(1.岳陽市公路橋梁基建總公司, 湖南 岳陽 414100； 2.湖南省交通科學研究院有限公司, 湖南 長沙 410015)

0 引言

排水瀝青路面也稱多孔瀝青(Porous Asphalt，PA)路面，空隙率通常在18%以上，這種路面結構具有很好的排水和抗滑性能，同時還具備一定的降噪功能，在國外常被稱為低噪音路面(Noise Reducing Pavement)；而我國更加注重這種路面的排水能力，因此也叫排水瀝青路面。1980年開始，上海、河北等多地相繼鋪筑PA路面試驗段，由于當時未有效考慮我國重載交通量的增長速度、缺乏優(yōu)質的改性瀝青等問題，都沒能取得良好效果。2000年以來，國內科研機構陸續(xù)對PA路面性能、混合料組成設計、施工工藝、重載適用性等進行了廣泛研究，取得了一些研究成果[1-3]。近年來，路面降噪性能和雨天行車安全性能受到路面專業(yè)技術人員的重視，國內很多學者熱衷對PA路面性能與應用進行研究，為PA路面技術的推廣應用提供了寶貴經驗[4-8]。

湖南省應用排水路面起步較晚，從2016年開始，先后在龍永高速、岳望高速及潭邵高速大修中部分路段開展了PA路面的試驗。本文以岳望高速為例，針對以往PA路面施工存在的問題，提出表層PA路面施工控制關鍵技術，并對其成品質量進行跟蹤檢測，為湖南省后續(xù)PA路面大規(guī)模推廣提供經驗。

1 PA路面方案與混合料設計

1.1 PA路面方案設計

岳望高速公路是湖南省岳陽—臨武高速公路的組成部分，同時也是京港澳高速公路并行線——許廣高速公路的組成部分，設計行車速度120 km/h，采用雙向6車道，全長101.633 km。路面結構采用4 cm改性瀝青SMA-13+6 cm改性瀝青AC-20C+9 cm石油瀝青ATB-25+3×20 cm水泥穩(wěn)定碎石。岳望高速公路相對于雙向4車道高速公路，路面較寬，雨天路表匯水面積也相對較大，特別是在公路超高漸變段中，如果道路縱坡較小，漸變段綜合坡度不能滿足路表排水需求，則在降雨情況下，不可避免會出現嚴重積水，極易引發(fā)車輛漂滑，存在重大安全隱患[9]。鑒于此，為了減少易積水路段產生積水的可能性，對岳望高速全線路段進行了篩選，選取9段實施PA-13路面，具體如表1所示。PA-13路面段結構采用4 cm改性PA-13瀝青替換4 cm改性瀝青SMA-13，其余結構同原SMA路面。

1.2 混合料設計

PA-13瀝青混合料采用馬歇爾設計方法，通過飛散與析漏試驗綜合確定最佳瀝青用量。

1.2.1原材料

本項目采用SBS(I-D)改性瀝青，改性劑采用中路高科(北京)公路技術有限公司生產的HVA高粘度添加劑，摻配比例為:m(HVA高粘度添加劑)∶m(SBS改性瀝青)=8∶92，高粘瀝青各項檢測結果見表2。纖維采用中路高科(北京)公路技術有限公司生產的聚酯纖維，摻量為混合料質量的0.1%。

表1 岳望高速公路PA-13路面實施路段一覽表序號樁號長度/km備注1K1+200～K2+5001.3存在2處緩和曲線橫坡為0點,縱坡為0.5%2K18+420～K19+0200.6長下坡緩坡地段,存在緩和曲線橫坡為0點,縱坡為0.5%3K28+210～K29+0000.79深切方,存在緩和曲線橫坡為0點,縱坡為0.5%4K42+850～K43+8000.95存在緩和曲線橫坡為0點,縱坡為0.5%5K49+380～K50+3000.92存在緩和曲線橫坡為0點,縱坡為-0.5%6K52+550～K53+1300.57存在緩和曲線橫坡為0點,縱坡為-0.5%7K61+710～K62+6100.9存在緩和曲線橫坡為0點,縱坡較小8K63+850～K66+6102.76存在緩和曲線橫坡為0點,縱坡較小9K68+570～K72+6004.03存在緩和曲線橫坡為0點,縱坡較小

粗集料為江蘇南京碎石場生產的玄武巖碎石，細集料為臨湘碎石場生產的石灰石機制砂，礦粉為石灰?guī)r質，集料和填料的各項指標經檢測均滿足現行規(guī)范的要求。

