排水性沥青路面的结构构造与排水功能设计
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集水井采用 Φ11 的 PVC 管泄水， 其过水断面 面积为：A = πd2/4 = 0.038 m2， 水力半径为：R= d/4 = 0.027 5 m， 管壁粗糙系数为 n = 0.01， 水力坡度 I= 4%，因此平均流速为：v = R2/3I1/2/n = 1.822 m/s < 5 m/s， 由 此 计 算 得 集 水 井 的 泄 水 能 力 为 ：Qc = vA= 1.822× 0.038 = 0.069 2 m3/s，远大于前面计算得到的设计径 流量 0.016 9 m3/s，因 此 符 合 设 计 规 范 要 求 ，也 能 保
盐通高速公路设计为双向 6 车道，路肩浅碟形 排水明沟每隔 20 m 设置一集水井。 由于中央分隔 带为凸型密闭型绿化带，表面排水的汇水面积应计 及中央分隔带，故两集水井进水口间路表汇水面积 为 ：F=20×（35.0/2-0.47）×10-6=0.340 6×10-3 （km2）。 设定汇流历时不超过 5 min，设计重现期为 5 年，按 该路所在地查得其降雨强度为 q5，10=2.5 mm/min，该 地 区 5 年 重 现 期 时 的 重 现 转 换 系 数 为 CP=1.0，60 min 降雨强度转换系数为 C60=0.4， 再查得 5 min 降 雨历时转换系数为 Ct=1.25，因此可得到其设计计算 降雨强度为［4］：q 降=3.125 mm/min。 规范建议透水性 沥青路面径流系数在 0.6～0.8 之间取值， 考虑透入 水不进入排水系统，本设计的透水仍通过路肩明沟 排除，故取 Ψ=0.95，由此得到本工程的设计径流量 为：Q=0.0169 m3/s。 4.1 集水井间距设置检验
泄水通道的畅通需要通过排水构造加以控制。 路肩部的排水构造包括表层出水界面为中面层自 由漫流坡面、深明沟、汇水浅沟、盲沟等不同型式， 各种型式的水力计算方法各异，但总的设计原则应 为保证下级排水设施的泄水能力不低于上级排水 设施。 具体设计包括结构构造设计与排水能力验算 两部分，而这两部分又相互影响，需要先初步拟定 结构构造型式与尺寸，然后进行排水能力的验算使 其满足排水功能要求并进行尺寸优化以改善排水 效果。 如对路肩部设置浅碟型排水明沟的泄水型 式 ， 其 排 水 功 能 的 设 计 检 验 涉 及 以 下 几 方 面 ： （1） 沟 槽深度适当， 不造成硬路肩壅水或壅水影响面不 大 ； （2） 沟 底 集 水 井 间 距 设 置 合 理 ， 保 证 满 足 汇 流 历 时 要 求 ； （3） 集 水 井 出 水 管 的 管 径 合 理 ， 保 证 其 出 水 能力与明沟匹配。
2.Transportation College，Southeast University，Nanjing 210096，China）
Abstract：The porous asphalt pavement was set in Yancheng-Nantong expressway by using drainage asphalt mixture as surface course. Design of structure constitution and drainage function for the pavement was carried to satisfy the demands of drainage and pavement durability. The engineering application obtained well effects after corresponding design analyses and adjustments. Key words ：pavement structure ；porous asphalt pavement ；drainage function ；cohesion waterproof course ；drainage calculation
