城市道路排水降噪瀝青面粘附層結構設計及其施工技術

王亞平

摘要：為了提升城市道路交通的排水降噪效果，本研究主要在不同基層體系下對雙層排水降噪瀝青面粘附層結構進行設計。瀝青的添加量對混合料的級配具有重要影響，采用依次增加0.5%瀝青的方式對混合料進行拌制。為提升混合料的耐老化性能，結合目標配合比試驗確定瀝青的最佳用量為±0.3%。雙層排水降噪路面結構在使用過程中，對原有路面結構狀態不產生影響，并且可達到排水降噪的效果。

關鍵詞：城市道路；排水降噪；瀝青面層結構；施工技術

中圖分類號：U415??????????????? 文獻標志碼：A???????? 文章編號：1001-5922（2023）03-0188-04

Structural? design? and? construction technology? of asphalt pavement for urban? road? drainage and noise? reduction

WANG Yaping

（Architecture Zabor University of Shaanxi Province，Xi an 710048，China）

Abstract： In order to improve the drainage and noise reduction effect of urban road traffic，this study mainly de- signs the structure of double-layer drainage and noise reduction asphalt surface under different base systems. The amount of asphalt has an important influence on the gradation of the mixture. The mixture is mixed by adding 0.5% asphalt sequentially. In order to improve the aging resistance of the mixture，combined with the target mixture ratio test，the optimal amount of asphalt was determined to be ±0.3%. The double-layer drainage and noise reduction pavement structure has no influence on the original pavement structure，and can achieve the effect of drainage and noise reduction.

Keywords： urban road；drainage noise reduction；asphalt surface structure；the construction technology

隨著我國經濟的飛速發展，汽車行業的規模不斷擴大，汽車逐漸成為人們日常出行的交通工具。車輛的日益增多，使人們越來越依賴城市道路交通，如何向市民提供更安全、排水性能更好、降噪效果更強的城市道路交通成為公路建設者重點關注的問題之一。為此研究設計出雙層排水降噪瀝青面粘附層結構，該路面主要由2層瀝青混合料鋪設而成，具有降低路面噪聲、提高排水效果等優勢。

1 半剛性基層體系下雙層排水降噪瀝青面粘附層結構設計

1.1半剛性基層瀝青面層結構

我國城市道路建設中最常見的路面結構形式為半剛性基層瀝青路面。本研究對雙層排水降噪瀝青面粘附層結構進行設計過程中，以某城市道路路面設計為例，將其作為原路面設計，結合交通量的預測計算可知，該路面的累計當量軸次為Ne=7656579次， Ne=6169420次，容許彎沉值為25.2 mm×0.01 mm。其中Ne=7656579次可用于設計彎沉值指標及瀝青層底拉應力驗算，Ne=6169420次可用于半剛性基層瀝青面層結構底層拉應力計算[1-2]。

原路面結構從上至下依次為上面層、中面層、下面層、基層、底基層，上面層采用4 cm 細粒式的瀝青馬蹄脂碎石 SMA-13；中面層采用6 cm 中粒式的改性瀝青混合料 AC-20C；下面層采用6 cm 中粒式的瀝青混合料AC-20C；基層采用36 cm水泥穩定碎石；底基層采用18 cm水泥穩定碎石。通過計算可知，原路面層底拉應力從上至下的數值依次為-0.128、-0.069、-0.08、0.074、0.147 MPa；容許拉應力從上至下的數值依次為0.48、0.34、0.27、0.26、0.15 MPa[3-4]。

結合上述計算內容對半剛性基層瀝青面層結構進行設計，半剛性基層瀝青面層結構及材料參數如表1所示。

通過上述數據表明，彎沉值小于容許彎沉值，各層結構的層底拉應力均小于抗拉強度，只有路面結構層的設計強度滿足實際要求[5-6]。

1.2 雙層排水降噪瀝青面粘附層結構

對雙層排水降噪瀝青面粘附層結構進行設計時，為突出該結構的降噪效果，在原路面的基礎上完成雙層設計。該結構的上面層采用3.5 cm排水瀝青混合料 PAC-10；中面層采用6.5 cm 排水瀝青混合料 PAC-16；下面層采用6 cm 中粒式的瀝青混合料 AC-20C，并在下面層材料的表面設置防水粘附層；基層采用36 cm水泥穩定碎石；底基層采用18 cm水泥穩定碎石。由于雙層路面結構中最大組合厚度小于10 cm，可認為該驗算結構不利于雙層排水路面設計。

雙層排水降噪瀝青面粘附層結構與半剛性基層結構的參數值基本一致，僅在厚度、模量及劈裂強度上出現改變，雙層排水降噪瀝青面粘附層結構的上面層、中面層在20℃下的模量分別為636、667 MPa；上面層、中面層在15℃下的模量分別為896、932 MPa；上面層、中面層的劈裂強度依次為0.83、0.94 MPa。雙面層排水降噪瀝青面粘附層結構計算如表2所示[7-8]。通過上述數據可知，本研究設計的雙層排水降噪瀝青面粘附層結構滿足設計要求。

2 柔性基層體系下雙層排水降噪瀝青面粘附層結構設計

對柔性基層瀝青路面進行設計時，將原路面的半剛性基層替換為柔性基層。該結構的上面層采用4 cm瀝青混合料SMA-13；中面層采用6 cm中粒式的改性瀝青混合料AC-20C；下面層采用8 cm粗粒式的瀝青混合料 AC-25；基層采用20 cm密級配瀝青碎石；底基層采用18 cm級配碎石[9-10]。

