市政道路大空隙排水沥青路面施工技术研究

摘要：本文聚焦市政道路大空隙排水沥青路面的施工技术研究，旨在解决我国市政道路普遍存在的水损害问题。以某地区新建市政道路为具体研究对象，深入探讨大空隙排水沥青混合料的原材料构成、级配设计、施工工艺以及其在路面使用中的性能表现。研究通过冻融劈裂试验和车辙试验对大空隙排水沥青混合料性能进行验证，其中，冻融劈裂试验表明，大空隙排水沥青混合料的冻融劈裂强度比高达91.7%，证明了其良好的水稳定性。同时，车辙试验混合料动稳定度最小值达到了3073次/mm，表明在高温环境下，该材料依然能够保持稳定的性能。

关键词：大空隙排水沥青路面；施工工艺；冻融劈裂试验；车辙试验

0引言

随着社会经济的不断发展和城市交通运输需求的日益增长，市政道路在城市交通组织上、经济发展中扮演的角色愈加重要。路面质量，作为市政道路建设中的核心要素，直接关系到行车安全、乘坐舒适度以及道路的长久耐用性[1]。因此，持续提升路面的技术水准与性能，对于保障交通流畅、安全至关重要。然而，面对气候变化带来的严峻挑战，极端天气事件频发，市政道路在暴雨等恶劣天气下易积水，严重降低通行效率。而传统的路面排水设计与施工技术，在应对极端天气时显得力不从心。因此，研究一种能够更有效应对暴雨等极端天气条件的排水沥青路面技术势在必行。大空隙排水沥青路面作为一种新型的路面排水技术，其通过设计路面中的空隙结构，改善了路面的排水性能，提高了抗滑性和水稳性能[2]。本论文旨在通过对大空隙排水沥青路面施工技术的深入研究，探讨其在市政道路建设中的应用前景，为市政道路路面排水技术的进一步创新提供理论和实践的支持。

1 项目背景

某新建市政道路全长3.255km，道路面层整体采用三层沥青混凝土修筑，考虑到路段区域的地质水文情况，在面临频繁的降雨和极端天气事件时易出现积水现象。经过建设单位研究决定在该路段采用大空隙开级配排水沥青路面技术，以提高路面排水性能和抗滑能力，确保行车安全和道路使用寿命。

2 原材料选择与配合比设计

2.1 原材料

（1）沥青。为了保证大空隙沥青路面耐久性、稳定性，项目拟采用高黏度TPS改性沥青作为原材料，该类沥青中添加热塑聚丙烯-聚苯乙烯-聚丙烯作为改性剂，能够有效优化沥青黏附性和稠度，有助于提高道路的抗变形能力。其次，改性后的沥青能够提高混合料的耐久性，延长道路使用寿命。高黏度TPS改性沥青主要性能指标检测结果见表1。

（2）粗集料。从大空隙沥青路面组成材料分析，粗集料在沥青混合料中占比超过70%，其通过相互嵌挤锁结形成稳定的骨架结构，该结构为沥青混合料提供了基本的承载能力和稳定性。其次，大空隙排水沥青路面的粗集料性能要求关键在于优化排水结构，空隙率是大空隙排水沥青路面的关键参数。集料颗粒的大小和形状直接影响路面空隙结构，均匀分布的颗粒和恰当的形状可以形成理想的排水通道，提高排水效率。其次，抗滑性是确保潮湿或多雨条件下行车安全的重要考量，集料颗粒表面的不规则形状、突起、坑槽等与车辆轮胎的接触产生摩擦力，从而影响车辆在路面上的抓地力和抗滑性。本项目考虑到路面性能要求高，以玄武岩碎石作为面层材料，其主要技术性能见表

（3）细集料。在大空隙沥青混合料组成材料中，相较于粗集料含量，细集料的用量较少，但作为填充材料，可以有效增加混合料的密实性与稳定性，有着不容忽视的作用。细集料主要由天然砂、人工砂和石屑组成，其棱角度和泥土含量对于大空隙沥青混合料的路用性能至关重要。

（4）玄武岩纤维。玄武岩纤维在大空隙排水沥青混凝土中扮演着吸附、稳定和加筋等重要作用，由于玄武岩纤维具有极大的比表面积，纤维极细且呈三维状分布，有助于提升沥青混合料的整体稳定性和强度。其次，玄武岩纤维沥青混合料具有非常好的强度和稳定性，特别是在高温、高压力和频繁的车辆运行下，其表现更加突出。在道路施工中应用玄武岩纤维沥青混合料能够提高道路的抗压能力和稳定性，减少路面的波动和潮湿现象，从而延长路面的使用寿命。

