大孔隙沥青稳定碎石排水基层应用技术分析

文/中铁六局集团路桥建设有限公司 丁国盛

多年以来，国内外学者一直在研究如何排出沥青路面内部的水分，减少沥青路面病害，提高沥青路面使用寿命。大量研究经验证明，设置排水基层，可以大幅提高沥青路面的使用寿命（约延长了30%）。沥青路面使用寿命提高了，建设成本就相应降低了，这远远超出了设置排水基层所增加的成本。

文章以高速公路大孔隙沥青稳定碎石排水基层设计与施工为施工背景，分析了排水基层的强度构成原理、原材料组成、配合比设计、路面使用性能分析与施工技术要点，以期为排水基层的设计与施工提供参考。

工程概况

某高速公路位于多雨地区，年均降雨量超过1500mm，周边道路受水害严重。面层结构为沥青混凝土，组合形式为4cmAC-13C沥青混凝土+6cmAC-20C沥青混凝土。基层设计中拟设置10cm大孔隙沥青稳定碎石基层ATPB-25，以排除路面结构内部的水分。

配合比设计

强度形成原理

大孔隙沥青稳定碎石基层粗集料要求强度高、形状规则、多棱角。集料之间相互嵌挤形成一个稳定的骨架结构，具有较高的内摩擦力和嵌挤力。另一方面，沥青和细集料、矿粉形成的沥青胶浆以网状结构分布在混合料内部，将集料黏结在一起，形成一定的黏聚力。

可见，大孔隙沥青稳定碎石基层的强度形成主要包括两个方面，一方面是骨料间的嵌挤作用所形成的内摩擦力和嵌挤力，另一方面是由沥青胶浆提供的黏聚力，二者组合形成具有一定强度的稳定骨架结构。

沥青最佳用量确定

普通沥青混合料采用马歇尔试验确定沥青最佳用量，而大孔隙沥青稳定碎石排水基层为骨架-空隙结构，仅采用马歇尔试验不能准确地确定沥青最佳用量。该项目沥青最佳用量确定时充分考虑稳定度和空隙率等因素的影响，采用马歇尔试验与沥青析漏试验相结合的方式进行确定。本文只分析级配Ⅰ型大孔隙沥青稳定碎石排水基层沥青最佳用量确定过程。

马歇尔试验

分别选择五种不同的沥青用量，采用标准击实试验制作马歇尔试件，其试验结果见表1，沥青用量与马歇尔稳定度关系曲线见图1。

图1 沥青用量与马歇尔稳定度关系曲线

表1 级配Ⅰ型大孔隙沥青稳定碎石马歇尔试验结果

图2 沥青析漏量与沥青用量的关系曲线

沥青析漏试验

沥青析漏试验是通过检测沥青稳定碎石混合料中析出沥青的数量，确定游离沥青的数量，试验所得的沥青析漏量与沥青用量的关系曲线见图2。

沥青最佳用量确定

结合马歇尔试验和沥青析漏试验所确定的试验数据进行分析，沥青最大用量为2.8%。而当沥青用量为2.6%时，沥青稳定碎石混合料的马歇尔稳定度最大，而此时的空隙率和流值均符合要求。根据对试验数据的分析可知，选取2.6%为沥青最佳用量。

施工技术要点

混合料拌和

为防止排水基层混合料离析，混合料拌和的每一个环节都应该严格按照规范实施；拌和设备的存料斗之间应设置隔板，防止使用装载机上料过程中产生窜料，影响配合比；粗集料传送装置应具有足够的动力，保证供料的连续性；定期检查振动筛分装置，以减少由于细集料提前下落至热储料仓而出现的离析，当发现成品料变化较大时随时进行检查；沥青稳定碎石混合料拌制时间应较普通沥青混合料长40s至50s，应保证拌和均匀；严格控制成品料出厂温度，应根据环境温度、摊铺、压实要求确定最佳出厂温度。

混合料运输

混合料运输过程中应对装料、运输、覆盖等方面做严格要求，注意防止出现温度离析和集料离析：成品料应分多次装入运输车辆车厢内，每次装料车辆应配合移动，防止装料过程中出现离析；运料车厢内应涂抹油，防止混合料黏结在车厢上，如有少量黏结应及时清理；沥青稳定碎石混合料运输过程中应加盖篷布，并严格控制运送时间和施工温度，运料车数量应与摊铺机摊铺生产能力相协调。

混合料摊铺

摊铺过程中应保证摊铺机连续、匀速摊铺，防止对摊铺机产生撞击：运料车数量应与摊铺机摊铺速度相协调，保证摊铺机摊铺的连续性，尽量减少收斗次数，防止出现离析；摊铺前施工放样，每个10m打桩，挂线确定摊铺基准线；正式摊铺前应铺筑试验路段，确定摊铺速度、松铺厚度等参数；为避免产生纵向冷接缝，采用两台摊铺机平行作业，前后距离控制在5m至10m。

混合料压实

对沥青稳定碎石混合料压实应正确选择压实设备，并严格控制压实温度。初压采用轻型钢轮压路机或轮胎压路机进行稳压，复压采用振动压路机进行碾压，形成骨架结构即可，防止压碎粗集料，终压采用重型压路机碾压一遍，消除轮迹。碾压完成后即可进行压实度的检测，可采用灌沙法进行检测，压实度达到98%以上即为合格。

排水设施施工

该项目排水设施设计采用在路缘处设置集水沟、纵向排水管和横向排水管相结合的方式，排水基层路缘排水系统见图3。

图3 排水基层路缘排水系统

试验段施工现场评价试验

选取K59+460K至59+660作为试验段，施作排水基层后对其稳定度、空隙率和渗透系数进行检测，检测结果见表2。

表2 试验路段现场检测结果汇总表

通过对以上试验数据的分析，试验路段结构强度符合设计要求，排水性能良好。

结语

本文通过对大孔隙沥青稳定碎石排水基层的强度形成原理、配合比设计、施工工艺与施工现场检测评价等方面进行全面分析，得出以下结论：试验确定沥青最佳用量时应充分考虑各方面因素的影响，采用马歇尔试验与沥青析漏试验相结合的方式确定；施工中对严格进行各工序的监管，保证排水基层的空隙率和压实度；施工现场通过试验对排水基层的进行检测，通过试验数据表明其各方面指标可以满足要求。