高速公路大空隙排水降噪沥青路面施工工艺

高速公路大空隙排水降噪沥青路面施工工艺

何维

河南交通投资集团有限公司濮阳分公司

摘要：高速公路被誉为一个国家走向现代化的桥梁，是发展现代交通事业的必经之路。沥青路面是高速公路常用路面形式，沥青混凝土路面若排水降噪及抗滑性能良好，很大程度上可以提高行车的舒适性和安全性，同时，还可大幅降低噪音污染。为此，本文结合具体案例，在路面面层铺设时，采用空隙大的沥青混合料，并铺设防水性能良好的粘结层，可以起到很好的排水效果。

关键词：高速公路；大空隙；排水降噪；施工工艺

引言

随着社会经济的高速发展，我国公路网日益完善。至今，我国公路总里程535万公里左右，其中高速公路17.7万公里，在公路建设规模持续扩大的同时，公路养护任务也愈加繁重。目前来看，我国很多公路已步入了大中修阶段，如何提高路面使用性能将成为路面养护工作的重点。据大量实践及以往经验分析，随着公路通行时间的不断增长，路面使用性能便会逐年衰减，尤其是路面抗滑性能，若抗滑能力不足，将对车辆行驶安全造成很大影响，特别是在雨天，路表积水不断在轮迹带汇集，且很难快速排出，汽车行驶过程中极易出现水漂现象，为此，必须改善路面抗滑性能。大空隙排水沥青路面因其自身优异的性能在路面施工中得到了广泛应用及推广。排水沥青路面不仅可以满足路面安全驾车的需求，还可达到排水降噪的作用，但整体来讲，在我国高速公路养护工程中排水路面的相关研究还不够成熟，因此，开展大空隙排水降噪沥青路面应用研究具有十分重要的现实意义。

一、大空隙排水沥青混合料的概述

1950年起，国外一些国家便开始对透水路面进行了研究，大空隙沥青路面在1960年德国第一次修建成功，因为大空隙沥青路面抗滑性能优越，在雨雪等特殊天气条件下可保证飞机滑行的安全，因此在机场道面得到了应用，并逐步推广到公路路面进行使用。到了20世纪，排水路面由于其排水降噪性能良好，在欧洲多个国家得到了应用及大力推广。

作为一种骨架空隙型结构，排水降噪沥青混凝土路面空隙大且多，雨天条件下，路面雨水可迅速排出，保证路面无积水，同时，不会产生水雾、水漂等问题，大幅提升了汽车行驶的安全性。

由于大空隙排水沥青混合料内部结构空隙率大，其排水降噪性能良好，若空隙率不足，势必会影响路面的排水能力，无法及时将雨水排出，从而损坏路面。伴随空隙率的持续增大，路面排水性能也会越来越好，但是空隙率过大的情况下，必定会影响沥青结合料和集料间的粘结效果，出现松散等问题，不利于路面结构稳定，因此，需要合理控制空隙率，通常设置在18%-22%。

以大量工程实践为依据，大空隙率沥青混合料在计算其空隙率时，往往采用两种方法，即塑封法、体积法，混合料的毛体积相对密度可通过塑封法计算，而理论最大相对密度则可通过体积法计算获取，具体可按下式分析。

其中，空隙率可由VV表示；

      混合料毛体积相对密度可由ρ表示；

       混合料理论最大相对密度可由ρmax表示。

二、工程概况

某高速公路工程为双向6车道，是连接两地的重要交通要道。近年来，随着交通量的不断加大，路面出现了不同程度的病害问题，同时为缓解交通压力，决定进行扩建改造施工。由双向6车道改建为双向8车道，试验段选择在旧路处治段，全长1000m，起讫桩号为K4+800~K5+800，经实地勘察可知，试验段属于高速公路严重积水段，为避免路表积水，快速排出雨水，决定重新铺筑大空隙排水降噪沥青混合料进行路面处理。

三、原路面性能要求

排水沥青路面预防性养护中采用渗透性树脂砂浆时，需提前详细调查原路面的实际情况，由于渗透性树脂砂浆仅能作为养护层使用，因此，对原路面具有一定要求，主要包括以下几点：

第一，路面平整性较好，不存在面积较大的损害。渗透性树脂砂浆结构层厚度较小，想要调整路面平整度基本上无法实现，因此，施工前，应保证原路面具有较好的平整度，不得出现坑槽等严重病害。若存在严重病害，需提前进行铣刨重铺处治。

第二，路面使用性能较好，不得大幅度下降。一般情况下，渗透性树脂砂浆结构层厚度较小，在5mm左右，且蓄水能力不强，若排水沥青路面排水性能很差，那么，必定会影响整体养护成效。因此，必须保证路面排水性能良好。