2.2 配合比设计

矿料级配设计对沥青混合料空隙率、集料密度和道路功能特性有重要影响。设计良好的级配可以确保路面的平整性、耐久性和行车安全性，而级配设计不佳可能导致沥青混合料在铺设过程中出现压实不均匀，抗滑性能降低，增加车辆在雨天或湿滑路面上打滑的风险，对行车安全构成威胁。为确保大空隙沥青路面级配符合路用性能要求，根据《透水沥青路面技术规程》（CJJ/T190-2012）要求，最终确定中细粒式PAC-13矿料级配范围，级配范围详见表4。

3 施工工艺

3.1 施工准备

大空隙排水沥青路面面层施工准备工作主要包括路面清理、设备选用与调试等内容。路面清理主要是清理基层表面尘土和杂物，确保后续施工中撒布的透层油能够顺利渗透到基层中，提高基层和面层的粘结性能[3]。

考虑到大空隙排水沥青路面技术要求高，选用施工设备应考虑混合料的生产和施工性能满足要求，综合对比后选用Zoomlion的沥青混凝土间歇式拌合设备，ZP1250型号摊铺机以及SSR120C-6钢轮压路机。为保证沥青混合料拌合、摊铺、碾压施工流程连续性，正式施工前应当对拌合设备、履带摊铺机以及压路机进行调试。

3.2 混合料的拌合与运输

沥青混合料制备阶段，将碎石集料和高黏度TPS改性沥青依次添加到间歇式拌和设备的混合筒，该过程应当采用计量装置严格控制材料用量。待原材料投入混合筒后，开启拌和设备，使混合筒中的搅拌器开始旋转，将沥青和集料彻底混合。拌和过程中温度控制是影响大空隙沥青混合料质量的关键一环，保持混合料在175℃左右能够有助于集料和沥青的充分结合，过高或过低的温度都可能影响混合料的性能[4]。

待沥青与集料充分拌和后，应当进行混合料的质量控制。试验测试沥青含量、骨料粒度分布、密度、容重等指标，进行沥青混合料的稳定性、耐水性、温度敏感性等试验，确保混合料符合设计要求。

沥青混合料通常采用大吨位自卸汽车进行运输，自卸汽车进入拌和站后，在拌和站人员的指引下在拌合楼的装载区域就位。按照指导标志或操作规程，将车辆停靠在适当的位置，确保安全并方便装载。拌合楼操作员使用设备将生产的沥青混合料从拌合楼的料仓或料斗中输送到自卸箱中，确保沥青混合料通过重力流向自卸汽车厢体[5]。

3.3 混合料的摊铺与碾压

自卸汽车将沥青混合料运送至施工场地后，自卸汽车停靠在摊铺机前就位并开启自卸箱，使沥青混合料均匀流出。摊铺机在自卸箱附近工作，接收并均匀分布沥青混合料，根据设计要求铺设沥青混合料厚度，确保平整和均匀。随后，热力整平机对铺设的沥青混合料进行整平和加热。最后，压路机进行轮压作业，提高密实度。在整个摊铺过程中，需要进行质量控制，包括沥青混合料的厚度、密实度、平整度等方面的检测，以确保最终形成的沥青路面符合设计和规范要求[6]。整个施工流程需要协调各设备运作，精确控制施工参数，确保沥青路面具有良好的质量和性能。

3.4 接缝处理

接缝处理是沥青混合料碾压施工后确实是一个至关重要的环节。它直接关系到沥青路面的平整度、稳定性和耐久性。若在碾压施工完成后，未对接缝进行妥善处理，可能会留下空隙或裂缝，这些空隙或裂缝将成为水分和空气进入路面的通道。水分和空气的侵入会加速沥青混合料的老化和腐蚀，从而缩短路面的使用寿命。因此，在沥青混合料摊铺碾压后，新铺混合料温度尚适宜时，应对道路接缝进行处理。因此，在沥青混合料摊铺碾压后，新铺混合料温度尚适宜时，应及时对道路接缝进行处理。处理过程中，需采用以路拱为中心逐步向外扩展的施工方式。操作时，应确保横缝设置于路拱外缘，且宽度保持一致。当采用多台压路机梯队作业时，应在碾压完成、新铺材料冷却前进行接缝处理，优先选择钢轮压路机进行碾压。单台压路机作业时，应人工清扫接缝处表面，并调整已碾压路面的横坡至最小。处理完成后，用3m直尺检查新铺材料表面，确保无明显的轮迹或轮胎痕迹[7]。