排水层材料的空隙保证是空隙排水的基础，应 通过具体材料试验进行控制。 确定空隙排水能力除 了与连通空隙率有关外， 还与连通孔隙的孔径大 小、 排水层厚度以及排水路径的长度和坡度有关。 即便出现排水层表面的径流，由于连通孔隙对车轮 下水压的改善， 也不易出现行车水漂和水雾现象， 因此此处空隙排水的关键应是控制排水表层内水 的渗流时间和降雨结束后的退水时间，从而保证表 层材料的使用耐久性。 国外对高速公路控制排水表 层内水的渗流时间和降雨结束后的退水时间要求 不超过 2 h，使其保持为优等排水级别。
与密级配沥青混凝土路面相比，排水性沥青路 面除了表层材料、 粘层防水功能要求特殊之外，其
作 者 简 介 ：林 毅 （1975-），男 ，江 苏 南 通 人 ，工 程 师 ，主 要 从 事 道 路 运 营 管 理 及 沥 青 路 面 养 护 技 术 研 究 工 作 。
·2·
现代交通技术
Biblioteka Baidu
2009年
空隙排水及泄水通道畅通是保证功能的重要方面， 必须在设计中严格控制。
第4期
林 毅，等：排水性沥青路面的结构构造与排水功能设计
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可侧重于排水表层与其下层的粘结效果要求，可考 虑采用橡胶改性乳化沥青等作为粘结层，这样也可 同时起到防止雨水下渗的作用。
4 排水功能设计检验
路肩部设置浅碟形排水明沟的排水功能设计 主要涉及明沟槽深度、集水井间距、集水井出水管 管径以及排水表层内降水的渗流时间和降雨结束 后的退水时间等内容。
（2）调整浅碟形明沟槽的深度以保证排水畅通； （3）排水明沟集水井排水可采用暗埋式 PVC 管。 浅碟形混凝土槽的构造尺寸调整如图 1 所示， 实际构造效果如图 2 所示，其内侧上口比中面层表 面低 0.5 cm， 在进行中面层表防水性粘结封层施工 时用防水材料将混凝土槽块与中面层接缝处封盖 防渗。
面的研究着重于前者，本文结合高速公路设置排水 性沥青路面改善行车安全舒适性的工程实践，介绍 其排水设计的内容与方法。
2 排水性沥青路面的功能设计要求
设置大空隙透水性沥青混合料表层的排水路 面与传统的密级配沥青路面相比，结构上进行了透 水性表面层的替换。 表层混合料为骨架空隙结构， 空隙率高达 20％左右，可使雨水渗入到排水层内并 沿路面横坡、纵坡及配套排水设施从路侧向排出路 面体［2］，通过表层材料 的 改 善 提 高 路 面 的 表 面 使 用 性能。
Design of Structure Constitution and Drainage Function for the Porous Asphalt Pavement
Lin Yi1，Zhang Fan2 （1.Jiangsu Expressway Supervision & Management Centre， Nanjing 210009，China；
图 1 路肩部浅碟形排水明沟变更图（单位：cm）
3 排水性沥青路面结构构造设计
盐通高速公路是沿海高速公路过江苏境的一部 分，它位于江苏沿海地区，历年雨水较多。原路面设计 采用二灰土底基层、水稳碎石基层，面层采用 8 cm 的 Sup-25 或 AC-25I 下 面 层 、6 cm 的 Sup-20 或 AC20I 中面层及 4 cm 的 SMA-13 或 AK-13 表层。考虑 该路雨水较多、交通繁重，因此在海安段南通至盐 城方向设置了 16.9 km 的试验路，其中单幅路面设 置为排水性沥青路面的在盐通高速上设置排水性 沥青路面， 仅需要对原设计方案进行局部变化调 整， 基本不涉及原路基路面工程设计的总体变化， 在构造方面主要是进行透水性上面层替换，并增加 表面层下防水性粘结封层以及进行路肩部排水构 造的局部调整。
证通畅泄水。 即便降雨全部以路面径流形式快速排