柔性基層雙層路面結構從上至下依次采用的材料為：上面層采用3.5 cm排水瀝青混合料PAC-10；中面層采用6.5 cm排水瀝青混合料PAC-16；下面層采用6 cm中粒式的瀝青混合料AC-20C；基層采用20 cm密級配瀝青碎石；底基層采用34 cm級配碎石。在下面層結構的表面設置防水粘接層。柔性基層路面結構彎拉應力計算結果如表3所示[11]。

通過對雙層降噪路面結構的彎拉應力進行計算可知，各層結構的彎拉應力均小于容許應力值，且路面內部的實際應力均未超過材料的強度，滿足路面結構設計對強度的要求。與原路面相比，雙層排水降噪路面結構的多方面性能均由于半剛性基層結構，在使用過程中，對原有路面結構狀態不產生影響，并且可達到排水降噪的效果[12]。

3 城市道路雙層排水降噪瀝青面粘附層間結構施工工藝

3.1 雙層排水降噪瀝青面粘附層結構施工工藝流程

該路面結構的施工流程包括7個步驟：施工準備、面層配合比設計、中面層表面處理、排水盲溝布設、排水瀝青混合料鋪設、土路肩處理及早期養護。其中施工準備由機械標定、工程測量、材料準備組成。對面層配合比進行設計時，應確定混合料的最佳配比。雙層排水降噪瀝青面層結構施工技術流程如圖1所示[13-14]。

3.2 雙層排水降噪瀝青面粘附層結構施工質量保證措施

3.2.1 瀝青面層結構配合比設計

對面層配合比進行設計時，首先將粗集料按照不同的比例混合，在混合粗集料處于搗實狀態下，完成混合粗集料孔隙率的測定，最終選擇孔隙率較大的幾組作為初始級配的粗集料。為確定該集料的最佳級配，可利用馬歇爾試驗對孔隙率、飛散率以及透水系數之間的關系進行研究。瀝青的添加量對混合料的級配具有重要影響，應以不同的瀝青含量對混合料進行拌制，瀝青含量每次增加0.5%，利用析漏試驗及分散損失分別確定瀝青的最大、最小用量，最佳瀝青用量可保證瀝青膜的厚度，提升混合料的耐老化性能。為滿足設計技術要求，結合目標配合比試驗確定瀝青的最佳用量為±0.3%[15-16]。

3.2.2 瀝青中面層表面處理

為保證瀝青路面的排水降噪效果，在中面層的縫隙之間鋪灑0.15～0.2 kg/m2的防水粘接層材料，再用0.3～0.5 kg/m2的防水粘接層材料對中面層進行全面處理。等待防水粘接層完全破乳實干后，對中面層進行玻璃纖維格柵層鋪設，采用縱向的方式拉緊玻璃纖維格柵，并對其進行分段固定，縱、橫向搭接的距離分別為10～20 cm、10～15 cm。接下來完成熱瀝青灑布操作，將灑布溫度控制在180～200℃ ， 灑布過程中應保證車輛處于勻速狀態。最后沿著路拱方向將排水板的端部伸入排水盲溝段，二者之間的連接處應采用粘貼的方式將其固定，且搭接長度應大于0.3 m，防止排水處出現漏水現象。每條排水條帶縱向之間的間隔為10～30 m。

3.2.3 排水盲溝布設

對排水盲溝進行布設時，首先應結合設計要求對中面層的邊緣及外側進行處理，其次按照原路面的縱坡方向布設排水盲溝，使其形成槽道。最后沿著碎石盲溝表面完成防滲水土工布的鋪設工作，在該盲溝內部填充級配碎石材料，對級配碎石材料進行選擇時，應保證該材料的均勻性，填充完畢后，對其進行震動操作，有利于保證盲溝的密實性[17-18]。

3.2.4 排水瀝青混合料鋪設

結合混合料的生產配合比，對瀝青混合料進行拌制，瀝青混合料中的瀝青含量應控制在±0.2%之內。瀝青混合料的拌和流程為：首先將集料和HVA充分混合，并維持10 s的干拌操作后，向其中投放瀝青，3～5 s后將礦粉投放至混合料中，最后完成混合料的拌和，時間維持在35 s，混合料拌和完畢后，完成出料操作，此時混合料的溫度為170～190℃。混合料制作完畢后，結合松鋪的實際厚度及縱橫坡度對攤鋪機的擺放位置進行調整，攤鋪機啟動之前，將攤鋪機熨平板的溫度預熱至110℃以上。攤鋪機啟動后應每隔10 m對松鋪的厚度進行檢查，將該機器的速度維持在2～3 m/min，對于改性瀝青進行鋪設時，速度維持在1～3 m/min，特殊路段應緩慢且勻速前進，速度為1 m/min.最后完成瀝青路面的壓實[19-20]。

4 結語

研究主要在不同基層體系下對雙層排水降噪瀝青面層結構進行設計，該面層結構由不同厚度和粒徑共同組成，均符合設計要求。新型路面在設計過程中充分考慮到城市道路的交通安全，在一定程度上可維護人們的出行安全，并降低形成噪音對人們產生的干擾，實現人-車-路三者之間的和諧共處。該路面要采用雙層玻纖格柵，可提高路面的整體強度及耐久性。

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