度。先用8 雙鋼輪壓路機靜壓l 遍，再帶振壓1 遍，然后用10 單鋼輪壓路機帶振壓2 遍，最后用25 雙膠輪壓路機復壓2 遍，用灌沙法測其壓實度，達98%以上，滿足要求。

排水基層的具體施工過程中，需把握排水基層須同時滿足空隙率、壓實度相關要求。因而，需要著重保證好壓路機噸位、碾壓遍數、松鋪系數等三個要素控制工作，同時注意污染防控。①首先，注意保證瀝青穩定碎石排水基層的下承層即半剛性底基層平整、密實;同時確保鋪設于下承層上的乳化瀝青稀漿封層必須滿足規范要求。②應按設計規定的規格在瀝青混合料拌和廠拌制合格的排水基層材料，再通過自卸卡車保溫運輸至工地，確保攤鋪施工采用攤鋪機進行。施工期間，相關溫度要求主要為:拌和溫度在140℃～150℃之間控制，攤鋪壓實溫度不低于120℃，碾壓終了溫度不低于65℃。③松鋪系數、碾壓遍數可通過試驗段具體確定，可采用6～8光輪壓路機進行壓實施工。在每次試壓后，應對瀝青穩定碎石排水基層鉆芯取樣，然后測得芯樣的毛體積密度、壓實度、空隙率等指標。直至同時滿足壓實度、空隙率相關要求后，方可最終確定其松鋪系數、碾壓遍數。根據相關研究，建議松鋪系數控制范圍為1.15～1.20，6～8 光輪壓路機碾壓次數控制范圍為3～4 遍。④為了防止排水基層表面受到破壞，應嚴禁在已完成的或正在碾壓的路段上，壓路機進行急剎車和“調頭”操作。⑤關于瀝青穩定碎石排水基層橫、縱向接縫的處理，參照瀝青面層施工要求實施。⑥應在瀝青穩定碎石排水基層完工驗收合格后，及早進行瀝青面層施工，并切實注意排水基層污染防控。

［1］JTGT D33-2012.公路排水設計規范［S］.北京:人民交通出版社，2012.

［2］顧慰慈.滲流計算原理及應用.中國建材工業出版社.北京:2000，8.

［3］黃勇生，項新里.排水瀝青路面混合料試驗研究.國外公路，2001，02.

［4］姚祖康等.路面結構的內部排水設施.公路，1997，05。

［5］JTG F40-2004.公路瀝青路面施工技術規范［S］.北京:人民交通出版社，2004.