排水沥青路面在易积水路段的应用

李曙龙 雷俊 史立民

（1.湖南省长益高速公路扩容工程建设开发有限公司，湖南 长沙 410000；2.中路交建（北京）工程材料技术有限公司，北京 102199）

造成交通事故的原因除了人、路、车的因素外，气象也是重要因素。有关统计表明，包括降雨、降雪、大雾、结冰、大风、沙尘等多种条件造成的交通事故中，降雨占74%。路表水膜是造成雨天交通事故较大的原因。如何解决路表水膜和路面积水问题，是道路建设者所要深入研究的。

一、路面积水原因分析

（一）路面纵坡设计对路面积水影响

合成坡度是路面是否能够顺畅排水的重要指标。研究认为：一般情况下，当路面合成坡度不小于0.5%时，则不会积水。在我国高速公路设计中，路拱坡度一般为1.5%或2%，因此一般路段不会出现积水现象。而对于有超高过渡段的段落，其不可避免会出现零坡，极易出现路面积水现象。有文章通过分析道路纵坡对道路积水、水膜厚度及路侧排水的影响得到如下结论：在超高渐变段，设计最小纵坡对路面排水影响较大，在条件允许的情况下，应适当增加纵坡坡度。

（二）路面汇水面积大

高速公路车道数的增加，虽然提高了通行能力，但是由于路幅过宽也造成了路面排水不畅的问题。当路面宽度为11.25m时，水流仅沿横坡方向流动，降雨量在2mm/min时，水膜厚度可达到2mm以上，而部分水漂现象在2.5mm时就可能发生；据某条高速公路S曲线中部和凹曲线底部水膜厚度统计得到：当降雨强度在1.2mm/min时，这些部位的水膜厚度可以达到5mm以上。因此可以推断得出，路幅越宽，其在相同降雨量的情况下，水膜厚度越厚。而一般水流是沿着合成坡度方向流动，随着纵坡的增大，水流路径长，坡底水膜厚度增加，因此设计纵坡也不能大于4%。

（三）路面排水不畅通

在实际建成公路中，超高段纵向集水沟或多或少存在着一些问题。如未设置超高段纵向集水沟或长度设置不足、盖板顶面高于路面、未设置横向排水管、路面标线阻水等问题，均会导致路面最内侧车道上出现积水。除此之外，长期车辆荷载造成的车辙也会积水，影响行车安全。

二、排水沥青路面在积水路段的应用

排水沥青路面是一种大孔隙路面，内部空隙可以达到20%左右。排水沥青路面在我国通常被称为排水性路面或透水性路面，较多的简称为PAC。该路面具有排水、降噪、高抗滑的功能，应用于积水路段，可有效缓解积水问题。

（一）路面结构设计

在湖南某新建双向六车道高速公路上，为避免路面大量积水导致交通事故，在超高缓和段设计了排水沥青路面PAC-13，中面层仍采用AC-20C，为加强中面层顶面的防水和黏结，设置了防水黏结层，结构示意如图1所示。

图1 路面结构示意图

（二）混合料PAC-13配合比设计

排水沥青路面成功的关键在于材料及配合比设计。该项目粗集料采用了湖南当地所产的辉绿岩，粗细集料检测指标符合设计要求。沥青采用的SBS改性沥青，采用高黏度改性添加剂，按相关工艺制备满足技术要求的高黏改性沥青，如表1所示。

表1 高黏沥青（实验室制样）检测结果

表2 合成级配通过率

表3 性能验证指标

通过调试每档材料得到合成级配，如表2所示。通过析漏和飞散确定最佳油石比为4.5%。性能验证结果如表3所示。

排水沥青混合料是一种多孔的开级配沥青混合料，主要依靠骨料之间的嵌挤和沥青的黏结形成强度，因此对骨料的力学性能要求较高，该项目选择的粗集料在力学性能上，其压碎值、洛杉矶磨耗及软石含量上均有较优表现，而且从针片状含量上也可以看出，粗集料的加工性能比较优良，大量研究表明针片状对于沥青混合料的抗水损坏能力有较大影响。对于排水路面而言，细集料的洁净程度，以及矿粉的质量对沥青胶浆的影响较大，在选用细集料时着重控制了其亚甲蓝和含泥量。而最为关键的材料为高黏沥青，其质量直接决定排水沥青路面的路用性能及耐久性。高黏沥青需要有足够高的黏度，也需要有较好的耐热、耐候性，以保证良好的抗老化能力。该次设计从原材料上择优选择了矿石材料及沥青材料，配比的设计符合相关要求，设计空隙率达到了22.9%，渗水系数（车辙板）也达到了5000ml/min以上，混合料的其他各项指标也具有较高的水平。

（三）PAC-13路面施工及控制要点

使用上述配合比施工，采用5000型的间歇式拌和楼，高黏度改性添加剂采用机械投放至拌和锅内搅拌均匀，合理设置拌和工艺。出料温度控制在175℃～185℃。混合料的运输和摊铺均与普通改性沥青混合料一致。在碾压的时候采用静压，防止压路机振动致使混合料骨架破坏。在钢轮碾压结束后，胶轮伺机碾压，将混合料揉搓至混合料再排列，使混合料骨料与骨料之间嵌挤更紧密，以提高路面抗飞散的能力，提升路面耐久性。排水沥青路面的施工不需要专业的特种设备，施工要求简单，不影响施工进度。通过对排水沥青路面的检测，其渗水系数均在6000ml/min左右，通过雨天观测，路面积水和水膜问题均得到了有效解决，路面行车也更加安全、舒适。

三、结语

路面设计时，应充分考虑路面纵坡及合成坡度，结合最小设计纵坡及路面的汇水面积，不宜小于0.3%也不宜大于4%；超高缓和段及“凹”曲线底部是及易造成路面积水的位置，在路面结构设计时，可以考虑采用排水沥青路面；排水沥青路面对原材料的要求相对严格，对施工要求简单，不影响施工进度，当设计空隙大于22%时，路面现场渗水系数可达到6000ml/min以上，能有效解决路面积水和水膜问题。