透水性瀝青混凝土面層在城市道路中的應(yīng)用
2006-05-04 00:00
摘要：通過分析透水性瀝青混凝土路面的特性及優(yōu)點，結(jié)合工程應(yīng)用實例對透水性瀝青混合料的材料選擇、配合比、施工工藝等方面進(jìn)行嘗試與探討。實踐證明，在城市道路中采用透水性瀝青面層技術(shù)可行、設(shè)計簡易、施工方便，且工程費用增加不大，在我國南方多雨地區(qū)有較強(qiáng)的現(xiàn)實意義和推廣價值。
關(guān)鍵詞：城市道路；透水性瀝青面層；設(shè)計；配合比；施工；杭州市
0 前言
透水性瀝青混凝土，與一般瀝青混合料相比，特點是空隙率較大、大粒徑骨料含量較多，瀝青為高溫?zé)岱€(wěn)定性好、粘結(jié)性強(qiáng)的高粘度改性瀝青。因此透水性瀝青混凝土具有一些優(yōu)良的路用性能： (1) 透水性路面可以避免雨天路面積水形成水膜，提高路面抗滑性能； (2) 減小路面反光，改善路面標(biāo)志的可見度，改善車輛行駛的安全性和舒適性； (3) 吸收車輛行駛產(chǎn)生的噪音，有利于創(chuàng)造安靜舒適的交通環(huán)境。此外，使用透水性材料鋪設(shè)具有排水性的道路，可以減輕集中降雨季節(jié)道路排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)；有助于補(bǔ)充城市地下水資源，保持土壤濕度，增加城市透水、透氣面積，調(diào)節(jié)城市氣候，降低地表溫度，改善城 市環(huán)境，保持生態(tài)平衡。
透水性瀝青混凝土路面(OGFC) 在我國還處于發(fā)展起步階段，目前尚無完整的設(shè)計施工規(guī)范及驗收指標(biāo)。筆者在杭州市慶春路整治工程設(shè)計中，參考國外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對透水性路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計、瀝青混合料的材料選擇、配合比、施工工藝等方面進(jìn)行了嘗試，希望能與同行一起交流、共同探討，為我國透水性瀝青混凝土路面的發(fā)展積累經(jīng)驗。
1 工程概況
慶春路地處杭州市中心繁華地帶， 全長約4km ，紅線寬40 m ，是杭州市傳統(tǒng)的商業(yè)服務(wù)街，也是聯(lián)系西湖景區(qū)與城市東部的主要通道。無論從商業(yè)功能還是交通功能上講，慶春路都是杭州市中心區(qū)十分重要的東西向城市主干道。市委、市政府為緩解杭城交通“兩難”、進(jìn)一步改善城市環(huán)境、提升城市品位，提出“一縱三橫”四條道路綜合整治的目標(biāo)及要求，為提高雨天行車的安全性，降低交通噪音、防止路面積水、改善道路環(huán)境，在慶春路整治中采用透水性瀝青混凝土面層。
2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計
透水路面按其排水方式可分為全透式路面和半透式(排水式) 路面。全透式要求面層、基層、墊層相應(yīng)具有良好的透水性能，并提供足夠的力學(xué)強(qiáng)度，才可以保證路面雨水迅速下滲至自然土基，起到透水性道路的真正作用，國外主要應(yīng)用于停車場、廣場、人行道及輕交通道路。半透式則僅要求上面層具有透水性能，下設(shè)隔水層，路表下滲水通過道路縱橫坡匯入盲溝、盲管進(jìn)行收集，接至雨水井。
慶春路作為老路改造工程，現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土與瀝青混凝土面層形式間隔分布，在加罩透水性瀝青混凝土面層時，由于原下層結(jié)構(gòu)均無透水性，因此，針對工程實際情況，僅加鋪透水性面層，設(shè)計為半透式路面。
設(shè)計時，對現(xiàn)狀水泥混凝土路面段適當(dāng)加高約10 cm ，采用5 cm AC-16 Ⅰ中粒式瀝青混凝土+ 5cm OGFC-13 透水瀝青混凝土進(jìn)行瀝青罩面；對瀝青路面段僅銑刨原結(jié)構(gòu)層中的細(xì)粒式瀝青面層，采用5 cm OGFC-13 透水瀝青混凝土重新進(jìn)行罩面。
