城市道路降噪排水沥青结构设计及质控方法研究

向炜

摘要：降噪排水路面是一种新型的路面结构，具有较高的实用性，符合国家的绿色发展理念。文章主要分析了城市道路降噪排水沥青结构组成，并对路面结构和排水进行设计，最后阐述了路面施工中的温度控制、混合料的质量控制、粘层的质量控制、路面摊铺、碾压质量控制等，期望为降噪排水沥青路面的推广和应用提供一定的理论支持。

关键词：降噪排水;沥青路面;结构设计;质控

中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1001—5922（2021）02—0180—04

随着经济的发展及汽车保有量的提升，城市道路在建设中更加追求便捷和安全，降噪排水路面是一种新型的路面结构，该路面可以快速渗透雨水，雨水可以快速通过表层的内部通道排出，降低了路面的水膜厚度，避免行车过程中出现大幅度溅水的现象，显著提升了大雨天行车的安全性，降低了雨雪天气交通事故的发生率。此外该路面由于物料的孔隙较大且多可以吸收车辆行驶过程中出现的气流，显著降低汽车的行驶噪音。降噪排水沥青路面在一些发达国家，如美国、日本等应用比较广泛，我国对于降噪排水沥青路面的研究相对较晚，因此应该加强这方面的研究。

1城市道路降噪排水沥青结构组成

城市道路降噪排水沥青路面结构在工程中应该结合具体的区域气候条件、交通条件等进行设计，设计的重点在于路面结构如何进行组合才能实现路面结构的最大承重并耐受住周边环境的影响，充分发挥不同路面结构层的作用。在路面结构设计中，应该满足以下3方面的要求。①城市道路降噪排水沥青结构设计应该适应车辆载荷作用的要求。路面上的车辆在行驶过程中，会给路面施加水平方向和垂直方向的压力，这种压力也称之为行车载荷，在垂直作用压力下，路面的不同结构的应力不同，越深的地方受到的应力越小，发生的应变也越小;在水平压力的作用下，路面各层的应力会随着深度而变化，越深的地方递减速度越快。道路表层还会受到车辆的摩擦力，因此需要路面表层具有一定的韧度和耐磨性，这样可以确保行车的安全。因此，在进行路面结构设计时，路面的表层需要具有比较高的强度和韧度，路面的中层和下层材料的强度和韧度可以稍低。②要求路面在自然环境下具有良好的稳定性。由于路面在自然环境如雨、雪中暴露，因此，在进行路面结构设计时，需要保证沥青路面的面层具有良好的水稳性，空隙率大，同时在冬季寒冷时候具有一定的抗冻性。此外，还应该注意的是，由于半刚性基层容易产生收缩裂缝，因此，也应该选择水稳性比较好的材料。③为了防止水渗入中面层，在路面的上面层与中面层之间应该设计乳化沥青粘层，以起到封水的作用，使路面不同层之间的结合更加紧密和稳定。

综上所述，设计的城市道路降噪排水沥青结构如图1所示。

根据图1可知，城市道路降噪排水沥青结构包括排水性沥青混合料上面层（降噪功能层），该层的厚度一般为4～5cm，乳化沥青粘层，密级配沥青混凝土中面层（不透水层），密级配沥青混凝土下面层，半刚性基层（底基层）及路床。城市道路降噪排水沥青路面应该根据工程的位置、交通量、降噪排水条件等具体确定不同结构层的厚度。

排水性沥青混合料上面层具有排水的作用，在设计中应该保证该层纵向渗透速率比降水、降雪的速率快，避免出现超渗产流的现象。根据《公路沥青路面施工技术规范》的相关规定，进行排水路面修筑时应该铺设乳化沥青粘层，通过铺设粘层起到封水的作用，避免水渗透至密级配沥青混凝土中面层（不透水层）。粘层一般是铺撒稀释后的沥青或者乳液之后再铺撒3～8mm厚的碎石，之后立即铺设沥青表层，避免出现裂纹。

