CN216809419U - 一种带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构。路面结构包括由上至下设置的沥青面层、过渡层、基层、底基层以及改善层；还设置有与路面结构配套的纵向排水系统，纵向排水系统包括通过柔性接头连接的带有孔洞的空心管。本申请能够提高沥青路面结构的耐久性，以在不过多增加初期建设成本的条件下，形成一种使用寿命长、耐久性好、维修养护次数和养护成本低的沥青路面结构，并能通过设置的纵向排水系统有效解决现有路面排水系统无法将倒装式沥青路面过渡层内汇集至路幅两侧水流有效排出的问题。

Description

一种带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构

技术领域

本实用新型属于高速公路路面结构和排水技术领域，具体涉及一种带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构。

背景技术

由于半刚性基层沥青路面板体性好，承载能力高，占我国高等级公路路面结构形式的80％以上，但由于水泥稳定碎石基层易出现温缩和干缩开裂、抗冲刷能力差和路面结构对荷载较敏感，易出现反射裂缝和水损坏，且随运营期延长，在雨水和动荷载的反复作用下，水泥稳定碎石基层出现严重病害后，彻底整治往往需采取“开膛破肚”式挖除重建，日常养护和修复养护次数频繁、成本较高。由于级配碎石层承载能力相对较差，倒装式沥青路面结构易出现车辙病害，现多通过增加沥青层厚度至26cm以上予以消除其影响，大大增加了建设成本，且级配碎石过渡层上沥青层多采用普通沥青，抗疲劳性能差，易出现疲劳裂缝类病害，限制了其应用范围，该结构多应用在重载交通以下交通等级公路。

另外，在倒装式沥青路面结构出现贯通裂缝后，雨水沿裂缝下渗至过渡层内部，并通过横坡排至路幅两侧，但纵向排水边沟阻止了雨水外流，并可能沿着路边下渗至路基内，影响结构整体承载能力和稳定性，且由于施工误差和后期路基沉降等因素的影响，往往出现已有边沟可能略高于路面边部标高等排水不畅的问题，导致边沟侧路面积水，影响路面耐久性和行车安全，虽倒装式沥青路面结构在一些高速公路上进行了尝试应用，但与其配套的纵向排水系统较不完善。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供一种带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，可有效解决现有边沟侧路面积水、排水不畅的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，路面结构包括由上至下设置的沥青面层、过渡层、基层、底基层以及改善层；

还设置有与路面结构配套的纵向排水系统，纵向排水系统包括通过柔性接头连接的带有孔洞的空心管。

优选地，沥青面层由上至下依次设置有SBS改性沥青混凝土上面层，其厚度为4～6cm；高模量改性沥青混凝土中面层，其厚度为5～8cm；抗疲劳改性沥青混凝土下面层，其厚度为6～8cm。

优选地，过渡层为级配碎石过渡层，其厚度为12～15cm。

优选地，基层和底基层均为水泥稳定级配碎石层，厚度分别为20～25cm和20～30cm。

优选地，改善层为级配碎石层，其厚度为10～15cm。

倒装式沥青路面充分利用半刚性基层材料强度高、承载能力强、整体性好的优良特性，扬长避短，将半刚性基层层位下放，在半刚性基层上设置弹性模量相对较低、韧性较好、能吸收一定荷载的非线性材料—级配碎石，从源头上解决反射裂缝等半刚性基层诱因的病害，同时控制沥青路面的主要病害只发生在表面层，即全寿命周期内只需多表层病害进行功能性恢复或加铺罩面，不需对全沥青结构层进行铣刨恢复，理论上这种结构将是永久性路面结构。虽然在前期的造价高于半刚性基层沥青路面结构，但由于沥青层层底不发生疲劳裂缝，减少了养护次数和养护成本、全寿命成本相对更低，减少了铣刨开挖对资源的浪费和环境的破坏，环保效益显著，同时减少了封道养护施工带来的行车安全问题，社会效益显著。

长寿命倒装基层沥青路面结构过渡层采用级配碎石；级配碎石是一种散粒体，具有一定的变形协调能力，是一种典型的非线性本构材料，其模量值随着应力水平的提高而提高，将其设置于半刚性基层上，实质上提高了其模量值。

根据本实用新型实施的长寿命倒装基层沥青路面结构，可选地，SBS改性沥青混凝土上面层为密级配沥青混合料、沥青玛蹄脂混合料或排水式沥青混合料。

根据本实用新型实施例的长寿命倒装基层沥青路面结构，可选地，高模量改性沥青混凝土中面层为硬质沥青混合料或者高模量改性沥青混合料。

根据本实用新型实施例的长寿命倒装基层沥青路面结构，可选地，抗疲劳改性沥青混凝土下面层为橡胶沥青混合料或者胶粉复合改性沥青混合料。

长寿命倒装基层沥青路面结构的下面层采用抗疲劳改性沥青混凝土，提高下面层的耐疲劳特性，其具有一定的变形协调能力，以适应级配碎石层在重载下的竖向变形，其具有一定的自愈合能力和较强的延展性，避免反射裂缝向上反射至路表；中面层采用高模量改性沥青混凝土，提高中面层的抗车辙性能，能够加快应力的消散，能有效解决级配碎石层的永久变形等问题，以使该结构可适用于重交通以上交通等级的高等级公路；SBS改性沥青混凝土上面层配合硬质沥青混合料或者高模量改性沥青混合料形成的高模量改性沥青混凝土中面层，能够有效降低上面层的应力水平，延缓至上而下的剪切疲劳裂缝发展，避免面层在高温下发生塑性流动。