半透式路面設(shè)計需重點考慮下滲水的排除和避免對下部結(jié)構(gòu)層的影響，因此，設(shè)計時，須在透水性面層下噴灑橡膠乳化瀝青隔水層，下層采用中粒式瀝青混凝土密級配結(jié)構(gòu)，并按照上面層的要求進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制平整度，保證排水迅速、通暢，避免因局部凹陷形成積水無法排除，引起下滲水對下部結(jié)構(gòu)層的破壞。在道路平石邊設(shè)置寬10 cm、深12 cm的盲溝(同道路縱坡) ，采用透水瀝青混凝土填筑，埋設(shè)內(nèi)徑5 cm 的盲管(采用鋼管打孔) 接入雨水口。盲溝周圍噴灑橡膠乳化瀝青，并鋪設(shè)改性油毛氈用以防水。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計詳見圖1 。
0 透水性瀝青混合料設(shè)計
透水性路面特有的多孔性對該混合料本身的力學(xué)強(qiáng)度有一定的影響，因此，為了保證混合料的多孔透水性和力學(xué)強(qiáng)度，關(guān)鍵就要選擇正確的材料與合理的混合料配合比。
3. 1 材料選擇
3. 1. 1 集料
透水性瀝青混合料集料間斷級配，粗集料含量大且粒徑單一，細(xì)集料含量少，結(jié)構(gòu)空隙率一般為18 %～22 % ，混合料的粗集料應(yīng)采用質(zhì)地堅硬，表面粗糙，形狀接近立方體，有良好的嵌擠能力的破碎集料，其技術(shù)要求見表1 。
細(xì)集料宜選用機(jī)制砂，如使用石屑時，宜采用與瀝青粘附性好的石灰?guī)r石屑，且不得含有泥土、雜物。
填料必須是由石灰石等堿性巖石磨細(xì)的礦粉，推薦采用消石灰或水泥部分或完全取代礦粉。
3. 1. 2 瀝青膠結(jié)料
配制透水性瀝青混合料應(yīng)采用高粘度改性瀝青。瀝青應(yīng)具有較小的針入度、較高的軟化點和粘度，應(yīng)有較好的抗裂性，避免瀝青面層低溫開裂。具體指標(biāo)見表2 。
3. 1. 3 纖維
配制透水性瀝青混合料應(yīng)摻加纖維穩(wěn)定劑提高混合料的瀝青用量，以提高混合料的耐久性能。
3. 2 混合料配合比設(shè)計
透水性瀝青混合料的配比應(yīng)根據(jù)混合料生產(chǎn)、運輸、抗磨耗飛散要求及目標(biāo)空隙率確定。配比設(shè)計應(yīng)按以下步驟進(jìn)行：
(1) 根據(jù)實際要求，選擇混合料的目標(biāo)空隙率。
(2) 選擇集料種類，其物理力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)符合防滑面層的相關(guān)規(guī)定。
(3) 選擇瀝青的種類，并根據(jù)瀝青與集料的粘附性，確定是否摻加抗剝落劑。
(4) 對現(xiàn)行規(guī)范中的防滑面層集料級配進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)空隙率與集料中粒徑在4. 75 mm 以下集料的質(zhì)量通過率的關(guān)系，確定其通過率范圍。
(5) 4. 75 mm 的通過率對混合料的空隙率和骨架嵌鎖結(jié)構(gòu)有很大影響，應(yīng)嚴(yán)格加以控制。設(shè)計時將粒徑4. 75 mm 以下集料的質(zhì)量通過率范圍等分成四部分，構(gòu)成四種集料級配。在相同瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)下(取5. 0 %) ，分別測定四種級配的透水性瀝青混合料的礦料間隙率VMA ，并繪出VMA 與粒徑4. 75mm 以下的集料的質(zhì)量通過率的關(guān)系圖。在圖中找出VMA的拐點，若該點的VMA 值大于17 %，則將與此拐點對應(yīng)的粒徑為4. 75 mm 集料的質(zhì)量通過率作為采用的級配值。所選用集料級配見表3 。
(6) 根據(jù)集料比表面積與瀝青膜厚的關(guān)系，確定最佳瀝青膜厚所需要的瀝青用量。對混合料進(jìn)行滴落試驗和磨耗試驗，繪出滴落損失率和集料磨耗損失率與瀝青用量的關(guān)系圖，確定最佳瀝青用量。
(7) 對混合料空隙率VV 和礦料間隙率VMA 進(jìn)行檢驗。若VMA小于17 %或者VV小于規(guī)定范圍，
則需重新調(diào)整級配。
