排水沥青（精选9篇）
排水沥青 篇1
排水性沥青路面在国内的研究与应用处于起步阶段。由于排水性沥青路面是一种开级配的大空隙结构,从目前国内外的技术现状看,要保证其强度、抗飞散、抗水损坏和车辙、耐久性等各方面性能,采用高粘度改性沥青都是相对理想的解决方案[1,2]。
2005年,江苏省结合江苏省交通科学研究计划项目《排水性沥青路面应用技术研究》在盐城—南通高速公路修筑了单幅17 km排水性沥青路面。经过近3年时间的跟踪观测,目前路面结构和排水功能状况均良好,这为我国排水沥青路面的推广应用提供了优良素材[3]。
2008年7月,江苏省高速公路建设指挥部在宁杭高速(二期)修筑双幅六车道约20 km的排水性沥青路面,此为目前我国最大的排水沥青路面铺装工程。
本文以宁杭高速(二期)排水性沥青路面确定高粘度改性沥青方案的相关试验和经济性分析,对我国排水沥青路面适用的沥青方案进行探讨。
1 高粘度改性沥青的主要指标要求
高粘度改性沥青的效果目前主要通过高的绝对粘度和软化点两个指标来体现,其具体指标要求可以参照表1所列要求[2,4]。
2 高粘度改性沥青的实现途径
目前,市场上得到高粘度改性沥青的渠道主要有两种:1)沥青工厂改性好的成品高粘度改性沥青,目前国内外较大的改性沥青厂商均有相关产品,如壳牌、SK,我国的兰亭高科、广州路翔等。2)使用一些外加的高粘度改性剂,使用时于现场自行外加投放于基质沥青中。目前,这种高粘度改性剂既有国外的,如日本大有公司的TPS改性剂;也有国产的,如RST改性剂。对外加剂使用的基质沥青,则既可以是普通石油沥青,如我国高速公路常用的A级70号;也可以是已经经过一次改性的普通改性沥青,如常用的SBS改性沥青。需要特别指出的是,不同基质沥青与高粘度沥青外加剂之间的配伍性有时差异较大,必须通过试验验证确认其可靠性[2]。
为得到宁杭高速排水沥青路面适用的高粘度改性沥青,对各种方案进行了试验对比,然后结合经济分析综合确定最终方案。
3 不同高粘度改性沥青方案的指标情况和技术分析
3.1 TPS外加剂的情况
本项目使用日本大有公司的TPS改性剂,TPS是以热塑性橡胶为主要成分,颗粒状(2 mm～3 mm),颜色为淡黄色,密度为1.0 g/cm3左右。交通部公路科学研究所在西部项目《山区公路沥青面层排水技术的研究》和江苏省交通厅科技计划项目《排水性沥青路面应用技术研究》曾对该改性剂进行过系列试验研究,并在重庆渝邻高速和江苏盐通高速铺筑实体工程[1,2]。
分别采用两种70号沥青和三种SBS改性沥青进行配伍性试验,基质沥青指标分别满足A级70号和SBS(I-D类)相关技术要求。试验指标主要以掺配TPS后60 ℃动力粘度和软化点为主,动力粘度较高时,进行高温(175 ℃)的布氏粘度试验,以核实其施工性能[2](见表2)。
不同基质沥青种类成品高粘度改性沥青指标的差异反映了基质沥青与改性剂的配伍性。以本组试验结果为例,CPC 70号为基质沥青加工的SBS改性沥青,在与TPS改性剂的配伍性上与其他改性沥青品种差距较大,说明其不适合用于与TPS的改性。
从动力粘度指标看,基质沥青为70号的掺量比例为12∶88时虽满足基本要求,但刚刚达标,宜增加掺量到14∶86。而配比为8∶92的SBS基质沥青方案中有三种SBS改性沥青的动力粘度指标在20万Pa·s以上,远高于50 000 Pa·s的基本要求,技术指标可靠性高。
此外,即便60 ℃动力粘度较高的高粘度改性沥青,其高温旋转粘度并不高,说明这些高粘度沥青方案不存在由于粘度过高导致的施工和易性下降问题。
3.2 成品高粘度改性沥青
本项目共检验成品高粘度改性沥青两种,分别为兰亭高科和江阴沥青公司提供的样品。其指标见表3。
两种成品高粘度改性沥青的动力粘度均在20万Pa·s以上,能够较好的保证技术可靠性。特别是兰亭高科的成品高粘度改性沥青,其动力粘度大于30万Pa·s,且厂家可根据需要通过配制技术实现绝对粘度的更高水平,说明部分国产改性沥青厂商已经掌握高粘度改性沥青的主要生产技术。
3.3 关于相容性的技术考虑
对使用TPS改性剂的方案,外加方法为混合料拌和过程中的干投,TPS改性剂依靠集料的高温剪切作用迅速分散和熔融,不存在改性剂与基质沥青由于相容性导致的储存管理问题。
使用成品高粘度改性沥青必须考虑其改性剂与基质沥青的相容性问题:首先要进行离析试验检验其相容性,其次要根据其相容性情况采取各种措施实现改性沥青进场后的尽快使用,时间较长时必须采取保温存储、循环搅拌等措施,并在使用前再次检测其指标。
4 经济分析
根据前述满足技术指标要求的成品高粘度改性沥青方案,主要考虑不同沥青方案直接的材料成本[5],对各种方案进行经济分析。
从分析结果看出,经济性最好的是使用国产成品高粘度改性沥青,且其技术指标亦较好。但鉴于宁杭高速项目现场沥青存储设施未考虑专门的成品高粘度改性沥青稳定性问题,且国产成品高粘度改性沥青用于排水沥青路面尚缺少工程实践,本项目暂未采纳该方案。
对使用TPS外加剂的方案,由于TPS价格昂贵,比例有所增加其材料成本即上升较快。由于使用70号基本上要采用14∶86的技术方案,而其每吨高粘度改性沥青单价达到1万余元。相比之下,8∶92的SBS基质沥青方案不足9 000元。综合前述试验结果,无论从技术指标还是材料成本方面的对比分析,使用SBS改性沥青、添加较低剂量的TPS改性剂都是更合理的技术方案。
另据了解,国内同类改性剂的价格约为TPS改性剂的50%～70%左右,则其每吨高粘度改性沥青(SBS方案)折算单价约为8 000元左右。
最后,从技术和经济以及运输便捷等角度考虑,采用通沙SBS(SK基质沥青)+8%TPS改性剂作为本项目最终采用的高粘度改性沥青方案。
5 结语
1)通过对TPS改性剂与不同种类基质沥青的配伍性试验,结合经济分析和既有应用经验,确定宁杭高速(二期)排水沥青路面的高粘度沥青采用通沙SBS改性沥青+TPS(92∶8)的技术方案。2)对确定的高粘度沥青组成的混合料进行了水稳定性和高温稳定性等性能验证,其结果能够较好的满足排水性沥青混合料技术要求。3)从国内外的技术和产品现状来看,国产成品高粘度改性沥青价格优势明显,室内试验指标亦能达到较好水平,应择机加强其在排水沥青路面铺装工程中的实践应用,检验其实际路用性能。4)国外高粘度改性剂价格昂贵,不利于排水路面的大面积推广应用。建议加强国产高粘度沥青外加改性剂的开发应用,以降低成本。5)外加改性剂不必担心高粘度改性沥青的储存稳定性等使用问题,但也存在添加控制较为麻烦的问题,宁杭高速项目专门为此准备了自动化的风送颗粒添加装置,取得了较好效果。
参考文献
[1]江苏省高速公路建设指挥部.排水性沥青路面应用技术研究总报告[R].2006.
[2]交通部公路科学研究院.山区公路沥青面层排水技术的研究总报告[R].2004.
[3]钱国超,刘清泉,曹东伟,等.排水性沥青路面技术在盐通高速公路上的应用与创新[J].公路交通科技(应用技术版),2006(10):52-56.
[4]日本道路协会.排水性铺装技术指南(案)[M].东京:丸善株式会社,1996.
[5]陈文震,汪宽平.盐通高速公路排水路面价格对比分析[J].公路交通科技,2000(10):43-44.
排水沥青 篇2
排水性沥青路面是一种骨架嵌挤多孔结构的.开级配沥青路面,具有排水,降噪.抗肴的性能.其施工工艺与普通沥青混凝土路面有着很大的区别,本文将在拌和;运输、摊铺、压实等方面对排水性沥青路面的施工技术加以讨论.