除， 采用 Φ11 的 PVC 管的泄水也足以满足出水断
面泄水能力要求。
4.3 路肩部浅碟形排水明沟的断面尺寸验算
对路肩明沟尺寸，还需验算其沟深是否不造成
路面壅水。 取粗糙系数 n = 0.013，明沟横坡度 ia= 0.2， 路线最不利纵坡 I =0.2%， 由设计径流量 0.016 9 m3/s 及 Qc = 0.377 ha8/3I1/2/（ian）可计算得到：ha = 0.107 4 m， 小 于 现 明 沟 深 度 0.11 m，因 此 ，最 不 利 纵 坡 情 况 下
1 概述
我国高等级公路沥青路面表面层主要为密实 抗滑层，路面排水以表面径流形式实现。 路表径流 所形成的水膜很容易引起水漂、眩光、水溅，影响行 车安全；车轮真空作用引起的水雾也会降低雨天行 车能见度，导致行车安全性下降［ 1］ 。 设有大空隙率沥 青 混 合 料 表 层 的 排 水 性 沥 青 路 面 （ Porous Asphalt Pavement） 不仅可改善行车安全性，还能改善行车环 境，受到了众多国家的重视、研究和应用，尤其在美 国、日本等高速公路中得到了非常广泛的使用。 不 过各国的研究目的不尽相同， 有的为加强排水、提 高路面抗滑性能以保证行车安全性，有的为降低交 通噪声以提高环境质量，因此对技术标准的研究与 要求也有一定差别。 我国公路部门对排水性沥青路
考虑路面的结构排水，降水将全部通过排水层 或部分通过排水层、 部分以径流方式流向路肩边 沟。按照规范查得地表粗度系数为 ml=0.013，路面横 坡 ih =2% ， 故 路 表 汇 流 历 时 为 ：t1 =1.445 ×［m1Ls /
姨 is ］0.467=1.82 min。 由浅碟形边部排水明沟底部纵 坡取最不利值 ig=0.2%， 可计算得到极限平均流速 为：v=20ig0.6=0.48 m/s，超过 0.4 m/s，满足最小流速要 求， 于是可计算出集水井汇流历时为：t2=L/（60·v）= 0.69 min。 由此，计算得到路表汇流与明沟汇流的总 汇 流 历 时 为 t=t1+t2=1.82+0.69=2.61 min<5 min。 所 以，设置 20 m 的集水井间距满足通畅排水的要求。 4.2 集水井出水口断面的泄水能力验算
由于原设计路面表面排水采用路肩浅碟形集
图 2 盐通排水路面路肩构造效果
由于路面结构仍为半刚性基层沥青面层的典 型组合，设置排水表层并未从根本上改变其力学特 性，因此反射裂缝依然会存在。 当采用较高粘度沥 青做为排水表层时， 由于沥青具有较好的延展性， 中面层开裂时表面不一定能明显观察到裂缝的存 在，因此需在排水表层与中面层间设置防水层以防 止表层渗入水通过反射裂缝渗入中下面层及基层。 对于该防水层， 不仅应考虑其对雨水的阻隔功能， 还应考虑由于表层大空隙造成的表层材料与下承 层 接 触 面 积 减 小 造 成 的 粘 结 功 能 下 降 ［3］， 因 此 ， 应 将 其界定为“防水性粘结封层”，其材料可考虑在目前 桥面用喷涂型柔性防水材料中选用。 对基层开裂控 制措施较好以及采用柔性基层的沥青路面结构，则
中汇流方案，而对路面结构渗入水考虑沿基层表面 的下封层表排至路肩处设置的无砂混凝土渗入路 肩培土，因此，在设置排水性沥青表面层后需要对 其作出相应的调整：
（1） 将 路 肩 浅 碟 形 混 凝 土 排 水 明 沟 槽 的 内 侧 下 降至表面层底以下，从而保证雨水渗入到排水性表 层后能够横向汇入沟中并集中排出路肩部位；
第 6 卷第 4 期 2009 年 8 月
现代交通技术 Modern Transportation Technology
Vol.6 No.4 Aug. 2009
排水性沥青路面的结构构造与 排水功能设计
林 毅 1，张 璠 2
（1.江苏省高速公路经营管理中心，江苏 南京 210009；2.东南大学交通学院，江苏 南京 210096）