优选地，纵向排水系统设置于路面结构中央分隔带旁或路幅外侧边沟内侧基层顶部处的沟槽内，由上至下依次设置有碎石透水层、过滤网以及带有孔洞的空心管。

优选地，空心管下方还铺设有渗水土工布。

优选地，空心管之间通过柔性接头连接，柔性接头包括与空心管套接的连接管；连接管内设置有支撑管，且支撑管的端部与空心管的端部之间具有间隙。

优选地，空心管为带孔的不锈钢方形空心钢管。

优选地，连接管与空心管之间设置有密封件。

优选地，密封件为密封圈。

通过采用上述技术方案，沿裂缝或通过沥青路面空隙下渗至过渡层内部的雨水，通过横坡汇集至路幅两侧时，可流入带孔的不锈钢方形空心钢管，最终纵向汇集至集水井或路外排水系统，有效解决现有路面排水系统无法将倒装式沥青路面过渡层内汇集至路幅两侧水流有效排出的问题；带孔的不锈钢方形空心钢管上设置土工过滤网，有效防止淤堵现象的发生；通过填充透水材料，保证透水层的排水性能。各节不锈钢方形空心钢管间采用柔性接头连接，具有良好的密封性和变形协调性，可调节下承层不平整等引起的安装误差。

本实用新型的有益效果为：

1、本申请在设置级配碎石过渡层以延缓反射裂缝的同时，还具有一定的排水能力，通过中面层采用高模量沥青混合料，增加路面结构整体的抗车辙性能，通过下面层采用抗疲劳沥青混合料，提高沥青路面结构的耐久性，以在不过多增加初期建设成本的条件下，形成一种使用寿命长、耐久性好、维修养护次数和养护成本低的沥青路面结构，并设计与其配套的纵向排水系统。

2、本实用新型下面层采用抗疲劳改性沥青混凝土，提高下面层的耐疲劳特性和防开裂能力，中面层采用高模量改性沥青混凝土，提高中面层的抗车辙性能，以使该结构可适用于重交通以上高等级公路的同时，提高行车的舒适性、安全性以及整体结构的耐久性。

3、本实用新型在半刚性基层上设置的级配碎石过渡层，其弹性模量相对较低、韧性较好、能吸收一定荷载的非线性材料，从源头上解决反射裂缝等半刚性基层诱因的病害。

4、本实用新型提供的一种配套长寿命倒装基层沥青路面结构的纵向排水系统，可有效解决现有路面排水系统无法将倒装式沥青路面过渡层内汇集至路幅两侧水流有效排出的问题，以防积水下渗至路基内，影响结构整体承载能力和稳定性，延长路面结构的整体服役能力。

5、本实用新型各结构层材料依功能需求选定，具有相互协同、优势互补的特征，可有效提高路面耐久性，减少养护工作量和养护费用，显著降低路面全寿命周期成本。

6、本实用新型的长寿命倒装基层沥青路面结构，可大幅度减少沥青路面反射裂缝，从环境和资源角度减少非可再生资源碎石集料的消耗。

附图说明

图1为本申请设计的倒装基层沥青路面结构及配套纵向排水系统示意图；

图2为一般路段长寿命倒装基层沥青路面结构及配套纵向排水系统示意图；

图3为本申请纵向排水系统大样图；

图4为带孔不锈钢方形空心钢管的结构示意图。

图5为柔性接头的结构示意图。

其中，1、沥青面层；2、过渡层；3、基层；4、底基层；5、改善层；6、空心管；7、过滤网；8、碎石透水层；9、渗水土工布；10、纵向排水沟；11、防渗土工布；12、碎石垫层；13、砂浆找平层；14、连接管；15、支撑管；16、密封件；17、间隙。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

实施例1

如图1～5所示，本实用新型提供了一种长寿命倒装基层沥青路面结构及与其配套的纵向排水系统，该倒装式基层沥青路面结构由上而下依次包括：沥青面层1、过渡层2、基层3、底基层4和改善层5。此外，在过渡层2和沥青面层1之间还设置有SBS改性沥青同步碎石封层。

其中，沥青面层1由上而下依次包括：SBS改性沥青混凝土上面层，空隙率为3～6％，其厚度为4～6cm；高模量改性沥青混凝土中面层，空隙率为3～6％，其厚度为5～8cm；抗疲劳改性沥青混凝土下面层，空隙率为2～5％，其厚度为6～8cm。