作 者：隋园园 梁高培 赵文姣 作者单位：隋园园(陕西交通职业技术学院,西安,710018)
梁高培(陕西省公路局,西安,710068)
赵文姣(陕西省交通建设集团公司,西安,710075)
排水沥青 篇3
1 排水路面的渗流分析
排水性沥青混合料是典型的大孔隙材料, 孔隙的形状、大小及其分布情况非常复杂, 孔隙渗流情况很难直接表征, 但可从宏观表现来找寻其规律性, 其路面结构示意图如图1所示[3]。
由于排水路面的厚度较薄, 底部不透水, 水分只能在排水层内蓄积渗透, 而大空隙率结构具有显著的雨水入渗和横向渗流排水能力。因此, 路面降雨在浸润路表之后可以快速进入表层空隙, 在空隙当中作不稳定运移, 并逐步填充表部各空隙, 此时渗入水与空气相混杂形成非饱和渗流, 并在重力势能的作用下浸润锋面逐渐下移。当排水层内入渗锋面向下推移至排水层的不透水底面时, 开始形成层内水流蓄积, 并且随着降雨的继续, 雨水不断地沿竖向向排水层底渗透蓄积, 当蓄积高度达到排水混合料连通空隙的最小高度时, 就开始在排水层中横向流动, 形成饱和水的横向渗流。如果降雨强度小于排水表层的渗流强度, 雨水将全部通过排水层的竖向和横向渗流排出路面体。此时, 随着饱和渗流水的浸润线不断上移, 其横向渗流排水的能力在逐渐增加, 当竖向入渗量与横向渗流排水能力接近时, 渗流浸润线将保持稳定不再上移, 而当降雨强度下降时则渗流浸润线将不断降低, 直至其排水能力与入渗强度再次达到平衡。如果降雨强度大于排水表层的渗流强度, 则排水表层会达到饱和, 出现路表径流, 形成路面水膜。
值得注意的是, 由于排水性路面的排水表层内部为连通整体, 路表即使形成水膜, 在车辆动荷载作用下也会通过连通孔隙挤压卸除, 从而保证轮胎与地面的接触。因此, 排水性沥青路面即便形成表面径流, 其抗滑安全性能也比普通的密级配沥青路面要好很多, 使用性能优于一般路面。而且在同样的极端降雨强度下, 排水性路面由于部分水分渗流排水, 因而所形成的表面径流也要比一般路面薄, 基于这些因素, 排水性路面的排水功效和使用品质是明显优于密级配路面的[4]。但保证其具有合适的水膜厚度也是排水性路面进行功能设计要考虑的重要方面, 可作为排水系统设计的关键指标之一。
2 排水路面的排水设计指标及方法
2.1 排水路面表层排水设计的控制指标
(1) 路表积水水膜厚度控制
对于排水性沥青表面层, 其适应的安全行车的极限水膜厚度要远大于密级配的沥青抗滑表层, 但对于高速公路等行车速度极大的路面而言, 雨天的降水还是会造成抗滑系数降低, 如果有水膜存在, 则抗滑系数将进一步下降。尽管不一定会出现车轮滑水, 但水膜对车轮的浮力作用将明显降低车辆的操控稳定性, 加大刹车距离, 从而影响行车安全。因此, 应根据道路的安全性要求, 合理地选择结构构造, 保证路面尽量不出现水膜或控制水膜厚度较小。由径流量、渗流长度、渗流坡度等指标间的关系可以计算径流形成的水膜厚度[5]。
对于不同性质的路面, 其要求的安全水膜厚度要求是不同的, 建议按照一半水出现轮侧溅出、一半水以挤入排水层进行考虑较符合路面行车的实际情况, 所获取的安全行车水膜也相对较安全。路表积水水膜厚度指标的控制应以车辆轮迹带水膜厚度不超出临界水膜厚度为标准。
(2) 排水层的退水时间
降雨停止后, 排水层内的潜水逐渐降低, 需控制排水层内水分退除时间, 减少材料的浸泡时间。因此, 排水表层设计的目标是如何更快地排出渗入路面内部的降水, 对排水表层的退水时间进行控制。AASHTO中将路面的排水质量和时间作了规定, 具体见表1。排水性路面内部的排水退除, 应尽量按2h的退水时间作为设计的标准, 但考虑保证沥青混合料的耐久性, 也不宜过大地增加材料的渗透系数, 可按不低于良的等级进行设计控制。
(3) 排水附属设施的设计泄水能力
一般在公路中使用较多的是明沟或暗沟的排水型式, 各种不同的附属设施构造将直接影响路面的排水行车安全。其中, 明沟主要按明渠流来进行计算, 暗沟则一般采用大渗透能力的粒料, 按盲沟进行泄水能力的设计控制。对于路肩形式的排水明沟, 由于排水表层不铺筑到中面层边缘, 其边缘泄水采取直接从中面层表面漫流来实现, 该种情况的排水层排水能力较强, 对排水明边沟的设计泄水能力只要按照《公路排水设计规范》的规定要求即可。当排水层的边缘直接接入排水明沟, 要求排水明沟的水深尽量不超出排水层底部, 否则将明显影响排水层的排水能力。对于路肩形式的排水盲沟, 如果路面边缘设置拦水埂等阻水设施, 则路面汇集的水将全部需要由盲沟排除, 应通过计算流量来控制盲沟尺寸设计, 集水盲沟的材料应根据渗透系数来选择。
2.2 排水路面表层排水的设计方法
排水路面降水的排除过程是由雨水入渗排水层开始, 在路面内部或表面形成横向渗流和表面径流流入集水沟、集水管等排出路基。由于各部分的排水特性存在差异, 需要分别进行各阶段的排水设计, 主要包括确定路表水入渗率、排水系统排水能力设计、路表水膜厚度检验和排水表层退水时间检验。
在通过收集道路工程当地的降雨、水力水文和路面设计等资料基础上, 可以确定路面表层的空隙率和渗透系数, 并根据竖向渗透系数确定入渗率, 最终在排水表层退水时间中对这些参数进行验证和调整[6]。根据路表水入渗率可以确定进入排水表层的水量, 进而进行路面内部排水系统的排水能力设计, 确定路面内部排水系统所需的各附属设施的结构尺寸, 包括集水沟的宽度和渗透系数、PVC集水管管径大小和管的数量。路表水膜的存在以表面出现径流为依据, 若局部有径流时计算所得的hmax超出层厚h, 则应计算轮迹带对应位置的漫流流量, 以估算其水膜厚度, 临界水膜厚度可结合设计行车速度进行计算。排水层退水时间的检验是考核排水层排水路径及边界条件对泄水能力的影响。当车道较多、路面单侧排水总宽度过大时, 退水时间一般不能处于优等状态, 采用较细的排水混合料也会造成排水渗流能力下降。因此, 在有条件的情况下考虑通过改善材料空隙情况来实现优等要求, 或通过设置路中部位的纵向渗沟来改善本项指标。设计检验的水膜厚度如果不能满足要求, 则应考虑对全宽的路面在中间部位设置排水层下的纵向排水大空隙的渗沟, 并通过一定间隔的横向渗沟联结到路侧边的排水设施。
根据以上分析可以确定排水性沥青路面的排水系统设计步骤:
(1) 收集路面结构和降雨资料, 拟定排水表层的厚度、空隙率、渗透系数等参数, 初步确定排水层的铺筑宽度;
(2) 进行降雨强度的观测资料的获取与分析计算, 或者依据标准强度等值线图进行转换计算;
(3) 依据透水性沥青路面的径流系数进行设计径流量计算;
(4) 根据路肩结构类型判断排水形式, 拟定合理尺寸、选择合适材料;
(5) 进行集水井或集水管的间距设置、断面泄水能力检验, 检验集水沟的断面尺寸和泄水能力;
(6) 进行饱和入渗强度计算, 判断是否出现表面径流;
(7) 根据不同排水构造形式, 计算路表径流大小;
(8) 确定轮迹带路表水膜厚度, 进行路表临界水膜计算, 检验水膜行车安全性, 如不符合要求则重新选取排水层设计参数, 直至达到临界安全要求;
(9) 根据路面结构参数计算排水层退水时间, 以判定排水层的拟定参数是否符合要求, 如不符合要求, 则重新选取排水层设计参数, 直至达到设计标准;
