大孔隙瀝青穩定碎石排水基層應用技術分析

文/中鐵六局集團路橋建設有限公司 丁國盛

多年以來，國內外學者一直在研究如何排出瀝青路面內部的水分，減少瀝青路面病害，提高瀝青路面使用壽命。大量研究經驗證明，設置排水基層，可以大幅提高瀝青路面的使用壽命（約延長了30%）。瀝青路面使用壽命提高了，建設成本就相應降低了，這遠遠超出了設置排水基層所增加的成本。

文章以高速公路大孔隙瀝青穩定碎石排水基層設計與施工為施工背景，分析了排水基層的強度構成原理、原材料組成、配合比設計、路面使用性能分析與施工技術要點，以期為排水基層的設計與施工提供參考。

工程概況

某高速公路位于多雨地區，年均降雨量超過1500mm，周邊道路受水害嚴重。面層結構為瀝青混凝土，組合形式為4cmAC-13C瀝青混凝土+6cmAC-20C瀝青混凝土。基層設計中擬設置10cm大孔隙瀝青穩定碎石基層ATPB-25，以排除路面結構內部的水分。

配合比設計

強度形成原理

大孔隙瀝青穩定碎石基層粗集料要求強度高、形狀規則、多棱角。集料之間相互嵌擠形成一個穩定的骨架結構，具有較高的內摩擦力和嵌擠力。另一方面，瀝青和細集料、礦粉形成的瀝青膠漿以網狀結構分布在混合料內部，將集料黏結在一起，形成一定的黏聚力。

可見，大孔隙瀝青穩定碎石基層的強度形成主要包括兩個方面，一方面是骨料間的嵌擠作用所形成的內摩擦力和嵌擠力，另一方面是由瀝青膠漿提供的黏聚力，二者組合形成具有一定強度的穩定骨架結構。

瀝青最佳用量確定

普通瀝青混合料采用馬歇爾試驗確定瀝青最佳用量，而大孔隙瀝青穩定碎石排水基層為骨架-空隙結構，僅采用馬歇爾試驗不能準確地確定瀝青最佳用量。該項目瀝青最佳用量確定時充分考慮穩定度和空隙率等因素的影響，采用馬歇爾試驗與瀝青析漏試驗相結合的方式進行確定。本文只分析級配Ⅰ型大孔隙瀝青穩定碎石排水基層瀝青最佳用量確定過程。

馬歇爾試驗

分別選擇五種不同的瀝青用量，采用標準擊實試驗制作馬歇爾試件，其試驗結果見表1，瀝青用量與馬歇爾穩定度關系曲線見圖1。

圖1 瀝青用量與馬歇爾穩定度關系曲線

表1 級配Ⅰ型大孔隙瀝青穩定碎石馬歇爾試驗結果

圖2 瀝青析漏量與瀝青用量的關系曲線

瀝青析漏試驗

瀝青析漏試驗是通過檢測瀝青穩定碎石混合料中析出瀝青的數量，確定游離瀝青的數量，試驗所得的瀝青析漏量與瀝青用量的關系曲線見圖2。

瀝青最佳用量確定

結合馬歇爾試驗和瀝青析漏試驗所確定的試驗數據進行分析，瀝青最大用量為2.8%。而當瀝青用量為2.6%時，瀝青穩定碎石混合料的馬歇爾穩定度最大，而此時的空隙率和流值均符合要求。根據對試驗數據的分析可知，選取2.6%為瀝青最佳用量。

施工技術要點

混合料拌和

為防止排水基層混合料離析，混合料拌和的每一個環節都應該嚴格按照規范實施；拌和設備的存料斗之間應設置隔板，防止使用裝載機上料過程中產生竄料，影響配合比；粗集料傳送裝置應具有足夠的動力，保證供料的連續性；定期檢查振動篩分裝置，以減少由于細集料提前下落至熱儲料倉而出現的離析，當發現成品料變化較大時隨時進行檢查；瀝青穩定碎石混合料拌制時間應較普通瀝青混合料長40s至50s，應保證拌和均勻；嚴格控制成品料出廠溫度，應根據環境溫度、攤鋪、壓實要求確定最佳出廠溫度。

混合料運輸

混合料運輸過程中應對裝料、運輸、覆蓋等方面做嚴格要求，注意防止出現溫度離析和集料離析：成品料應分多次裝入運輸車輛車廂內，每次裝料車輛應配合移動，防止裝料過程中出現離析；運料車廂內應涂抹油，防止混合料黏結在車廂上，如有少量黏結應及時清理；瀝青穩定碎石混合料運輸過程中應加蓋篷布，并嚴格控制運送時間和施工溫度，運料車數量應與攤鋪機攤鋪生產能力相協調。

混合料攤鋪

攤鋪過程中應保證攤鋪機連續、勻速攤鋪，防止對攤鋪機產生撞擊：運料車數量應與攤鋪機攤鋪速度相協調，保證攤鋪機攤鋪的連續性，盡量減少收斗次數，防止出現離析；攤鋪前施工放樣，每個10m打樁，掛線確定攤鋪基準線；正式攤鋪前應鋪筑試驗路段，確定攤鋪速度、松鋪厚度等參數；為避免產生縱向冷接縫，采用兩臺攤鋪機平行作業，前后距離控制在5m至10m。

混合料壓實

對瀝青穩定碎石混合料壓實應正確選擇壓實設備，并嚴格控制壓實溫度。初壓采用輕型鋼輪壓路機或輪胎壓路機進行穩壓，復壓采用振動壓路機進行碾壓，形成骨架結構即可，防止壓碎粗集料，終壓采用重型壓路機碾壓一遍，消除輪跡。碾壓完成后即可進行壓實度的檢測，可采用灌沙法進行檢測，壓實度達到98%以上即為合格。

排水設施施工

該項目排水設施設計采用在路緣處設置集水溝、縱向排水管和橫向排水管相結合的方式，排水基層路緣排水系統見圖3。

圖3 排水基層路緣排水系統

試驗段施工現場評價試驗

選取K59+460K至59+660作為試驗段，施作排水基層后對其穩定度、空隙率和滲透系數進行檢測，檢測結果見表2。

表2 試驗路段現場檢測結果匯總表

通過對以上試驗數據的分析，試驗路段結構強度符合設計要求，排水性能良好。

結語

本文通過對大孔隙瀝青穩定碎石排水基層的強度形成原理、配合比設計、施工工藝與施工現場檢測評價等方面進行全面分析，得出以下結論：試驗確定瀝青最佳用量時應充分考慮各方面因素的影響，采用馬歇爾試驗與瀝青析漏試驗相結合的方式確定；施工中對嚴格進行各工序的監管，保證排水基層的空隙率和壓實度；施工現場通過試驗對排水基層的進行檢測，通過試驗數據表明其各方面指標可以滿足要求。