第三，路面洁净、干燥。施工前，需清理干净路面杂物，确保路面干燥。若路面水分过大，必将对渗透性树脂粘层的固化反应不利，甚至出现层间粘结效果下降。

四、大空隙排水降噪沥青路面施工工艺流程

按照施工规定，需要规范施工流程，渗透性树脂砂浆养护施工流程为原路面处理—粘层洒布—拌和—摊铺—碾压及开放交通。施工技术要点如下：

1、原路面处理。本工程属于养护工程，渗透性树脂砂浆层施工前，需清理干净原路面，必要情况下，可通过水冲刷路面，并及时吹干路面，避免影响粘层材料质量。

2、粘层洒布。根据上述性能分析，两种不同渗透性树脂结合料性能相差不大，且均可满足在规定要求。但总体来讲，与SC渗透性树脂相比，FS渗透性树脂的可操时间更短，固化反应快，若机械化施工不够成熟，很难达到一次性大规模拌和施工，需分若干次完成拌和、摊铺施工，这种情况下，将加大施工难度，甚至会对施工进度造成不利影响。基于此，综合分析之下，决定采用SC渗透性树脂砂浆用于施工。粘结层施工时，采取人工涂刷的方式，整个涂刷环节，做好接头处理，不得重复性涂刷。

3、拌和。按照配合比设计，均匀配置SC渗透性树脂材料，并均匀拌合。拌和后，需马上使用，放置时间不宜过长。如时间过长，会增加渗透性树脂砂浆的粘度，导致可操作性下降。为此，在常温条件下，可通过拌合锅合理搅拌。

4、摊铺。完成拌和后，渗透性树脂结合料具有较小粘度，但其流动性过大，这种情况下，需将材料倒于路面进行二次搅拌，从而保证集料表面均匀裹覆渗透性树脂结合料。摊铺施工时，为确保摊铺效果，需提前将标高指示物设于路面两端，施工时，保证摊铺速度均匀，若局部路面摊铺不均，需及时处理。

5、碾压及开放交通。完成上述施工作业后，当渗透性树脂砂浆粘度达到规定要求，集料呈拉丝状时，方可碾压。碾压时，可采用胶轮压路机，或者是平板夯设备，若采用胶轮压路机，可保证集料稳固，碾压接触面较大，从而提高路面的粘结效果。在平板夯使用中，可在4遍左右控制碾压遍数，碾压施工前，应将隔离纸设于路面之上，避免碾压设备与渗透性树脂砂浆结合料出现粘结。若路面强度达不到要求，且未固化，严禁开放交通。具体开放交通时间，需要根据路面养护具体情况而确定。一般来讲，碾压完成后养护时间在6h以上，且达到一定强度要求，才可开放交通。

五、大空隙排水降噪沥青路面质量检测分析

施工养护后，为了保证路面施工效果，决定对渗透性树脂砂浆养护层的抗滑性能、排水性能等进行质量检测分析，结果如下：

1、抗滑性能质量检测结果。采用摆式摩擦系数仪进行抗滑性能检测，通过对比原路面和工后路面的摆式摩擦系数值，经检测，原路面BPN值为60，养护工后检测PBN值为73，可达到规定要求，具有良好的抗滑性能。

2、排水性能质量检测结果。作为排水沥青路面的重要功能，排水性能十分关键。排水沥青路面属于大空隙结构，雨水可以由路表渗透到排水功能层，同时，雨水经横坡也可从路面排出，由于其排水性能良好，可以避免路表积水，保障行车安全。采用渗水仪检测，原路面渗水系数为5512ml/min，检测后，渗水系数为6521ml/min，表明渗透性树脂砂浆结合料具有良好的排水性能。

3、噪声水平评价分析结果。为了验证大空隙排水降噪沥青路面采用渗透性树脂砂浆后的降噪效果，进行了现场试验。在试验测试中，主要采用两种方法，其一，在交通管制的条件下，在管制区域与车流相近位置设置测试点，通过声级计当中最大声压级分贝值进行分析，从而获取车辆通行过程中所产生的噪声是否会对周围环境造成不利影响，并进行评价分析。其二，车内噪声法，即按照现行规定要求，在车辆匀速前行过程中，检测车内的噪声大小。根据噪声测试结果显示，在管制测区内，当车速为40km/h时，普通沥青混凝土路面的噪声值为93.1dB（A），排水降噪沥青路面的噪声值为85dB（A），噪声值降低了8.1dB（A）；当车速为60时，普通沥青混凝土路面的噪声值为98dB（A），排水降噪沥青路面的噪声值为89dB（A），噪声值降低了9dB（A）。在车内噪声法测试中，当车速为80km/h时，普通沥青混凝土路面的噪声值为63dB（A），排水降噪沥青路面的噪声值为62dB（A），噪声值降低了1dB（A）；当车速为120km/h时，普通沥青混凝土路面的噪声值为69dB（A），排水降噪沥青路面的噪声值为68.1dB（A），噪声值降低了0.9dB（A）。由此可见，在车外噪声测试中，排水降噪沥青路面的噪声明显小于普通沥青混凝土路面，且随着车速的增加，降噪效果越好。在车内噪声测试中，两种路面的噪声大小相差很小，但整体来讲，排水降噪沥青路面的降噪效果显著。

六、结束语

综上所述，作为排水沥青路面养护层的胶结材料，渗透性树脂具有良好的应用优势，其特点为粘结性能及流动性能好，对交通干扰小，可快速开放交通，同时对于老化沥青，渗透性树脂材料具有一定的还原性等。将其用于沥青路面施工，可有效改善路面使用性能，延长工程使用寿命。

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