(10) 按照内部渗流计算方法确定表层内部排水状况, 根据渗流量大小进行内部排水系统各附属设施的设计, 包括集水沟的宽度、深度、集水管开孔面积、集水管管径等参数[7]。
需要说明的是, 在进行排水性沥青路面排水系统设计时, 首先应依据我国现行的《公路排水设计规范 (JTJ018) 》进行雨强和设计流量的计算;其次, 进行各种排水设施的设计计算也应以规范的方法为依据;在此基础之上, 才能开展具体排水层饱和入渗强度计算、路表径流量计算及路面水膜厚度估算等工作, 并进一步满足排水路面的设计功能要求。
3 排水系统结构设计
为验证排水性沥青路面在道路工程中的应用效果, 在南京某高速公路进行了排水性沥青路面试验段的应用探索。因此, 工程设计中将原来的密级配沥青混凝土路面改变为设置排水性表面层的排水路面。从道路工程建设经济性角度来看, 只需要对原设计方案进行局部修改, 将表层进行替换及降低边部明沟的进水高度, 基本不涉及原路基路面工程设计的总体变化。但排水降噪沥青路面的路面排水过程相当于在中面层顶面、上面层内部横向排除, 因此必须对原有路面结构和排水设计进行调整, 具体工程改进内容包括面层混合料调整 (将AK-13换成PAC-13) 、中面层表面设置防水性粘结封层、排水结构构造调整。由于工程试验段内包含道路和桥梁, 因此其排水系统也应分别进行调整。
3.1 路表排水系统的调整
结合原路表排水方案, 排水降噪沥青路面排水系统需进行如下调整:填方段将路肩标高调整到中面层边沿标高以下1cm, 保证雨水在排水性路面内部能够横向自流到路肩外;挖方段将路堑水沟顶面标高调整到中面层边沿标高下1cm, 保证雨水在排水性沥青路面内部能够横向自流到路堑外;超高段将中央分隔带排水沟混凝土盖板顶面标高调整到中面层边沿标高下1cm, 使得雨水沿超高方向流入排水沟中。
为了使沟渠不致产生泥沙淤积, 设计时应保证沟渠内的水流具有一定的流速。沟渠的容许最小流速Vmin (m/s) 同水中所含土质沉淀所容许的淤泥有关, 一般可以按如下的经验公式计算:
式中:α—与水中含土粒径有关的系数;
R—水力半径, m。
降雨达到稳定时, 降雨强度W与单位宽度的排水沟横断面流量q相等, 可根据均匀渗流流量公式Q=k A来设计排水沟的尺寸。因此, 结合原路面表面排水方案, 对路肩部浅碟形排水明沟结构进行了设计调整, 如图2所示。排水性沥青路面路表排水系统调整方案:将路肩浅碟形混凝土槽的内侧下降4cm至表面层底面以下, 保证雨水渗入到排水性表层后能够横向汇入浅碟形排水明沟并集中排出路肩部位。浅碟形混凝土槽内侧 (靠路面侧) 上口比中面层表面低约0.5cm, 在进行中面层表面防水性粘结封层施工时用防水材料将混凝土槽块与中面层接缝封盖防渗。
3.2 桥面排水系统的调整
桥面上有两种排水孔, 一种是穿透水泥混凝土防撞墙的侧向方形排水孔;另一种是穿透桥面板的垂直圆形排水孔。对于这两种桥面排水方式, 为了增加排水效率, 在排水降噪沥青路面铺装边侧可设置10cm宽的导水槽。导水槽可在上面层施工时完成, 即:同样尺寸木块设在防撞墙旁边, 摊铺碾压后把木块抽出即可形成导水槽, 如图3所示。施工时要注意木条码放整齐, 并涂刷植物油, 以便于木条抽出, 边角出现破坏后需及时更换新的木条。
4 结束语
排水路面采用大空隙沥青混合料作表层使雨天渗入到排水功能层内的水横向排除到路面结构以外, 即使雨量较大在路表形成水膜也能保证轮胎与地面的接触, 其排水功效和使用品质是明显优于密级配路面。在排水路面表层排水设计中, 重点考虑路表积水水膜厚度、排水层的退水时间、排水附属设施的泄水能力等三个重点指标, 依此提炼排水路面表层排水的设计方法。按照合理的设计方法对排水路面进行排水设计, 可以确保排水设施的排水能力满足要求。
摘要：相比传统密实型沥青路面, 排水路面具有许多显著的优点, 可较好地解决当前道路面临的诸多问题。在对排水路面排水过程分析的基础上, 指出排水路面表层排水设计的控制指标, 总结排水路面表层排水的设计方法, 并对工程试验段的路面和桥面排水构造进行设计调整。
关键词：排水路面,渗流,设计指标,结构设计
参考文献
[1]吕伟民.排水性沥青路面技术的进步与发展[J].上海公路, 2010 (2) :1-6.
[2]唐健娟.排水性沥青路面技术应用研究[J].城市道桥与防洪, 2013 (12) :179-181.
[3]张璠, 杨军, 卞凤兰.排水性沥青路面的排水功能设计与实践[J].中外公路, 2009, 29 (6) :101-103.
[4]张宇明.谈排水性沥青路面结构设计[J].交通标准化, 2011 (13) :69-71.
[5]马翔, 倪富健, 李强.排水面层渗流模型及参数[J].东南大学学报 (自然科学版) , 2014, 44 (2) :381-385.
[6]但汉成, 李亮, 杨小礼, 等.基于渗流理论的沥青路面渗入率计算与分析[J].中南大学学报 (自然科学版) , 2010, 41 (2) :742-748.
排水沥青 篇4
[摘要]当前我国社会经济快速发展，公路是其重要组成部分。沥青混凝土是我国公路建设中的主要材料，该种路面的排水一直是建设中的重点。本文通过对我国当前沥青路面结构设计现状进行研究，分析其中沥青路面排水设计中存在的问题，对解决办法和改进策略进行探讨，提高OGFC排水性沥青路面的施工技术。
[关键词]OGFC排水性沥青；混凝土路面；施工技术
文章编号：2095-4085（2015）07-0074-02
沥青混凝土路面设计主要包括材料选择，混合料配合比、排水系统和路肩加固等内容，其中排水系统施工技术是沥青混凝土路面施工的重要部分，本文通过对我国当前多种排水性沥青混凝土路施工经验进行分析，提出具体对策，提高OGFC（开级配沥青靡耗层）排水性排水性沥青路面的施工技术。
1.排水性沥青路面概述
透水沥青路面又称排水性沥青路面，其是一种新型沥青混凝土面层，沥青混合料是依照嵌挤原理进行配置，目的是将单一沥青碎石构建为骨架一空隙结构，以此保证路面压实后有20%左右的空隙率，使混合料内部能够形成排水通道。大空隙沥青混合料时排水沥青路面的表层，降雨很容易渗入排水沥青路面内部，并通过排水通道横向排出，达到有效消除路表水膜的效果。排水沥青路面优点众多，噪声低、高抗滑，可以显著提高雨天行车安全性。
2.施工原材料分析
提高OGFC排水性沥青路面的施工技术，必须对其施工原材料进行分析。原材料选取是否合适是提高施工技术的核心。在我国当前排水性沥青路面施工过程中，细集料、粗集料、高粘性沥青与矿粉是施工过程中所用原材料的主要部分，因此，有必要对这几种施工原材料着重进行分析。
2.1细集料
排水性沥青混凝土路面中常用的集料包括天然砂、人工砂、乱石、碎石等，在以上各种沥青混合料中，粒径小于2.36mm的被称为细集料，山砂与河砂是天然砂的主要部分，天然砂中的河砂洁净且质地坚硬，是混凝土配制的理想材料。一般而言，人工砂棱角、细粉、片状颗粒较多，性质优异但制作成本高，人工砂的具体规格是2±1.5mm。排水性沥青混凝土路面对常用集料的具体要求为：泥沙含量的技术指标要求不大于3%；视密度的技术指标要求不小于2.5g/cm3；3g/cm3为测试细集料视密度取值；砂含量要求不小于60%。