摘 要：针对设置透水性沥青混合料表层的排水性沥青路面，在沿海高速公路的盐城至南通段进行了工程实践， 从其适应排水功能及满足路面结构使用耐久性要求出发，对其结构构造及排水功能的设计进行了分析，作出了 相应设计分析与调整，实体工程的实施取得了良好的效果。 关键词：路面结构； 排水性沥青路面； 排水功能； 防水性粘结封层；排水计算 中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1672－9889（2009）04－0001－04
盐通高速公路设计为双向 6 车道，路肩浅碟形 排水明沟每隔 20 m 设置一集水井。 由于中央分隔 带为凸型密闭型绿化带，表面排水的汇水面积应计 及中央分隔带，故两集水井进水口间路表汇水面积 为 ：F=20×（35.0/2-0.47）×10-6=0.340 6×10-3 （km2）。 设定汇流历时不超过 5 min，设计重现期为 5 年，按 该路所在地查得其降雨强度为 q5，10=2.5 mm/min，该 地 区 5 年 重 现 期 时 的 重 现 转 换 系 数 为 CP=1.0，60 min 降雨强度转换系数为 C60=0.4， 再查得 5 min 降 雨历时转换系数为 Ct=1.25，因此可得到其设计计算 降雨强度为［4］：q 降=3.125 mm/min。 规范建议透水性 沥青路面径流系数在 0.6～0.8 之间取值， 考虑透入 水不进入排水系统，本设计的透水仍通过路肩明沟 排除，故取 Ψ=0.95，由此得到本工程的设计径流量 为：Q=0.0169 m3/s。 4.1 集水井间距设置检验
泄水通道的畅通需要通过排水构造加以控制。 路肩部的排水构造包括表层出水界面为中面层自 由漫流坡面、深明沟、汇水浅沟、盲沟等不同型式， 各种型式的水力计算方法各异，但总的设计原则应 为保证下级排水设施的泄水能力不低于上级排水 设施。 具体设计包括结构构造设计与排水能力验算 两部分，而这两部分又相互影响，需要先初步拟定 结构构造型式与尺寸，然后进行排水能力的验算使 其满足排水功能要求并进行尺寸优化以改善排水 效果。 如对路肩部设置浅碟型排水明沟的泄水型 式 ， 其 排 水 功 能 的 设 计 检 验 涉 及 以 下 几 方 面 ： （1） 沟 槽深度适当， 不造成硬路肩壅水或壅水影响面不 大 ； （2） 沟 底 集 水 井 间 距 设 置 合 理 ， 保 证 满 足 汇 流 历 时 要 求 ； （3） 集 水 井 出 水 管 的 管 径 合 理 ， 保 证 其 出 水 能力与明沟匹配。
2.Transportation College，Southeast University，Nanjing 210096，China）
Abstract：The porous asphalt pavement was set in Yancheng-Nantong expressway by using drainage asphalt mixture as surface course. Design of structure constitution and drainage function for the pavement was carried to satisfy the demands of drainage and pavement durability. The engineering application obtained well effects after corresponding design analyses and adjustments. Key words ：pavement structure ；porous asphalt pavement ；drainage function ；cohesion waterproof course ；drainage calculation