表2 高粘度改性瀝青技術指標檢測結果類別針入度(25 ℃,100 g,5 s)/(0.1 mm)軟化點(TR&B)/℃延度(5 ℃,5 cm/min)/cm動力粘度(60 ℃)/(Pa·s)布氏旋轉粘度(170 ℃)/(Pa·s)溶解度/%相對密度(25 ℃)TFOT后殘留物質量變化/%針入度比(25 ℃)/%延度(5 ℃,5 cm/min)/cm技術要求≥40≥80≥30≥40 000≤2.5≥99實測記錄±1.0≥65≥20檢測結果4195.531564 3871.299.71.018-0.11092.020

1.2.2混合料級配

PA-13合成級配圖如圖1所示。

圖1 PA-13混合料合成級配曲線

1.2.3最佳瀝青用量

試驗室分別以3.8%、4.3%、4.8%、5.3%、5.8%這5組油石比配制瀝青混合料進行析漏試驗，采用析漏曲線拐點作為最佳瀝青用量，試驗結果見圖2，由此確定PA-13混合料的最佳油石比為4.8%，混合料相關體積參數：最大理論相對密度為2.622，毛體積相對密度為2.020，空隙率為23%(體積法)。

圖2 PA-13混合料析漏損失率與油石比關系

2 施工質量控制

PA路面在我國仍是一項較新的路面技術，并未得到廣泛應用。在混合料生產時，PA路面需要添加高粘劑和聚酯纖維，由于材料比重大，沒有配套的機械設備，只能采用人工添加，這樣添加的量和分散的程度就不能得到保證，嚴重影響質量。其次，瀝青路面由于施工的不均性，難以保證各結構層完全不滲水。另外，局部路段應用PA路面，存在常規(guī)瀝青路面與PA路面的施工銜接問題，以往的做法都是設置施工縫，嚴重影響路面平整度與舒適性。為此，在本次PA路面試驗段施工中采取了以下措施。

2.1 提高下承層封水效果

有效控制PA-13路面的排水途徑在排水表層內，決定了排水路面的效果與耐久性。施工時，一方面要控制下承層中面層的施工質量，確保密實。本項目全線瀝青面層均采用大厚度、全寬式攤鋪機整體攤鋪；碾壓時，采用37 t大噸位的膠輪壓路機梯隊碾壓，很好地解決了混合料的離析與壓實，中面層的密水性總體較好。另一方面，應設置有效的粘層防水。粘層施工前，要對施工現場進行認真清理，用清掃車與森林滅火器將表面浮灰、松散物清掃干凈、吹凈，確保下承層的潔凈與干燥。在粘層施工中，使用高劑量的SBS改性乳化瀝青作為防水粘結層，灑布量為0.8 kg/m2(以固含量計)，分2次進行灑布(每次灑布均為0.4 kg/m2)，第1層乳化瀝青破乳后方能開始第2層灑布;下承層表面灑布均勻且足量的改性乳化瀝青，做到路表面“亮晶晶”，車輛行走輪胎有“拔絲”現象為佳。

2.2 提高PA-13混合料外加劑計量精確度

PA-13混合料粗集料骨架完全靠高粘改性瀝青與聚酯纖維粘結，因此外加劑添加計量的準確度決定混合料的質量。在混合料生產時，一方面要嚴格控制PA-13瀝青混合料的拌和順序和時間：①集料+聚酯纖維干拌10 s；②噴灑瀝青，同時投入HVA高粘改性劑，拌和15 s；③3～5 s投放礦粉，礦粉投完后拌和35 s，整個循環(huán)周期不少于65 s。另一方面，HVA高粘度改性劑與聚酯纖維由于自身比重較大，以往沒有匹配的設備，均采用人工添加，精確度低。本項目聯合纖維廠家，開發(fā)了大功率負壓設備，采用自動稱量吹送至拌和鍋，有效確保拌和樓生產的每一盤PA-13混合料都精確添加高粘改性劑與聚酯纖維，較好解決了外加劑添加計量精度問題。

2.3 解決局部應用PA-13混合料的有效銜接

本項目只是在局部排水不暢的路段表層采用PA-13路面，因此PA-13路面如何銜接SMA路面成了攤鋪必須解決的首要問題。為了確保路面攤鋪連續(xù)，提高平整度，采用了PA-13路面與SMA路面無縫對接技術。一是準確計算PA-13路段混合料總量，現場有序管控，嚴格區(qū)分PA-13與SMA混合料運輸車；二是盡量清空攤鋪機料斗存料，在攤鋪SMA路面結束時，盡可能將攤鋪機里面的SMA混合料攤鋪干凈，然后再倒入PA-13混合料，為路面過渡提供基礎條件；三是設置3 m“過渡段”替代施工接縫:首先是攤鋪速度的平穩(wěn)過渡，正常路面攤鋪速度控制在3 m/min左右，臨近“過渡段”時，攤鋪速度先緩慢降低，然后再平穩(wěn)恢復正常，即攤鋪速度由3 m/min→1 m/min→3 m/min轉變;其次是松鋪系數的平穩(wěn)過渡，SMA的松鋪系數為1.28，排水瀝青路面的松鋪系數為1.2，按4 cm厚的路面計算，對應的松鋪厚度分別為5.1、4.8 cm，實際施工時，在過渡段內，操作手按攤鋪機每行走1 m調低1 mm松鋪厚度進行松鋪厚度調整，即5.1 cm→5.0 cm→4.9 cm→4.8 cm轉變，做到2種路面的順利過渡，解決PA-13路面不連續(xù)施工的質量隱患以及平整度下降問題。反之，由PA-13路面過渡到SMA路面亦可采取同樣的技術手段。