2.2粗集料
在沥青混合料中，粒径>2.36mm以上的碎石、砾石、矿渣等称为粗集料；排水性沥青路面必须依照国家规定，以具体施工情况为根据，选择合适的粗集料，做到具体问题具体分析，所选粗集料质量与规格必须做到与国家规定相符。
2.3沥青
沥青是排水性沥青混凝土路面施工的主要材料，排水性沥青混凝土路面要求所选沥青必须具备高粘度抗老化与耐久长特点。沥青选择应根据具体施工需要进行选择。低标号、稠度大的沥青是基质沥青首选，这种沥青可以使混合料间的拥有较强的粘接力。
2.4矿粉
矿粉作为排水性沥青混凝土路面施工的重要材料，其地位不言而喻，充当填料是矿粉的主要作用，相对而言，矿粉在排水性沥青混凝土路面施工中用量不多，比例较小，但作为重要的填料必须进行重视，对于矿粉选择也应依照国家标准，根据具体施工情况进行选择。
3.施工技术分析
建设高质量的排水性沥青混凝土路面，必须采用先进的技术，为施工提供技术保障。一般而言，排水性沥青混凝土路面施工技术主要包括以下三个方面。
3.1摊铺技术
排水性沥青混凝土路面必须保证施工材料的完整性，摊铺机在摊铺过程中，可能会对施工原材料完整性造成破坏，这主要是夯锤振动作用导致的，因此必须重视摊铺技术。夯锤有主夯锤与副夯锤，研究显示，当主夯锤振幅取5mm，副夯锤振幅取6mm时，可以最大程度上减少夯锤的振动，保证施工材料的完整性，但是由于具体施工情况与施工条件不同，对于夯锤振幅选择应以具体情况为准。此外对路面施工环境进行合理调整是使用摊铺机前必须进行的工作，具体内容有：摊铺机不了器内的旋转料应大约低于混合料三分之二；对温度进行测量，保证适宜的摊铺温度。摊铺工作人员应当谨慎操作，注意安全，避免路面起伏，保证摊铺质量，提高工作效率。
3.2碾压技术
碾压是OGFC沥青混凝土路面施工的重要工序，在初压与复压的碾压阶段必须避免沥青混凝土路面空隙堵塞，因此切忌使用胶轮压路机。初压与复压阶段采用刚性碾压可以保证路面的空隙率。此外，在碾压过程中应坚决避免使用振动。终压阶段必须提高混合料的稳定性，因此可以选择胶轮压路机进行碾压，有利于消除轮迹。碾压OGFC沥青混凝土路面必须将碾压机械吨位、遍数、碾压温度控制在合理范围，避免出现压实超密或厚度不足现象，一般而言，碾压遍数以2遍为宜，碾压温度与碾压机械吨位应根据具体施工情况进行选择。
3.3搅和技术
设备、湿度、周期与改性剂是影响搅合的主要因素，间歇式拌和机是搅和常用的设备。搅和应当根据具体施工情况进行材料拌合，保证准确适当，OG―FC沥青混凝土路面施工对配合集料的含水量具有一定要求，在搅和过程中应注意控制湿度。如果集料湿度相差过大，则应首先对湿度进行调整，待湿度适宜，再行搅拌，以具体路面施工情况设置搅和周期，一般施工中对搅和周期的要求为：9秒干拌，44秒湿拌，2秒的上下浮动。实际施工混合料拌合、改性剂投放应以具体施工情况为准。
4.结语
排水沥青 篇5
关键词：路面结构,排水性沥青路面,排水功能,防水性粘结封层,排水计算
1 概述
我国高等级公路沥青路面表面层主要为密实抗滑层, 路面排水以表面径流形式实现。路表径流所形成的水膜很容易引起水漂、眩光、水溅, 影响行车安全;车轮真空作用引起的水雾也会降低雨天行车能见度, 导致行车安全性下降[1]。设有大空隙率沥青混合料表层的排水性沥青路面 (Porous Asphalt Pavement) 不仅可改善行车安全性, 还能改善行车环境, 受到了众多国家的重视、研究和应用, 尤其在美国、日本等高速公路中得到了非常广泛的使用。不过各国的研究目的不尽相同, 有的为加强排水、提高路面抗滑性能以保证行车安全性, 有的为降低交通噪声以提高环境质量, 因此对技术标准的研究与要求也有一定差别。我国公路部门对排水性沥青路面的研究着重于前者, 本文结合高速公路设置排水性沥青路面改善行车安全舒适性的工程实践, 介绍其排水设计的内容与方法。
2 排水性沥青路面的功能设计要求
设置大空隙透水性沥青混合料表层的排水路面与传统的密级配沥青路面相比, 结构上进行了透水性表面层的替换。表层混合料为骨架空隙结构, 空隙率高达20%左右, 可使雨水渗入到排水层内并沿路面横坡、纵坡及配套排水设施从路侧向排出路面体[2], 通过表层材料的改善提高路面的表面使用性能。
与密级配沥青混凝土路面相比, 排水性沥青路面除了表层材料、粘层防水功能要求特殊之外, 其空隙排水及泄水通道畅通是保证功能的重要方面, 必须在设计中严格控制。
排水层材料的空隙保证是空隙排水的基础, 应通过具体材料试验进行控制。确定空隙排水能力除了与连通空隙率有关外, 还与连通孔隙的孔径大小、排水层厚度以及排水路径的长度和坡度有关。即便出现排水层表面的径流, 由于连通孔隙对车轮下水压的改善, 也不易出现行车水漂和水雾现象, 因此此处空隙排水的关键应是控制排水表层内水的渗流时间和降雨结束后的退水时间, 从而保证表层材料的使用耐久性。国外对高速公路控制排水表层内水的渗流时间和降雨结束后的退水时间要求不超过2 h, 使其保持为优等排水级别。
泄水通道的畅通需要通过排水构造加以控制。路肩部的排水构造包括表层出水界面为中面层自由漫流坡面、深明沟、汇水浅沟、盲沟等不同型式, 各种型式的水力计算方法各异, 但总的设计原则应为保证下级排水设施的泄水能力不低于上级排水设施。具体设计包括结构构造设计与排水能力验算两部分, 而这两部分又相互影响, 需要先初步拟定结构构造型式与尺寸, 然后进行排水能力的验算使其满足排水功能要求并进行尺寸优化以改善排水效果。如对路肩部设置浅碟型排水明沟的泄水型式, 其排水功能的设计检验涉及以下几方面: (1) 沟槽深度适当, 不造成硬路肩壅水或壅水影响面不大; (2) 沟底集水井间距设置合理, 保证满足汇流历时要求; (3) 集水井出水管的管径合理, 保证其出水能力与明沟匹配。
3 排水性沥青路面结构构造设计
盐通高速公路是沿海高速公路过江苏境的一部分, 它位于江苏沿海地区, 历年雨水较多。原路面设计采用二灰土底基层、水稳碎石基层, 面层采用8 cm的Sup-25或AC-25I下面层、6 cm的Sup-20或AC-20I中面层及4 cm的SMA-13或AK-13表层。考虑该路雨水较多、交通繁重, 因此在海安段南通至盐城方向设置了16.9 km的试验路, 其中单幅路面设置为排水性沥青路面的在盐通高速上设置排水性沥青路面, 仅需要对原设计方案进行局部变化调整, 基本不涉及原路基路面工程设计的总体变化, 在构造方面主要是进行透水性上面层替换, 并增加表面层下防水性粘结封层以及进行路肩部排水构造的局部调整。
由于原设计路面表面排水采用路肩浅碟形集中汇流方案, 而对路面结构渗入水考虑沿基层表面的下封层表排至路肩处设置的无砂混凝土渗入路肩培土, 因此, 在设置排水性沥青表面层后需要对其作出相应的调整:
(1) 将路肩浅碟形混凝土排水明沟槽的内侧下降至表面层底以下, 从而保证雨水渗入到排水性表层后能够横向汇入沟中并集中排出路肩部位;
(2) 调整浅碟形明沟槽的深度以保证排水畅通;
(3) 排水明沟集水井排水可采用暗埋式PVC管。
浅碟形混凝土槽的构造尺寸调整如图1所示, 实际构造效果如图2所示, 其内侧上口比中面层表面低0.5 cm, 在进行中面层表防水性粘结封层施工时用防水材料将混凝土槽块与中面层接缝处封盖防渗。