排水层材料的空隙保证是空隙排水的基础，应 通过具体材料试验进行控制。 确定空隙排水能力除 了与连通空隙率有关外， 还与连通孔隙的孔径大 小、 排水层厚度以及排水路径的长度和坡度有关。 即便出现排水层表面的径流，由于连通孔隙对车轮 下水压的改善， 也不易出现行车水漂和水雾现象， 因此此处空隙排水的关键应是控制排水表层内水 的渗流时间和降雨结束后的退水时间，从而保证表 层材料的使用耐久性。 国外对高速公路控制排水表 层内水的渗流时间和降雨结束后的退水时间要求 不超过 2 h，使其保持为优等排水级别。
与密级配沥青混凝土路面相比，排水性沥青路 面除了表层材料、 粘层防水功能要求特殊之外，其
作 者 简 介 ：林 毅 （1975-），男 ，江 苏 南 通 人 ，工 程 师 ，主 要 从 事 道 路 运 营 管 理 及 沥 青 路 面 养 护 技 术 研 究 工 作 。
·2·
现代交通技术
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2009年
空隙排水及泄水通道畅通是保证功能的重要方面， 必须在设计中严格控制。
第4期
林 毅，等：排水性沥青路面的结构构造与排水功能设计
·3·
可侧重于排水表层与其下层的粘结效果要求，可考 虑采用橡胶改性乳化沥青等作为粘结层，这样也可 同时起到防止雨水下渗的作用。
4 排水功能设计检验
路肩部设置浅碟形排水明沟的排水功能设计 主要涉及明沟槽深度、集水井间距、集水井出水管 管径以及排水表层内降水的渗流时间和降雨结束 后的退水时间等内容。
（2）调整浅碟形明沟槽的深度以保证排水畅通； （3）排水明沟集水井排水可采用暗埋式 PVC 管。 浅碟形混凝土槽的构造尺寸调整如图 1 所示， 实际构造效果如图 2 所示，其内侧上口比中面层表 面低 0.5 cm， 在进行中面层表防水性粘结封层施工 时用防水材料将混凝土槽块与中面层接缝处封盖 防渗。
面的研究着重于前者，本文结合高速公路设置排水 性沥青路面改善行车安全舒适性的工程实践，介绍 其排水设计的内容与方法。
2 排水性沥青路面的功能设计要求
设置大空隙透水性沥青混合料表层的排水路 面与传统的密级配沥青路面相比，结构上进行了透 水性表面层的替换。 表层混合料为骨架空隙结构， 空隙率高达 20％左右，可使雨水渗入到排水层内并 沿路面横坡、纵坡及配套排水设施从路侧向排出路 面体［2］，通过表层材料 的 改 善 提 高 路 面 的 表 面 使 用 性能。
Design of Structure Constitution and Drainage Function for the Porous Asphalt Pavement
Lin Yi1，Zhang Fan2 （1.Jiangsu Expressway Supervision & Management Centre， Nanjing 210009，China；
图 1 路肩部浅碟形排水明沟变更图（单位：cm）
3 排水性沥青路面结构构造设计
盐通高速公路是沿海高速公路过江苏境的一部 分，它位于江苏沿海地区，历年雨水较多。原路面设计 采用二灰土底基层、水稳碎石基层，面层采用 8 cm 的 Sup-25 或 AC-25I 下 面 层 、6 cm 的 Sup-20 或 AC20I 中面层及 4 cm 的 SMA-13 或 AK-13 表层。考虑 该路雨水较多、交通繁重，因此在海安段南通至盐 城方向设置了 16.9 km 的试验路，其中单幅路面设 置为排水性沥青路面的在盐通高速上设置排水性 沥青路面， 仅需要对原设计方案进行局部变化调 整， 基本不涉及原路基路面工程设计的总体变化， 在构造方面主要是进行透水性上面层替换，并增加 表面层下防水性粘结封层以及进行路肩部排水构 造的局部调整。
证通畅泄水。 即便降雨全部以路面径流形式快速排
除， 采用 Φ11 的 PVC 管的泄水也足以满足出水断
面泄水能力要求。
4.3 路肩部浅碟形排水明沟的断面尺寸验算
对路肩明沟尺寸，还需验算其沟深是否不造成
路面壅水。 取粗糙系数 n = 0.013，明沟横坡度 ia= 0.2， 路线最不利纵坡 I =0.2%， 由设计径流量 0.016 9 m3/s 及 Qc = 0.377 ha8/3I1/2/（ian）可计算得到：ha = 0.107 4 m， 小 于 现 明 沟 深 度 0.11 m，因 此 ，最 不 利 纵 坡 情 况 下