对于路面的密级配沥青混凝土中面层（不透水层），密级配沥青混凝土下面层，半刚性基层（底基层），要求具有良好的抗裂纹和反射的性能，必要时可以添加一些kI织物，以避免载重型裂缝，或者铺设沥青碎石过渡层，避免裂缝的出现和加大。在基层设计中主要以透水能力作为标准，根据JTGD50-2017《公路沥青路面设计规范》的相关要求，得出的不同材料基层集料公称最大粒径和最小厚度如表1所示。

2城市道路降噪排水沥青结构设计

2.1设计参数

当前我国的沥青路面基本为半刚性基层结构，以某路面为例对城市道路降噪排水沥青结构进行设计。该路段为城市主干路，设计使用年限为15年，根据当前的交通量预测路面的当量轴次为70万次，容许弯沉值25.4（0.01mm），经过室内实验之后，确定路面不同结构层的弯沉和应力满足相关的要求，路面所处区域降雨强度为50mm/h，设计的路面半幅宽度为11m，横坡2%，纵坡0.3%。本文中设计的是单层降噪排水沥青路面。

2.2单层降噪排水沥青路面结构的计算

上面层为4em PAC-13沥青混合料，密级配沥青混凝土中面层（不透水层）为6cm中粒式改性沥青混合料AC-20C，密级配沥青混凝土下面层为8cm粗粒式沥青混合料AC-25，基层为36cm水泥稳定碎石，底基层为18cm水泥稳定碎石，路面的各层材料的相关参数如表2所示。

采用通用的HP-DS2006对排水降噪沥青路面进行结构演算，计算结果如表3所示。

根据表3可知，降噪排水沥青路面结构层的弯沉应力值、拉应力值均小于最高允许值，容许弯沉值未超过设计的25.4（0.01mm），满足相关的要求。因此，可以确定设计的降噪排水沥青路面的各层结构厚度，满足路面结构强度的要求。

2.3路面排水設计

在设计透水基层厚度时，根据Darcy定律及路面所处区域降雨强度为50mm/h，设计的路面半幅宽度为11m，横坡2%，纵坡0.3%等参数确定透水铺装纵向每延米路面的设计渗水量，计算出不同材料的透水基层的饱水厚度，为了防止出现积水的情况，设计结构厚度应不小于饱水厚度。为了提高路面的排水效果，降低车辆行驶过程中水压力对路面的影响，设计了排水石，排水石埋设于40cm×14cm水泥混凝土中。排水平石与中、下面层之间预留10cm宽透水通道，每隔25m设一集水井，集水井与城市地下排水管道连接。为利于路面排水，中面层横坡调整为2.5%，纵坡依据交叉路口、集水井位置等综合确定。

3城市道路降噪排水沥青路面施工质控方法

3.1施工过程的温度控制

由于城市道路降噪排水沥青路面施工过程中应用的细集料较少，混合料的空隙大，導致在运输和路面摊铺过程中热量的散发快，因此，混合料的出料温度较高，而在摊铺时混合料的温度偏低，由此可知，降噪排水沥青混合料对温度比较敏感，在施工过程中，应该加强对于温度的监测，监测的温度包括混合料的到场温度、摊铺温度、碾压温度等，温度检测过程中尽量采用精确度高的温度计量器。

3.2加强混合料的质量检验与控制

为了确保施工质量，在施工过程中应该加强混合料的质量检验与控制，定期对混合料进行抽提试验，确保混合料的粒径、油石比在规定的范围之内，同时，还可以在现场进行钻芯取样，对混合料的空隙率、压实度进行测定，确保压实度、芯样空隙率在正常范围之内，符合相关的规定。压实度是衡量沥青路面施工的关键指标，由于排水沥青路面的较大空隙特征，其空隙率指标在设计过程中可以按照空隙率±2%、合格率不小于80%的标准。根据以往的施工经验可知，降噪排水沥青路面如果采用50次击实作为标准密度，则压实度可要求不低于98%。