由于路面结构仍为半刚性基层沥青面层的典型组合, 设置排水表层并未从根本上改变其力学特性, 因此反射裂缝依然会存在。当采用较高粘度沥青做为排水表层时, 由于沥青具有较好的延展性, 中面层开裂时表面不一定能明显观察到裂缝的存在, 因此需在排水表层与中面层间设置防水层以防止表层渗入水通过反射裂缝渗入中下面层及基层。对于该防水层, 不仅应考虑其对雨水的阻隔功能, 还应考虑由于表层大空隙造成的表层材料与下承层接触面积减小造成的粘结功能下降[3], 因此, 应将其界定为“防水性粘结封层”, 其材料可考虑在目前桥面用喷涂型柔性防水材料中选用。对基层开裂控制措施较好以及采用柔性基层的沥青路面结构, 则可侧重于排水表层与其下层的粘结效果要求, 可考虑采用橡胶改性乳化沥青等作为粘结层, 这样也可同时起到防止雨水下渗的作用。
4 排水功能设计检验
路肩部设置浅碟形排水明沟的排水功能设计主要涉及明沟槽深度、集水井间距、集水井出水管管径以及排水表层内降水的渗流时间和降雨结束后的退水时间等内容。
盐通高速公路设计为双向6车道, 路肩浅碟形排水明沟每隔20 m设置一集水井。由于中央分隔带为凸型密闭型绿化带, 表面排水的汇水面积应计及中央分隔带, 故两集水井进水口间路表汇水面积为:F=20× (35.0/2-0.47) ×10-6=0.340 6×10-3 (km2) 。设定汇流历时不超过5 min, 设计重现期为5年, 按该路所在地查得其降雨强度为q5, 10=2.5 mm/min, 该地区5年重现期时的重现转换系数为CP=1.0, 60min降雨强度转换系数为C60=0.4, 再查得5 min降雨历时转换系数为Ct=1.25, 因此可得到其设计计算降雨强度为[4]:q降=3.125 mm/min。规范建议透水性沥青路面径流系数在0.6~0.8之间取值, 考虑透入水不进入排水系统, 本设计的透水仍通过路肩明沟排除, 故取Ψ=0.95, 由此得到本工程的设计径流量为:Q=0.0169 m3/s。
4.1 集水井间距设置检验
考虑路面的结构排水, 降水将全部通过排水层或部分通过排水层、部分以径流方式流向路肩边沟。按照规范查得地表粗度系数为ml=0.013, 路面横坡ih=2%, 故路表汇流历时为:。由浅碟形边部排水明沟底部纵坡取最不利值ig=0.2%, 可计算得到极限平均流速为:v=20ig0.6=0.48 m/s, 超过0.4 m/s, 满足最小流速要求, 于是可计算出集水井汇流历时为:t2=L/ (60·v) =0.69 min。由此, 计算得到路表汇流与明沟汇流的总汇流历时为t=t1+t2=1.82+0.69=2.61 min<5 min。所以, 设置20 m的集水井间距满足通畅排水的要求。
4.2 集水井出水口断面的泄水能力验算
集水井采用Φ11的PVC管泄水, 其过水断面面积为:A=πd2/4=0.038 m2, 水力半径为:R=d/4=0.027 5 m, 管壁粗糙系数为n=0.01, 水力坡度I=4%, 因此平均流速为:v=R2/3I1/2/n=1.822 m/s<5 m/s, 由此计算得集水井的泄水能力为:Qc=v A=1.822×0.038=0.069 2 m3/s, 远大于前面计算得到的设计径流量0.016 9 m3/s, 因此符合设计规范要求, 也能保证通畅泄水。即便降雨全部以路面径流形式快速排除, 采用Φ11的PVC管的泄水也足以满足出水断面泄水能力要求。
4.3 路肩部浅碟形排水明沟的断面尺寸验算
对路肩明沟尺寸, 还需验算其沟深是否不造成路面壅水。取粗糙系数n=0.013, 明沟横坡度ia=0.2, 路线最不利纵坡I=0.2%, 由设计径流量0.016 9 m3/s及Qc=0.377 ha8/3I1/2/ (ian) 可计算得到:ha=0.107 4 m, 小于现明沟深度0.11 m, 因此, 最不利纵坡情况下不会出现硬路肩处的漫水, 满足设计要求。但当路线为最不利纵坡0.2%时, 排水表层在硬路肩部位有部分宽度内有一定深度的浸水, 不利于表层内水的通畅渗出。
4.4 排水结构层的渗流计算分析
排水性沥青表面层的层厚设计为4 cm, 假设其有效的连通孔隙率为15%, 渗透系数为kb=1.14 cm/s, 则q降=3.125 mm/min=0.005 2 cm/s
采用最大公称粒径为13.2 mm的表层, 退水时间为:
由计算可知, 不管是降雨过程中的表层内自由水的渗流时间, 还是降雨结束后的表层内退水时间, 都不能满足高速公路优等级别的不超过2 h的要求。分析其原因, 主要由于排水路面的宽度太大, 因此可考虑通过适当减小排水表层的铺筑宽度增加泄水能力或采取其它措施进行层内水的向外疏导以改善排水环境。对于减小铺筑宽度情况, 如果双向6车道高速公路排水表层的铺筑仅到达行车道右侧50 cm处, 则计算得到的渗流及退水时间都能满足2 h的最优级别排水性能要求, 这样不仅可使排水功能更好, 还可以有效节省表层透水性沥青混合料的铺装数量, 大大降低工程造价, 因此完全可在6车道高速公路排水性沥青路面设计中加以采用。
5 实践工程的实施效果
盐通高速公路的排水路面工程在上中面层之间采用了SBS改性乳化沥青粘层油和FYT桥面防水材料2种方案, 路肩部位为浅碟形排水明边沟, 桥面铺装边缘设置了10 cm导水槽, 不铺砌表层混合料以增加排水效果, 铺筑完成后的路面情况如图3所示。工程完工之后及开放交通后的半年和1年都分别进行了路表渗水试验测定, 实测结果表明:开放交通后的渗水测定结果略有下降, 但所有渗水测定结果值都能满足不低于900 ml/15 s的渗水效果, 实际暴雨情况下也未发现路表水膜存在, 车轮后水雾也基本不可见, 路肩部浅沟内水深较大, 但未见路面壅水。工程实际实施效果见图3。
6 结语
对于设置透水性沥青混合料表层的排水路面, 其在混合料设计、结构构造以及排水设置等方面都需要进行不同于传统沥青路面的考虑。就盐通高速公路而言, 需要对原设计进行局部调整以满足结构及功能要求。
从路面排水功能要求出发, 盐通高速公路的表层渗水与退水计算表明:对江苏沿海降雨强度较大的地区而言, 双向6车道高速公路设置排水性沥青混合料宽度太大将会降低其排水功能, 尽管出现表面水膜也并不会过多降低其行车安全性 (连通孔隙可以有效改善路表的安全水膜厚度) , 但渗水过慢对混合料的要求会更高, 设置仅涉及车道宽度的部分排水混合料铺装方案可解决6车道高速公路的以上问题, 尽管这在盐通高速公路中并未采用, 但该方法可有效改善表层功能及降低工程造价, 也不会带来行车安全性降低, 这对其它高速公路的设计中有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]季天剑, 黄晓明, 刘清泉.部分滑水对路面附着系数的影响[J].交通运输工程学报, 2003, 3 (4) :10-12.
[2]诸永宁.排水性沥青路面排水性能研究与排水设施的设计[D].南京:东南大学, 2003.
[3]戴鹏, 杨军, 于良溟.排水性沥青路面层间抗剪强度影响因素分析[J].中外公路, 2007, 27 (6) :55-58.
[4]JTJ018—97公路排水设计规范[S].