过渡层2为级配碎石过渡层，其厚度为12～15cm，基层3为水泥稳定碎石混合料、厚度为20～25cm、水泥剂量3.5～3.8％；底基层4水泥稳定碎石混合料、厚度为20～30cm、水泥剂量3.0～3.5％；改善层为级配碎石层，其厚度为10～15cm。

而该纵向排水系统包括带孔的空心管6、过滤网7、碎石透水层8、渗水土工布9和碎石垫层12，优选空心管6为带孔的不锈钢方形空心钢管，过滤网7为土工过滤网。

当倒装式基层沥青路面结构的基层3铺设完成后，在中央分隔带旁或路幅外侧边沟内侧基层顶部开挖一个宽8cm、高10cm的矩形沟，采用细砂或碎石垫层12找平并在周边铺设渗水土工布9后，在其上埋设空心管6，且空心管6的上方依次设有过滤网7和粒径为20～30mm的碎石透水层8，使得水流最终纵向汇集至集水井或路外排水系统。

空心管6的外宽和外高均为8cm，壁厚为2～3mm，其顶面开设直径为10～20mm孔，孔间距为20mm，顶面标高低于级配碎石过渡层3底面标高1～2cm，当其一侧有纵向排水沟10时，安装时紧贴边部纵向排水沟10(该纵向排水沟10为常规排水沟，其底部向下依次设置防渗土土工布11和砂浆找平层13)。

空心管6之间通过柔性接头连接，每个柔性接头装置均包括接头装置本体和密封圈，接头装置本体包括连接管14和设置于其内的支撑管15，支撑管15与空心管6同为不锈钢方形空心钢管。在管状本体内对应每个接头装置均设有一密封件16，优选密封件为密封圈。

柔性连接管其材质为具有弹性的硅树脂，两端分别通过间隙配合的方式将连接管14套接在空心管6上，并在连接管14与空心管6之间设置有密封件16，优选密封件16为密封圈。

设置在连接管14内的支撑管15与空心管6的外径相同，两者之间留有间隙17，也就是空心管6的端部与支撑管15的端部之间具有间隙17。通过设置具有良好的密封性和变形协调性的柔性接头，可调节下承层不平整等引起的安装误差。

实施例2

表1为本实施例的沥青路面结构与常用结构各层比较。

表1对比的路面结构方案

将本实施例路面结构与常用半刚性路面结构铺设试验路，沥青层层底埋设应变传感器，级配碎石过渡层内部埋设竖向位移传感器，采用后轴重16.38t单桥车加载，行驶速度为40km/h，具体测试值见表2。

表2两种结构路面动态响应指标测值

测试指标	本实施例	常用半刚性路面结构
			纵向拉应变值/με	44.95	74.28
级配碎石过渡层内竖向位移/μm	-76.0	/

将本实施例路面结构、常用半刚性路面结构与常用倒装式路面每平方米造价分别为533、511和551m²/元。

通过对比分析可以看出，本实施例结构与常用半刚性结构相比具有更好的防反射裂缝能力、抗车辙能力和疲劳开裂能力，建设成本增加不多；本实施例结构与常用倒装式结构相比减薄了沥青层厚度，大幅度降低了建设成本。

实施例工程应用测试中央分隔带旁边沟内侧级配碎石过渡层含水率，雨前、雨后均为4.3％，测试一般路段级配碎石过渡层边部含水率，雨前、雨后均为4.46％，具有良好的排水性能。

本申请提供的路面结构形式能有效减少沥青路面的反射裂缝，提高抗车辙能力、抗疲劳开裂能力和抗水损坏能力，进而延长沥青路面的使用寿命，从全寿命周期成本的角度来看，可大大节约高速公路总投资，并降低路面长期维修所带来的不良社会影响。

具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述路面结构包括由上至下设置的沥青面层、过渡层、基层、底基层以及改善层；

还设置有与路面结构配套的纵向排水系统，所述纵向排水系统包括排水沟，以及通过柔性接头连接的带有孔洞的若干空心管。

2.根据权利要求1所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述沥青面层厚度为15～20cm。

3.根据权利要求1所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述过渡层为级配碎石过渡层，其厚度为12～15cm。

4.根据权利要求1所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述基层和底基层均为水泥稳定级配碎石层，厚度分别为20～25cm和20～30cm。

5.根据权利要求1所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述改善层为级配碎石层，其厚度为10～15cm。

6.根据权利要求1所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述纵向排水系统设置于路面结构中央分隔带旁或路幅外侧边沟内侧基层顶部处的沟槽内，由上至下依次设置有碎石透水层、过滤网以及带有孔洞的空心管。

7.根据权利要求6所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述空心管下方还铺设有渗水土工布。

8.根据权利要求1或6所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述空心管之间通过柔性接头连接，所述柔性接头包括与空心管套接的连接管；所述连接管内设置有支撑管，且支撑管的端部与空心管的端部之间具有间隙。

9.根据权利要求8所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述连接管与空心管之间设置有密封件。

10.根据权利要求9所述的带有纵向排水系统的倒装式基层沥青路面结构，其特征在于，所述密封件为密封圈。

Images