2.4 避免PA-13路面油斑

PA-13混合料為“骨架-空隙”結構，細集料含量少，混合料在長時間高溫儲存時，容易形成析漏，在運輸車貨箱底板凹處易產生瀝青“聚集”效應，當析漏量達到一定時會順著混合料進入攤鋪機，從而在局部路段產生“油斑”，嚴重影響成品路面質量，如圖3所示。主要從2方面解決:一方面，必須合理配置運料車，使其與拌合站的產能匹配，保證前后場的有效銜接，盡量減少攤鋪等待時間，減少瀝青“聚集”時間;另一方面，運輸車輛的貨箱四周以及底板在每次裝料前一定要清潔干凈，及時清理瀝青析漏的“聚集”。另外，在攤鋪現場要配備專人，對成品路面實時監(jiān)測，一旦發(fā)現油斑，要及時挖除，用新料進行回鋪。

圖3 PA-13路面局部油斑

3 施工質量檢測

PA-13路面施工成功與否，關鍵在于路面壓實后確保路面有效空隙及過渡銜接段路面平整不產生坑槽、剝落等病害。項目組對PA-13路面施工進行了全過程監(jiān)控、檢測，在9段排水路面中選取2段，分別在施工后以及通車1 a后進行跟蹤檢測，檢測結果如表3、表4所示，圖4為2段PA-13路面通車1 a后使用性能比較。

表3 PA-13路面檢測數據路段檢測時間檢測點數平均構造深度/mm平均摩擦系數(BPN)平均滲水系數/(mL·min-1)平均芯樣空隙率/%K18+420～K19+020(左幅)施工后31.62635 62622.1通車1 a31.61585 01522.0K28+210～K29+000(右幅)施工后41.57615 37621.5通車1 a41.55594 87621.3

表4 PA-13路面平整度及外觀檢測檢測位置平整度施工后通車1 a外觀檢測(通車1 a)尺數/尺平均最大間隙/mm尺數/尺平均最大間隙/mm坑槽個數/個面積/m2K18+420(左幅)100.22100.2200K19+020(左幅)100.26100.2800K28+200(右幅)100.18100.1600K29+000(右幅)100.32100.3400

圖4 2段PA-13路面通車1 a后使用性能比較

試驗檢測結果表明：

1) 通車1 a后，構造深度與芯樣空隙率基本維持不變，下降幅度基本小于1%。

2) 通車1 a后，摩擦系數平均下降3.5BPN，平均下降幅度為-5.61%，主要原因是PA-13路面瀝青混合料瀝青油膜厚度相對于普通路面厚，輪跡帶位置的混合料容易在車輪的反復作用下造成部分瀝青膜脫落，導致摩擦系數略有下降，但整體不影響路面抗滑性能。

3) 滲水系數平均下降-555 mL/min，平均下降幅度為-10.1%，PA-13路面排水能力有一定程度衰減，但鉆芯結果表明，混合料的空隙率并未大幅減少，主要原因是行車及雨水沖刷造成表面空隙部分堵塞，且通車后未進行清孔養(yǎng)護。

4) 用3 m直尺測量過渡段平均最大間隙的均值僅為0.2 mm左右，通車1 a后平整度基本無變化，路面整體平整度較好。通過對路面外觀檢測，發(fā)現路面無坑槽、松散等病害，路面整體使用性能較好。

4 結語

結合以往工程經驗，針對施工存在的問題，依托岳望高速，通過改進外加劑添加設備與在不同路面間實施“無縫對接”等關鍵技術，成功解決了以往排水路面施工難題。通過選取部分路段，分別在施工后以及通車1 a后進行跟蹤檢測，各指標均控制良好，路面整體使用性能較好。排水路面的長期使用性能有待進一步觀測，通車后應加強排水路面清孔養(yǎng)護工作，確保整體排水效果。綜上所述，排水瀝青路面在我省高速公路具有一定的推廣應用價值。