大粒径沥青排水层施工控制 篇6
关键词：大粒径,沥青,排水层,施工
在山东荣乌高速公路新河至辛庄子段第四合同段路面施工过程中,我有幸参与了大粒径沥青排水层的施工建设,下面我就施工过程中的一些控制要求浅谈如下。
1 LSPM施工前的准备工作
1)为了保证上基层与LSPM的粘结性以及密实性,应当对上基层顶面进行处理,保证上基层的清洁和平整度满足要求。不得潮湿和泥土污染,如有污染应采用空压机或水冲洗干净。2)为了保证层间粘结良好,必须在上基层顶面洒布透层油,统一规定为“透层油在基层施工结束后表面稍干后洒布”,透层油采用40%以上的慢裂乳化沥青。洒布量控制在1.0 kg/m2～1.2 kg/m2(经过试洒后确定),透层油透入深度不小于5 mm,气温低于10 ℃、大风天气或即将降雨时不得喷洒透层油。3)为了保证LSPM渗透的水分不继续下渗而破坏下面结构层,在透层油之上采用单层沥青表处作为下封层,具体做法为使用道路石油沥青70号热沥青作为粘结料,采用智能型沥青洒布车进行喷洒,沥青用量为1.2 kg/m2～1.4 kg/m2,然后撒布5 mm～10 mm沥青用量为0.4%的预拌石灰岩机制砂或洁净石屑。碎石撒布量控制在6 m3/1 000 m2～8 m3/1 000 m2(经过试撒后确定),在撒布完以后采用胶轮压路机碾压,以使撒布料嵌入沥青之中。4)按设计线形测量,严格控制路中心线和设计标高,检测仪器要完好精确。
2 施工工艺
2.1 运输与摊铺
为了防止混合料中的细料粘结在车底或周壁并积聚,最后倒入摊铺机而在路面形成油斑,在每天装料前应适当涂抹油隔离剂,同时在摊铺过程中也应当注意细料的积聚并清除。运输过程中应尽量避免急刹车,以减少混合料的离析。 由于混合料的特殊性——容易离析,所以要从开始就注意避免离析的发生,在往运输车装料时要求料车做到前后移动分多堆装车;运输车应当在摊铺机前10 cm～30 cm处停住,不得撞击摊铺机,卸料过程中运输车应挂空挡由摊铺机推动前进;运输车辆应当备有覆盖篷布,以保证混合料在运输过程中温度尽量不损失。同时运输能力要比摊铺能力有所富余,以避免摊铺机的长时间待料,并保证摊铺的连续性。
LSPM的设计厚度为12 cm,为了避免更多的粗骨料破碎和混合料的严重离析,应采取一次性摊铺。摊铺厚度增大,必须对摊铺机做调整,混合料的摊铺应保持合理的速度,根据拌合站的拌合能力进行合理调整,一般不得大于2 m/min,达到缓慢、均匀不间断的摊铺。摊铺机应调整到最佳工作状态,调整好螺旋布料器两端的自动料位器,并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。布料器中料的位置应以略高于螺旋布料器2/3为度,同时螺旋布料器的转速不宜过快,避免摊铺机出现离析现象。要注意摊铺机料斗的操作方法,减小粗集料的离析,摊铺机料斗应在刮板尚未露出约有10 cm的热料时收拢,基本上是在运输车刚退出时进行,而且应该做到在料斗两翼刚复位时下一辆料车开始卸料,做到连续供料避免粗集料集中。
混合料的摊铺厚度应为设计厚乘以松铺系数,摊铺前应确定观测点来验证松铺系数,根据其他工程施工总结,混合料的松铺系数确定为1.18～1.2,因为摊铺机不同,混合料的松铺系数不一样,因此在工程大面积施工以前必须都铺筑试验段,根据现场情况、机械匹配情况来确定松铺系数。
2.2 混合料的压实
LSPM的压实是保证基层质量的重要环节,应选择合理的压实机组合方式和碾压步骤。由于LSPM是一种完整的粗骨料骨架结构,施工时既要保证粗骨料的骨架结构又要防止由于过碾而导致骨架棱角的破坏。由于大粒径沥青混合料是一种完整的粗骨料骨架结构,施工时既要保证形成骨架结构达到压实度又要防止过碾而导致骨架棱角的破坏,混合料压实须采用较大吨位的振动压路机。基本配备如下:11吨位～13吨位双轮振动压路机4台(注:至少两台13吨位以上的振动压路机),根据试验,初压时温度不低于175 ℃。压路机应紧跟摊铺机,并在压实过程中不得急转弯,振动压路机应尽可能减少洒水量,保持合理的压实速度。为保证压实过程中不出现粘轮现象,振动压路机水箱中应加入少量的洗衣粉类表面活性剂。
混合料摊铺以后振动压路机即可进行跟踪压实。根据目前现场存在的压路机情况为:两台LXGERSOLL-RAXD,DD-130,一台DD110,一台BMG202,可参考如下工艺,具体需要根据试验段情况来决定:初压采用DD130,第一遍前进碾压,后退振动;第二遍采用DD110,前进后退均为振动;第三遍可采用DD130或DD110,压实速度宜为1.5 km/h～2 km/h,为防止过分振动振碎粗骨料,对于振动压路机采用高频低幅进行压实,具体为DD130采用高频低幅2挡,DD110采用高频低幅3挡,相邻碾压带轮迹重合为20 cm左右,洒水装置进行间断雾化洒水,只要保证不粘轮即可。随后即可进行赶光。赶光可采用DD110或BMG202,速度可控制在3 km/h～4 km/h。试验段完成以后,对试验段进行总结,得到合适的压实工艺、松铺系数以及质量控制方法。
2.3 接缝处理
在摊铺过程中,采取两台摊铺机一前一后梯队摊铺的形式,前后距离一般在10 m～20 m,可避免纵向接缝。横向接缝应与线路路线垂直,摊铺新料前,用人工或割缝机在前一天施工段端部切一道横向接缝,挖走废料。在下一天施工路面上放置厚度为“松实厚度之差”的钢板(6 mm～10 mm),将摊铺机熨平板沿横缝放在钢板上,开始摊铺,局部离板部位筛适量热的细料,开始碾压,碾压时选用双钢轮式压路机横向碾压,每压一遍向新铺混合料方移15 cm～20 cm,直到压路机全部在新铺层上,再改为纵向碾压。
3 离析控制
沥青混合料中主要发现三种离析:随机离析、纵向离析和运输离析。减少离析的途径可采取以下措施。
3.1 集料堆积和运输
分层堆积集料(尤其是粗集料)可以减少随机离析问题。在料场场地容许的情况下,尽可能减少料堆的高度。如果粗集料在料堆底部发生了离析,应当采用前端装载机将料重新拌和后,才能送到冷料斗中。加强料堆卸料和装料的管理,是减少随机离析的关键。
3.2 汽车装卸料
防止因汽车装载而形成的离析,在装载过程中,应至少分三次装载,第一次靠近汽车的前部,第二次靠近汽车的尾部,第三次靠近汽车的中部,通过这种方法基本上能消除因装载形成的离析。如果每拌一盘料就进行装载,通过滑模在汽车的上方移动,可对汽车进行均匀装载,它比分三次装载的效果还要好。另外,当汽车内的混合料进入摊铺机时,应使混合料作为一个整体进入摊铺机的料斗,这样可以避免因汽车卸载时引起的离析。
3.3 摊铺机铺筑作业
在摊铺过程中保持摊铺机料斗至少斗满,只有在必要时才收起料斗,料斗的收起能消除料床上的料沟,能使下一车的料作为一个整体卸在摊铺机的料斗里,这样会明显减少离析程度。当汽车将料卸在摊铺机上时,卸载速度应尽可能的快,当摊铺机的料很满时,混合料从汽车的底部运走,这样就保证了材料的滚动,一定程度上减少了离析。尽可能保证摊铺机进行连续作业,不停顿。调整摊铺机的摊铺速度使之与拌合厂的供料速度一致。
3.4 保证摊铺厚度
根据对LSPM离析的统计,摊铺厚度对混合料离析有很大影响,当摊铺厚度变厚时可以明显减少离析程度,因此在摊铺过程中应注意检查摊铺的厚度,保证混合料的最小摊铺厚度。
参考文献
[1]邓穗芬.沥青路面离析产生的原因及防治措施探讨[J].山西建筑,2007,33(28):296-297.