(8) 對透水性瀝青混合料進(jìn)行各項性能試驗，包括馬歇爾穩(wěn)定度檢驗、殘留穩(wěn)定度試驗、劈裂試驗、老化試驗、車轍試驗及透水試驗。若性能指標(biāo)達(dá)不到要求，則需調(diào)整級配或改變結(jié)合料類型，檢測指標(biāo)見表4 。
4 拌制、運輸及攤鋪施工
(1) 正式拌制前，應(yīng)對確定的配合比和級配進(jìn)行室內(nèi)試拌與拌和機(jī)試拌，驗證最佳瀝青用量與混合料質(zhì)量指標(biāo)是否符合規(guī)定。試拌確定最佳用量后，拌和中應(yīng)嚴(yán)格按量稱取瀝青用量，瀝青用量在拌和過程中變化范圍不大于±0. 3 %。
(2) 瀝青混合料拌制時溫度宜在170 ℃～185 ℃。同時，應(yīng)通過試拌確定混合時間。
(3) 混合料運輸時間宜盡可能縮短，運輸過程中應(yīng)采取保溫措施，確保混合料攤鋪溫度不低于165 ℃。當(dāng)溫度低于160 ℃時，混合料應(yīng)廢棄。
(4) 排水瀝青下面應(yīng)鋪設(shè)封層防止?jié)B水。排水瀝青混合料攤鋪應(yīng)采用機(jī)械攤鋪，要求攤鋪平整，不宜人工修整，攤鋪速度應(yīng)控制在約3 m/ min ，攤鋪溫度宜控制在175 ℃～165 ℃。
(5) 碾壓時，壓路機(jī)距離攤鋪機(jī)不宜過長。初碾、二次碾壓宜選用10～12 t 滾筒式壓路機(jī)，終碾宜選用6～10 t 多輪式壓路機(jī)或8～15 t 膠輪式壓路機(jī)。碾壓應(yīng)采用靜壓方式，其方法與一般瀝青混凝土面層相同。初碾速度宜控制在2 km/ h ，溫度應(yīng)控制在160 ℃～140 ℃，復(fù)碾速度宜控制在3 km/ h ，終碾速度宜控制在2 km/ h ，溫度應(yīng)控制在90 ℃～70 ℃。
(6) 鋪筑面層時，需對透水管進(jìn)行保護(hù)，避免瀝青混合料堵塞透水管孔眼，確保透水性路面結(jié)構(gòu)中的雨水能順暢地排至透水管。兩側(cè)排水邊溝應(yīng)有足夠的坡度，確保排至邊溝的雨水能夠迅速排出。
(7) 瀝青混合料碾壓成型后，應(yīng)避免車輛進(jìn)入，直至終壓4 h 后或表面溫度低于50 ℃，且足夠堅硬后方可開放交通。
5 管理與養(yǎng)護(hù)
(1) 透水性瀝青混凝土面層質(zhì)量保證期為1 a ，期間須具備應(yīng)用同質(zhì)透水性瀝青混凝土材料用于及時養(yǎng)護(hù)維修的能力。
(2) 透水性瀝青混凝土面層道路養(yǎng)護(hù)應(yīng)注意及時清除路面存在的粘土類拋灑物，應(yīng)采用專門的沖洗和吸出設(shè)備，定期對路面積塵物質(zhì)進(jìn)行清除，以保證路面的空隙率。
(3) 透水性瀝青混凝土面層道路設(shè)計年限內(nèi)，應(yīng)嚴(yán)格控制道路開挖，5 a 內(nèi)禁止條帶形開挖。
(4) 透水性混凝土路面層道路應(yīng)避免發(fā)生可能導(dǎo)致隔水層被破壞的行為，如釘入、鉆孔等，如有發(fā)生，應(yīng)及時采取可靠修復(fù)措施。
(5) 盡可能避免導(dǎo)致空隙覆蓋或堵塞的行為，如路面熱熔性不透水交通標(biāo)志標(biāo)線的現(xiàn)場變換、堆放沙土、拌和混凝土等。
6 質(zhì)量驗收及檢測結(jié)果
為指導(dǎo)透水路面的施工，統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，杭州市建委組織各相關(guān)部門專家制定了《“一縱三橫”道路整治工程排水瀝青混凝土面層(OGFC) 技術(shù)規(guī)定(CJ S 0122005) 》。根據(jù)其技術(shù)要求，對透水性瀝青混合料進(jìn)行了研制，通過試驗段檢測后，調(diào)整確定混合料配合比，在工程中進(jìn)行鋪筑。應(yīng)用后的實測數(shù)據(jù)表明，路面空隙率為20 % ±2 % ，滲水系數(shù)在2 000ml/ 15 s 上下，遠(yuǎn)大于目標(biāo)的900 ml/ 15 s 的透水性能指標(biāo)。在經(jīng)受幾次大雨考驗后，透水性瀝青路面表面不存在水膜，未發(fā)生過雨大行車安全事故，至今路面平整、粗糙、堅實。
7 結(jié)語
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