3.3粘层的质量控制

城市降噪排水沥青路面的结构和功能具有一定的特殊性，因此，需要重视粘层的质量，在施工过程中，粘层油洒铺量较少，为了确保防水作用，需要进行洒水实验，确保油膜的防水作用达到相关的质量标准，同时进行局部路段钻芯实验，确保粘层的粘结力，并在施工之前，检查乳化沥青的质量，确保乳化沥青的质量合格。

3.4摊铺、碾压质量控制

城市降噪排水沥青路面中应用的混合料含有较多的粗集料，因此，在施工过程中非常容易出现离析的问题，摊铺时应该保证摊铺的均匀性和连续性。如果摊铺时的碾压次数过多，则会造成嵌挤界面的破碎，出现骨架结构失稳的问题，从而造成降噪排水沥青路面的使用性能下降。因此，应该加强摊铺和碾压的质量控制。

3.4.1摊铺

路面摊铺过程中，摊铺机的起步速度1.0-1.5m/min，然后慢慢提速达到正常速度2.0～2.5m/min，摊铺过程中的速度应该保持均匀，松铺系数最好设置为1.18。摊铺的最后5m进行松铺，并对松铺的混合料的空隙率进行检验，结果表明，摊铺过程中同一断面初始空隙率为20%±2%，满足相关的指标要求，说明摊铺的均匀性较好，满足相关的要求。

3.4.2碾压

碾压的过程分成初压、复压和终压。初压时采用2台钢轮压路机，后面各紧跟2台摊铺机（静压），碾压4遍;复压采用1台钢轮压路机，全宽碾压2遍（静压）;终压采用胶轮压路机碾压1遍。

3.5现场检测

道路施工完成之后，进行现场检测，检测的内容包括渗水试验和噪声测试。

3.5.1渗水试验

渗水试验采用HDSS-II路面渗水仪进行路面的渗水能力检测，检测步骤如下：①选点：在路面上选好点，用扫帚和钢丝刷将测点上的杂物清除干净;②按底座大小在底座上抹一点腻子，将仪器底座按上并拧紧，抹实腻子，不使漏水;③将掺有少量工墨水的水灌入仪器中，直至小量筒上端溢水孔（至600mm高度为止），从开始加水到开始读数应在3s内完成;④水达到预定水位后（600mm）即开动秒表，每30s记—次水位高度，直到3min为止。根据路面渗水量=（第3min时的渗水量-前lmin渗水量）/2进行计算，取5个点进行检测，路面的渗水系数测定分别1256mL/15s、1311mI/15s、1098mL/15s、1192mL/15s、1242mL/15s，渗水系数大于900mL/15s，说明采用降噪排水沥青路面的透水陛能良好。

3.5.2噪音测试

在进行路面的噪音测试时，采用手持噪声测试仪，测试点高度距路面表面1.0m，距测试车辆中心水平距离6m。当车速为80km/h时，降噪排水沥青路段噪音为76.2dB，普通沥青路段噪音为79.4dB;当车速为100km/h时，降噪排水沥青路段噪音为79.6dB，普通沥青路段噪音为83.8dB。由此可知，设计的降噪排水沥青路面和普通沥青路面相比，具有一定的降低噪音作用。

4结语

文章主要对城市道路降噪排水沥青结构进行设计，并阐述了相关的路面施工质控方法。通过分析可知，降噪排水沥青路面透水性能良好，雨天可保证路面无积水，提高了车辆轮胎与路面之间的附着力，从而大大改善路面的防滑性能，保证行车的安全;另外，和普通沥青路面相比，具有一定的降低噪音作用，符合城市道路“以人为本”的设计理念。因此，在今后的城市道路建设中应该加强对降噪排水沥青路面的研究，进而大力推广，以顺应国家绿色发展的理念。