谈排水性沥青路面OGFC 篇7
排水性沥青路面是一种特殊的路面形式, 厚度宜为1.5 cm~3 cm, 空隙率为15%~20%, 设计专为路面雨水的排水途径, 因其内部具有相互贯通的空隙及面层下设置的不透水层 (一般为密级配沥青混合料) , 使得这种路面结构组合确保了路面良好的排水性能。同时应在排水层与不透水层之间铺筑防水粘结层, 以免路面基层以下受到雨水影响。
2 排水过程
排水性沥青路面排水过程, 由图1可以看出, 其排水功能表现在“空隙饱水、雨水竖向渗透、雨水横向排出”三个过程。
2.1 空隙饱水
当雨水降落到排水性沥青路面表层后, 先是在排水性沥青混合料渗透, 由于雨水储存达到了饱水状态, 雨水不会停留在路面表面, 而是向排水层迅速渗透, 使得结构内空隙达到饱水状态。
2.2 竖向渗透
雨水持续渗透的过程中, 空隙水发生竖向渗透, 直至排水沥青路面底部的防水粘结层。从某种角度来讲, 排水性沥青路面的耐久性与防水粘结层的质量密切相关。
2.3 横向排出
防水粘结层使得雨水通过结构的空隙沿道路横坡排出道路范围内, 进入道路的综合排水系统中。这三个排水过程并没有严格区分, 一般情况下降雨量较大时, 排水性路面的空隙结构基本迅速达到饱和状态, 而且雨水的竖向、横向渗透也同时发生。
3 OGFC排水路面特点
3.1 优点
1) 减少反光和水雾:雨水下渗, 表面不积水, 可消弱水雾及积水面反光影响。2) 降低噪声:排水路面可降低路面行驶噪声3 d B~5 d B。3) 增加路面抗滑性:排水性沥青路面纹理较好且不积水, 改善了雨天时路面易产生滑移的现象, 提高了路面表面抗滑性, 减少安全事故。
3.2 缺点
OGFC沥青路面也具有一定的局限性, 表现在耐久性较弱, 混合料易受环境影响而老化破坏;材料用量及性能直接影响混合料的力学性能;养护服务较困难, 我国采用的OGFC路面仅作为功能层, 利用轮胎吸力可去除路表孔隙中的堵塞物质, 而欧洲的PA, 一般采用“高压清洗+吸引”方式进行养护。
3.3 应对措施
通过高粘度沥青 (包含:基质沥青、SBS改性剂、橡胶粉、稳定剂及抗氧化剂) 与其他改性沥青性质对比, 验证其适用性, 并针对耐久性及力学性能不足采取以下改善措施[1]:1) 掺加纤维。掺加纤维OGFC的性能见表1。沥青混合料最佳沥青含量显著增大与纤维的添加有关 (纤维的吸油作用) , 同时沥青膜厚度也有所增加, 对提高混合料的耐久性具有一定作用。但是通过路用性能数据并没有发现纤维与高温抗车辙能力的关系, 分析发现由于细集料少, 大部分裹附在粗集料表面的线位无法发挥加筋作用。2) 高粘度改性沥青。高粘度改性沥青对混合料高温抗车辙能力的提高较为显著, 对增强混合料的抗水性能也表现的较为突出, 使得冻融劈裂强度达91.2%, 而且构造深度达到1.7 mm (见表2) , 保证了排水性沥青路面的抗滑性能。
4 工程实例
4.1 西安咸阳机场高速公路
机场高速路线全长20.58 km, 双向八车道, 设计速度为120 km/h。上面层采用排水性沥青路面OGFC-13结构, 目标空隙率为20%。路面总厚度83 cm, 主线上面层采用5 cm OGFC-13结构, 匝道上面层采用5 cm SMA-13结构。
1) 基质沥青选用壳牌AH-90号沥青, 改性剂为TPS[2], 剂量为沥青的12%, 即TPS∶基质沥青=12∶88。桥面面层中的混合料中添加了0.1%聚酯纤维, 切段长度6 mm, 纤维的添加主要是确保沥青薄膜厚度及防止流淌 (见表3) 。2) 排水性沥青混合料与普通沥青混合料材料组成对比中发现, 前者粗集料占据80%, 细集料为10%, 后者粗集料仅为55%, 细集料为34%。差异性的结构组成使得排水沥青路面OGFC-13的路用性能如表4所示。
4.2 勉宁高速公路
勉宁高速公路[3]OGFC试验段位于陕南巴山腹地, 气候湿润多雨, 总长707.6 m, 宽10.45 m, 厚度5 cm, 采取OGFC-16 (0.3%木质纤维素) , 空隙率为20%, 中面层为AC-20Ⅰ, 下面层为AC-25Ⅰ (见表5) 。中面层顶部洒布乳化沥青粘层一方面保证OGFC与AC-20Ⅰ的粘结性良好, 另一方面起到防水的作用。针对OG-FC排水性路面, 要求中面层在3 min内的渗透量不得超过10 m L, 否则应进行补洒处理。如表6所示, TPS改性沥青60℃动力粘度较大, 是SBS改性沥青粘度的10倍, 而且软化点及延度指标均高于SBS改性沥青, 表明OGFC混合料力学性能较好。
4.3 海南地区
刘江波[4]指出, 在湿热多雨的地区, 由于对粘附性的要求, 应该选用高温性能良好, 具有较好的弹性恢复性能的改性沥青, 改性沥青粘度高, 有较强的抗剥离性及流动变形的能力。针对开级配沥青混合料技术指标提出如表7所示的技术要求。
5 结语
1) 排水性路面表面层集料必须选择强度高, 洁净、坚硬、耐磨, 无风化、形状近似立方体, 有多个破碎面的集料, 同时采取防污染、防雨措施。
2) OGFC开级配表面层空隙大, 易堵塞, 养护困难, 适用于多雨且污染较小地区的高等级道路。
3) 温度控制是OGFC成功的关键和难点, 完整的监控系统及流畅的工序, 才能保证OGFC既能达到规定的压实度, 又具有规定的空隙率和连通空隙率。
4) OGFC开级配表面层必须采用高粘度改性沥青才能取得较好的使用效果。
摘要：从排水沥青路面的工作原理、材料性能、结构组成角度出发, 并结合实际工程项目, 介绍了OGFC排水路面的优缺点, 提出了针对耐久性和力学性能不足的改善措施, 以提高路面的功能特性, 降低安全事故的发生。
关键词：OGFC,排水沥青路面,原理,材料
参考文献
[1]黄绍龙.开级配沥青磨耗层级配和性能的研究[D].武汉:武汉理工大学, 2004.
[2]严晓生.OGFC-13开级配表面层在西安—咸阳机场高速公路的应用[A].2004年道路工程学术交流会论文集[C].2004:261-268.
[3]侯全岐.陕南多雨地区高速公路上OGFC的应用研究[D].西安:长安大学, 2005.
沥青混凝土路面排水设计浅析 篇8
关键词：沥青混凝土,路面排水系统,设计,水损害
随着城市的发展和交通量的迅速增长,高等级公路路面的维修问题日益突出,调查显示,高等级公路路面排水系统的设计对于高等级公路路基的稳定性及路面的使用寿命有着显著的影响。所以,在设计中应考虑如何减少地下水对路基稳定性及强度的影响,以及如何减少路表下渗水对路基、路面结构和使用性能产生的损害。文中结合深圳某新建高等级公路沥青混凝土路面排水系统的设计情况,提出切实可行的路面排水设计思路。
1 水损害对路面的影响
1.1 影响路面的使用性能,缩短其使用寿命
沥青路面结构在水环境以及车荷载和温度胀缩的反复作用下,一方面不透水半刚性基层顶面受层间有压水冲刷的影响,出现局部破损,从而导致沥青混合料松散破损并发展为啃边、网裂和坑槽等破损。另一方面,水分逐步侵入到沥青与集料的截面上,同时由于水动力的作用,沥青膜渐渐从集料表面剥离,导致集料间的粘结力丧失而发生松散、坑槽等破坏。
1.2 对公路行车安全的影响
如果沥青混凝土路面水不能迅速、有效地排除,在路表面就会形成一层薄水膜甚至积水,高速行驶的车辆通过水膜时,会因路面抗滑性能差而无法正常刹车和容易产生侧滑,加上车辆的高速行驶又会使桥面积水溅起雾化而影响驾驶员的视线,车辆后则因轮胎的吸附力作用而形成水幕,严重遮挡后续驾驶员的视线,大大降低了安全行驶系数,成为雨天交通事故频发的重要因素。
2 工程概况
该公路沿线地势起伏较大,沿线多鱼塘、沟渠。该区地处南亚热带,属海洋性季风气候,气候湿热,雨量充足且降雨相对较为集中,年降雨量达1 941 mm。降雨多集中在每年的4月～9月,占全年降雨量的76%。
按照JTJ 018-97公路排水设计规范,对于年降雨量为600 mm以上的湿润和多雨地区,路基由渗透性差的细粒土(渗透系数不大于10-5 cm/s)组成的高速公路应设置路面内部排水系统,排除由路面裂缝、材料孔隙或由路基路肩渗入并滞留在路面结构内的水分。因此在全线路面边缘设置边缘排水系统;同时分别选择K18+090 m～K18+390 m(挖方段)和K18+390 m～K18+690 m(填方段)范围内设置排水基层排水系统试验路,验证排水基层水泥稳定碎石的配比和质量控制措施,测试和采集设置路面内部排水系统所需相关参数,为在多雨地区修建高等级公路路面内部排水系统积累经验。
3 路面排水系统设计情况
3.1 隔断地下水
半刚性基层在水的长期作用下,易产生软化、唧浆等情况,使基层的强度降低,从而导致沥青混凝土面层产生龟裂、沉陷、翻浆等结构性损坏。对潮湿路基,为隔绝地下水、增强基底强度,应在基底设置一层50 cm级配碎石垫层。
3.2 路面结构防水与排水
必须减少从面层渗入基层顶的水,还应考虑排除路面结构层的内部水。
3.2.1 边缘排水系统
沿路面结构的端部边缘设置由透水性填料集水沟、纵向排水管、横向出水管和过滤织物(土工布)组成的边缘排水系统(见图1)。渗入路面结构内的自由水,通过层间的空隙横向流入由透水性材料组成的纵向排水沟,再由间隔一定距离布设的横向出水管排出路基之外(见图2)。
3.2.2 排水基层排水系统
在下面层下设置16 cm的透水性水泥稳定级配碎石排水基层,以替代等厚度的基层,下基层20 cm采用5%水泥稳定级配碎石,在其边缘设置纵向集水沟和排水管、横向出水管和过滤织物(土工布),组成排水基层排水系统。
3.2.3 路面内部排水系统的布置方案
在填方路段,水横向流入设在路肩下的纵向集水沟,并通过横向出水管排出,沿与中央分隔带共用的急流槽排到路堤之外;在超高外侧,水横向排入设在路缘带下的纵向集水沟,并流入设在路缘带下的集水井内,通过伸进集水井内的横向排水管排出路堤之外。
在挖方路段,水横向流入基层外侧端部的纵向集水沟和排水管,并通过横向出水管排入边沟,在出水管口加设排水逆止阀以防边沟水倒灌(见图3)。
3.3 中央分隔带排水
中央分隔带内设置纵向碎石渗沟,渗沟顶面采用反滤无纺土工布覆盖,两侧及底面用土工膜作防渗层包裹。渗沟内设置5 cm的纵向软式透水管,横向排水管可采用MY8C塑料盲沟材料,横向排水管设置间距一般为40 m,对于填方段一般路基,单侧设置或左右交错布置横向排水管;对于填方超高路段外侧可将横向排水管伸入集水井,横向排水管设置间距与急流槽一致,在桥梁、涵洞处纵向透水管断开,遇路基填挖交界处、竖向凹曲线底部或构造物时必须增设一道横向排水管;对于挖方路段,中央分隔带不设横向排水管,由纵向渗沟纵向排除下渗水。塑料盲沟纵向坡度要求不小于0.25%。
该公路已运行一年多,路面情况良好,证明路面排水系统的设计可行。
参考文献
[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.