1 概述
我国高等级公路沥青路面表面层主要为密实 抗滑层，路面排水以表面径流形式实现。 路表径流 所形成的水膜很容易引起水漂、眩光、水溅，影响行 车安全；车轮真空作用引起的水雾也会降低雨天行 车能见度，导致行车安全性下降［ 1］ 。 设有大空隙率沥 青 混 合 料 表 层 的 排 水 性 沥 青 路 面 （ Porous Asphalt Pavement） 不仅可改善行车安全性，还能改善行车环 境，受到了众多国家的重视、研究和应用，尤其在美 国、日本等高速公路中得到了非常广泛的使用。 不 过各国的研究目的不尽相同， 有的为加强排水、提 高路面抗滑性能以保证行车安全性，有的为降低交 通噪声以提高环境质量，因此对技术标准的研究与 要求也有一定差别。 我国公路部门对排水性沥青路
考虑路面的结构排水，降水将全部通过排水层 或部分通过排水层、 部分以径流方式流向路肩边 沟。按照规范查得地表粗度系数为 ml=0.013，路面横 坡 ih =2% ， 故 路 表 汇 流 历 时 为 ：t1 =1.445 ×［m1Ls /
姨 is ］0.467=1.82 min。 由浅碟形边部排水明沟底部纵 坡取最不利值 ig=0.2%， 可计算得到极限平均流速 为：v=20ig0.6=0.48 m/s，超过 0.4 m/s，满足最小流速要 求， 于是可计算出集水井汇流历时为：t2=L/（60·v）= 0.69 min。 由此，计算得到路表汇流与明沟汇流的总 汇 流 历 时 为 t=t1+t2=1.82+0.69=2.61 min<5 min。 所 以，设置 20 m 的集水井间距满足通畅排水的要求。 4.2 集水井出水口断面的泄水能力验算
由于原设计路面表面排水采用路肩浅碟形集
图 2 盐通排水路面路肩构造效果
由于路面结构仍为半刚性基层沥青面层的典 型组合，设置排水表层并未从根本上改变其力学特 性，因此反射裂缝依然会存在。 当采用较高粘度沥 青做为排水表层时， 由于沥青具有较好的延展性， 中面层开裂时表面不一定能明显观察到裂缝的存 在，因此需在排水表层与中面层间设置防水层以防 止表层渗入水通过反射裂缝渗入中下面层及基层。 对于该防水层， 不仅应考虑其对雨水的阻隔功能， 还应考虑由于表层大空隙造成的表层材料与下承 层 接 触 面 积 减 小 造 成 的 粘 结 功 能 下 降 ［3］， 因 此 ， 应 将 其界定为“防水性粘结封层”，其材料可考虑在目前 桥面用喷涂型柔性防水材料中选用。 对基层开裂控 制措施较好以及采用柔性基层的沥青路面结构，则
中汇流方案，而对路面结构渗入水考虑沿基层表面 的下封层表排至路肩处设置的无砂混凝土渗入路 肩培土，因此，在设置排水性沥青表面层后需要对 其作出相应的调整：
（1） 将 路 肩 浅 碟 形 混 凝 土 排 水 明 沟 槽 的 内 侧 下 降至表面层底以下，从而保证雨水渗入到排水性表 层后能够横向汇入沟中并集中排出路肩部位；
第 6 卷第 4 期 2009 年 8 月
现代交通技术 Modern Transportation Technology
Vol.6 No.4 Aug. 2009
排水性沥青路面的结构构造与 排水功能设计
林 毅 1，张 璠 2
（1.江苏省高速公路经营管理中心，江苏 南京 210009；2.东南大学交通学院，江苏 南京 210096）
摘 要：针对设置透水性沥青混合料表层的排水性沥青路面，在沿海高速公路的盐城至南通段进行了工程实践， 从其适应排水功能及满足路面结构使用耐久性要求出发，对其结构构造及排水功能的设计进行了分析，作出了 相应设计分析与调整，实体工程的实施取得了良好的效果。 关键词：路面结构； 排水性沥青路面； 排水功能； 防水性粘结封层；排水计算 中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1672－9889（2009）04－0001－04