城市道路降噪排水瀝青結構設計及質控方法研究

向煒

摘要：降噪排水路面是一種新型的路面結構，具有較高的實用性，符合國家的綠色發展理念。文章主要分析了城市道路降噪排水瀝青結構組成，并對路面結構和排水進行設計，最后闡述了路面施工中的溫度控制、混合料的質量控制、粘層的質量控制、路面攤鋪、碾壓質量控制等，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;結構設計;質控

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

隨著經濟的發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構，該路面可以快速滲透雨水，雨水可以快速通過表層的內部通道排出，降低了路面的水膜厚度，避免行車過程中出現大幅度濺水的現象，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構組成

城市道路降噪排水瀝青路面結構在工程中應該結合具體的區域氣候條件、交通條件等進行設計，設計的重點在于路面結構如何進行組合才能實現路面結構的最大承重并耐受住周邊環境的影響，充分發揮不同路面結構層的作用。在路面結構設計中，應該滿足以下3方面的要求。①城市道路降噪排水瀝青結構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，路面的不同結構的應力不同，越深的地方受到的應力越小，發生的應變也越小;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，在進行路面結構設計時，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要求路面在自然環境下具有良好的穩定性。由于路面在自然環境如雨、雪中暴露，因此，在進行路面結構設計時，需要保證瀝青路面的面層具有良好的水穩性，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生收縮裂縫，因此，也應該選擇水穩性比較好的材料。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合更加緊密和穩定。

綜上所述，設計的城市道路降噪排水瀝青結構如圖1所示。

根據圖1可知，城市道路降噪排水瀝青結構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工程的位置、交通量、降噪排水條件等具體確定不同結構層的厚度。

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，避免出現超滲產流的現象。根據《公路瀝青路面施工技術規范》的相關規定，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，避免裂縫的出現和加大。在基層設計中主要以透水能力作為標準，根據JTGD50-2017《公路瀝青路面設計規范》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構設計

2.1設計參數

當前我國的瀝青路面基本為半剛性基層結構，以某路面為例對城市道路降噪排水瀝青結構進行設計。該路段為城市主干路，設計使用年限為15年，根據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），經過室內實驗之后，確定路面不同結構層的彎沉和應力滿足相關的要求，路面所處區域降雨強度為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構的計算

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水泥穩定碎石，底基層為18cm水泥穩定碎石，路面的各層材料的相關參數如表2所示。

采用通用的HP-DS2006對排水降噪瀝青路面進行結構演算，計算結果如表3所示。

根據表3可知，降噪排水瀝青路面結構層的彎沉應力值、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構厚度，滿足路面結構強度的要求。

2.3路面排水設計

在設計透水基層厚度時，根據Darcy定律及路面所處區域降雨強度為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，為了防止出現積水的情況，設計結構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，中面層橫坡調整為2.5%，縱坡依據交叉路口、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測，監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加強混合料的質量檢驗與控制

為了確保施工質量，在施工過程中應該加強混合料的質量檢驗與控制，定期對混合料進行抽提試驗，確保混合料的粒徑、油石比在規定的范圍之內，同時，還可以在現場進行鉆芯取樣，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，符合相關的規定。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。根據以往的施工經驗可知，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粘層的質量控制

城市降噪排水瀝青路面的結構和功能具有一定的特殊性，因此，需要重視粘層的質量，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量標準，同時進行局部路段鉆芯實驗，確保粘層的粘結力，并在施工之前，檢查乳化瀝青的質量，確保乳化瀝青的質量合格。

3.4攤鋪、碾壓質量控制

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離析的問題，攤鋪時應該保證攤鋪的均勻性和連續性。如果攤鋪時的碾壓次數過多，則會造成嵌擠界面的破碎，出現骨架結構失穩的問題，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現場檢測

道路施工完成之后，進行現場檢測，檢測的內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應在3s內完成;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。根據路面滲水量=（第3min時的滲水量-前lmin滲水量）/2進行計算，取5個點進行檢測，路面的滲水系數測定分別1256mL/15s、1311mI/15s、1098mL/15s、1192mL/15s、1242mL/15s，滲水系數大于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結語

文章主要對城市道路降噪排水瀝青結構進行設計，并闡述了相關的路面施工質控方法。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，以順應國家綠色發展的理念。