[2]罗志刚,周志刚,应荣华,等.沥青路面水损害浅析与排水处治措施[J].湖南交通科技,2002(4):44-45.
排水沥青 篇9
1排水设计的目的
平原地区在建设公路方面要与高原或者其他地区简单很多, 但是这不是说, 平原地区的公路建设不需要花费精力, 只是在施工周期上要相对短些。沥青混凝土路面是道路建设经常使用的原料, 这种材料的路面需要进行排水设计, 尤其是在平原地区, 这项工作更不能缺少。而之所以要进行排水设计, 主要是因为在平原地区, 地表径流非常明显, 尤其是在雨水比较大的天气中, 而进行排水设计之后, 道路路面上方的地表水就会流到下方, 这样无论是路基面, 还是路面都不会受到地表水的影响, 与此同时也避免了地下水的侵蚀。
2排水设计原则
在介绍设计原则之前, 我们首先来了解一下排水设施的种类, 虽然排水设施的划分方法有很多, 但是通常情况下, 都是按照位置以及功能来划分, 可以将其分为三种, 第一种是炉界地表排水设施, 主要的功能就是将地表水排除干净;第二种是路面内部排水, 其主要的作用就是是路面内容不受水侵蚀;第三种是路界地下水, 其主要的功能就是保证路基不受到地下水的侵蚀。为了保证路面表面、 内部以及基础不够到积水的困扰, 对其进行排水设计很有必要, 但是在设计时应该遵循一定的原则, 笔者总结如下:
首先, 要遵循因地制宜的原则, 尽管同属平原地区, 但是不同的地区对排水有不同的要求, 因此必须按照具体工程的需要进行设计, 做好全面规划, 不能只是单一的考虑一点, 尤其是在布局方面, 一定要科学合理, 在设计时, 第一要考察地形以及自然水系, 这样能够节省设计时间, 而且根据考察结果, 根据水流就可以采取集中排放的办法, 这样能够及时疏散积水。
其次, 设计出来的排水系统应该成为一个整体, 在与农田水利相互配合的同时, 不能给农田灌溉系统造成干扰, 否则会影响农田的正常生长, 比如农田处于生长期, 虽然很需要水, 利用灌溉系统进行灌溉, 但是与公路接近的排水系统又对农田进行了一次灌溉, 就容易出现涝灾。
再次, 做好设计之前的考察工作很重要, 尤其是对附近水源的调查, 这样在设计桥涵时才能与此相结合, 同时地面以及地下排水能够非常有效的配合起来, 其整体设计效果会更佳。
最后, 虽然排水设计的主要目的就是排水, 避免路面、内部以及地基遭受损害, 但是在设计时也要考虑到其他方面, 比如节约用地, 不能占用大量的用地, 影响附近农户的生产, 与此同时, 排水系统不能显得太孤立, 要尽可能的与周围的景观和谐, 使得道路与自然环境处于和谐的状态中。
3平原地区沥青混凝土路面公路排水设计
平原地区的沥青混凝土路面公路的排水设计内容非常多, 每项内容的设计要点不同, 设计人员只要具体问题具体分析即可。
3.1路面表面排水设计
路面表面排水设计目的是将路表水迅速排出路基之外最大限度地减少雨水对路基、路面的影响, 减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生损害。
3.2一般路段路面排水设计
一般路段路面排水采用分散漫流式和集中截流式两种形式纵坡坡度小于0.3%, 汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不宜受到冲刷以及设置了具有截、排水功能的骨架护坡的高填方路段采用分散漫流式排水其设计方法如下:路面采用密级配沥青混凝土有效防止降落在路面上的雨水下渗减少沥青路面的损坏;路缘石采用水泥混凝土的平缘石降落在路面上的雨水后横坡经路堤边颇向两侧排流排入边沟;同时为了防止水流冲刷土路肩土路肩采用5cm厚的水泥混凝土预制块, 采用向外倾斜4%横坡表面行车道和硬路肩横坡, 采用向外倾斜的2%横坡纵坡坡度大于0.3%或路堤较高边坡坡面未作防护或坡面虽有防护措施但仍有可能受到冲刷的路段, 采用路面集中式排水系统在硬路肩边缘设15cm高混凝土高缘石, 一般每20-30m设一喇叭式开口 (凹曲线底部应设置开口) , 开口采用对称布置, 长度为1.0-1.5m, 并对应设置一个泄水口和边坡急流槽路面水经泄水口流入边坡急流斗曹排至路基边沟。
3.3中央分隔带排水设计
中央分隔带排水可分为施工期间和道路营运期下渗水的排除, 中央分隔带排水设计目的为排除中央分隔带内积水其排水量取决于中央分隔带的汇水面积和公路所处地带最大瞬时降雨量, 中央分隔带排水长度应为两个人手孔之间的间距, 一般路段的最大间距为180m。
排水系统进行设计的步骤如下:在集水井前将横向排水管移置集水井井壁, 并在迎水侧的集水并壁涂沥青作为隔离层以防雨水渗入井中;在中央分隔带底部设置纵向碎石盲沟, 渗沟内底部纵向设116型双壁波纹打孔, 透水管一根四周填砂砾, 每80m左右两侧交错布设一道横向排水管使雨水排出路基范围, 排水管进口处用土工布包裹以免渗水携带的细粒淤积堵塞渗沟, 碎石盲沟上铺土工布以便与回填土隔离, 横向排水管出口接于边坡急流槽内, 横向排水管出口接曲线边沟或边坡急流槽将汇入U形排水沟的集水排至路基以外;同时在设计中还应注意下列问题, 对于设计底坡小于0.3%的采用锯齿形纵向矩形碎石盲沟, 并于盲沟底部设置软式透水管和每隔30- 50m设置集水槽汇集中央分隔带雨水或渗水, 并且在中央分隔带内设置2cm厚水泥砂浆层、沥青防渗层及土工布防渗层, 防止中央分隔带中水从侧面向路基渗透, 在降水量较大路段还应在隔水层上增设渗水盲管以排除渗入分隔带填土中的过量降水。
4结论
综上所述, 可知在平原地区, 对沥青混凝土路面进行有效的排水设计非常重要, 因为无论是路面表面, 还是路面内部以及路基都会不同程度的受到侵害, 如果没有完全的排水系统, 道路的使用寿命会受到影响, 附近的农田也会受到侵害。但是在设计排水系统时, 要注意与周围的环境进行有效的融合, 不能孤立设计, 做到公路与自然环境相和谐。
摘要：平原地区在建设公路方面有很大的优势, 但是尽管如此, 也不能忽略任何设计环节, 尤其是排水设计。在对排水进行设计时, 应该遵循相应的原则, 其中最重要的就是因地制宜, 根据工程的具体情况来选择合适的设计方案。本文首先介绍了排水设计的主要目的, 其次概述了排水设计的原则;最后对排水设计的具体内容进行了阐释, 希望能够为平原地区的公路建设提供帮助。
关键词：平原地区,沥青混凝土路面,排水设计
参考文献
[1]李惠成, 许益民, 王姝文.浅述高等级公路的排水设计[J].山西建筑, 2007 (14) .
[2]麻德国, 张旭.浅议公路排水设计[J].中国水运 (理论版) , 2008 (1) .