4 路用性能试验研究

4.1 冻融劈裂试验

沥青路面面临着多重挑战，其中包括环境温度的波动、车轮载荷的反复碾压，以及雨水和冰雪等自然因素的侵蚀。这些因素综合作用，使得路面易于遭受水损害。特别当路面出现微小的裂缝时，渗入的水在车轮的持续压力下，会形成强大的推动力，使得这些裂纹逐渐扩大，进而加剧沥青路面的损伤。在评估沥青混合料的性能时，水稳定性是一个关键指标。它直接反映了材料在面临水分侵蚀时，能否保持原有的结构完整性和力学强度。为了准确评价该项目沥青路面的稳定性，有效地模拟实际环境中沥青路面所遭受的冻融循环和载荷作用，本项目采用冻融劈裂抗拉强度比作为大空隙沥青路面评价指标。

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F 40-2004）规定，大空隙改性沥青混合料的冻融劈裂抗拉强度比应至少达到75%，以确保其良好的水稳定性。在实际试验中，试件冻融劈裂抗拉强度比为91.7%，表明该沥青混合料出色的抗水损害能力。

4.2 车辙试验

沥青混合料作为一种粘弹性材料，其力学性能在外界影响下呈现出复杂的变化。其中，温度和车辆荷载是两个尤为重要的影响因素。在高温环境下，沥青混合料的黏性和弹性特性发生变化，导致其抵抗变形的能力显著下降。随着温度的升高，沥青混合料的黏结强度逐渐降低。此外，路面存在的交通荷载也会加剧沥青混合料的变形。在车轮滚动的反复作用下，矿物集料在沥青混合料中容易发生滑移，导致路面出现高温变形，最终形成车辙等病害。

为使沥青混合料的高温性能得到合理评价，通常采用高温车辙试验方法。车辙试验可以模拟实际路面在高温和交通荷载作用下的情况，从而准确评估沥青混合料的抗变形能力和耐久性。通过高温车辙试验，可以得到沥青混合料的变形量、流动速度等关键指标，进而判断其是否满足设计要求。

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F 40-2004），大空隙沥青混合料的动稳定度应达到不低于1500次/mm的标准。由试验结果可知，试件动稳定度最小值为3073次/mm，表明大空隙沥青混合料的动稳定度远超过规范要求的最低标准，展现出了优异的抗变形性能。

5 结论

本文以某新建市政道路为案例，深入剖析了大空隙排水沥青路面的施工技术，重点探讨了其原材料组成和级配设计等关键指标，并详细阐述了该技术的施工工艺。同时，为验证大空隙排水沥青路面施工技术的有效性，进行了冻融劈裂试验和车辙试验。试验结果表明，该技术在稳定性和高温性能方面均表现出色，充分证明了其在实际工程中的良好应用效果。通过本文的研究，为大空隙排水沥青路面施工技术的推广和应用提供了有力支持，同时也为我国城市市政道路建设提供了有益的参考和借鉴。

参考文献

[1]罗倩.玄武岩纤维对大空隙高黏沥青混合料路用性能的影响[J].公路，2020，65（10）：286-292.

[2]于立泽，刘作强，张海涛等.功能性沥青混合料排水特性的评价研究[J].重庆理工大学学报（自然科学），2021，35（08）：106-113.

[3]黄学文.大空隙沥青混合料的耐久性研究[J].中外公路，2013，33（04）：296-299.DOI：10.14048/j.issn.1671-2579.2013.04.076.

[4]王灿升，邹杰，彩雷洲等.功能型路面国内外研究综述[J].公路交通科技（应用技术版），2020，16（10）：53-59.

[5]罗朝阳. 基于宏观降雨试验的大尺寸排水沥青路面渗流行为研究[D].广州大学，2024.DOI：10.27040/d.cnki.ggzdu.2023.001727.

[6]王东敏. 动载下水泥路面多孔排水沥青加铺层结构分析与研究[D].重庆交通大学，2022.DOI：10.27671/d.cnki.gcjtc.2020.000094.

[7]马康. 双层排水沥青路面空隙衰变研究[D].东南大学，2020.DOI：10.27014/d.cnki.gdnau.2019.001217.

作者简介：陈擎（1990.01-），男，汉族，湖南常德，大学本科学历，工程师，主

要研究建筑安全管理和市政道路质量管理