一种透水沥青路面面层结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种透水沥青路面面层结构，包括沥青面层，还包括设置在沥青面层下方的不透水封层和排水层；所述不透水层和排水层之间设置有排水沟。所述沥青面层为4cm等厚多孔沥青层。本实用新型专利技术公开了改进的Ⅰ型透水沥青路面面层结构设计组合方案。通过有限元模拟多孔隙介质内非饱和渗流，获得了多孔沥青面层内部渗流状况，改进面层4cm等厚OGFC‑13层结构为非等厚层结构，使得排水层厚度得到充分利用，提高了相同多孔沥青混合料用量下的降雨强度抵御能力；本实用新型专利技术解决了现有Ⅰ型透水沥青路面面层排水能力不足、造价过高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种透水沥青路面面层结构
本技术属于透水路面设计
，特别涉及一种透水沥青路面面层结构。
技术介绍
随着城市化进程的加快，越来越多的天然地面被不透水铺装所覆盖，其给排水系统带来了巨大的负担。路面积水带来了滑水问题严重影响行车安全。如果排水系统不能正常运行，内涝问题将损害交通系统的运转，甚至危及人民的生命。因此，透水沥青路面受到越来越多的关注。多孔性路面或开级配沥青路面的孔隙特性有利于路面的排水并削减地表径流。在美国、日本和欧洲，多孔沥青(PA)或开级配沥青磨耗层得到了广泛的应用。近年来，中国的透水沥青路面需求在迅速增加。然而，一方面，国内很多地区的季风性气候导致降雨呈现出季节集中、历时短、峰值高的特征；另一方面，透水路面排水效果与透水材料层厚度有紧密的关系，而透水面层材料价格十分高昂，经济性因素决定了透水面层材料一般厚度在4-6cm。价格因素和在国内气候条件下排水性能研究的不足限制了透水沥青路面的进一步的发展。如何在有限的排水层厚度下尽可能提高透水沥青路面的排水能力成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术通过有限元模拟多孔隙介质内非饱和渗流，获得了多孔沥青面层内部渗流状况，通过结构优化，获得了一系列结构组合形式。本技术公开一种透水沥青路面面层结构，包括沥青面层，还包括设置在沥青面层下方的不透水封层和排水层；不透水层和排水层之间设置有排水沟。本技术进一步限定的技术特征为:所述沥青面层为4cm等厚多孔沥青层。进一步的,排水层的层底设置有渗沟；渗沟包括与排水沟连通的横向渗水沟和与不透水封层连通的纵向渗水沟。进一步的,路面的路段双向横坡2％～4％。进一步的,沥青面层为2cm线性渐变为6cm的不等厚多孔沥青层。进一步的,路面的路段单向横坡8％～10％。进一步的,排水层的层底设置有渗沟；渗沟包括与排水沟连通的横向渗水沟和与不透水封层连通的纵向渗水沟。本技术将4cm等厚多孔沥青上面层结构下设连续封层结构定为初始组合1。对组合2，改进4cm等厚多孔沥青上面层结构为非等厚层结构，使得排水层厚度得到充分利用，提高了相同多孔沥青混合料用量下的降雨强度抵御能力；对组合3，针对直线段即双向横坡2％的横坡较小水力坡降较低的特征，提出了排水层底增设渗沟的结构；对组合4，针对平曲线超高路段即单向横坡8％的横坡较大水力坡降较高且多车道路幅排水路径过长的特点，提出了在不等厚结构基础上排水层底增设渗沟的结构。在Ⅰ型透水沥青路面的排水设计阶段，根据路面几何特征、材料级配、孔隙率、饱和渗透系数等参数，通过有限元模拟，对路面上面层即排水层进行非饱和渗流瞬态分析，通过对层底压力水头进行绘图，以路表不出现积水作为设计控制指标，得出路面最大降雨强度容许值，与设计降雨强度进行对比，进行结构改进。设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度计算公式为：其中aP＝c+dlgP式中：t为降雨历时,单位min，P为重现期；单位年，b、n、c、d为回归系数，与地区相关。对组合2，将原有4cm等厚面层调整为由高到低2cm线性渐变为6cm的不等厚沥青面层，同样进行有限元模拟，对路面上面层即排水层进行非饱和渗流瞬态分析，得出路面最大降雨强度容许值。对组合3，对于直线段即双向横坡2％～4％的路面面层，其坡度较小，水力坡降较低，不等厚面层带来的收益较低。将原有下设连续封层结构调整为路中层底增设渗沟的结构，同样进行有限元模拟，对路面上面层即排水层进行非饱和渗流瞬态分析，得出路面最大降雨强度容许值。对组合4，对于平曲线段即单向横坡8％～10％的路面面层，其坡度较大，水力坡降较高，不等厚面层带来的收益大。超高路段单向横坡导致全幅路面均向同一方向排水，往往带来排水路径过长问题。将原有下设连续封层、4cm等厚面层结构调整为路中层底增设渗沟、由高到低路面厚度由2cm线性渐变为6cm的不等厚面层结构，同样进行有限元模拟，对路面上面层即排水层进行非饱和渗流瞬态分析，得出路面最大降雨强度容许值。有益效果：通过本技术改进后的结构设计与现有结构设计所对应的设计降雨强度容许值相比较，可以得出改进的结构组合存在以下优点：通过有限元模拟多孔隙介质内非饱和渗流，获得了多孔沥青面层内部渗流状况，改进面层4cm等厚OGFC-13层结构为非等厚层结构，使得排水层厚度得到充分利用，提高了相同多孔沥青混合料用量下的降雨强度抵御能力；针对直线段横坡较小水力坡降较低的特征，提出了排水层底增设渗沟的结构；针对平曲线超高路段横坡较大水力坡降较高且多车道路幅排水路径过长的特点，提出了在不等厚结构基础上排水层底增设渗沟的结构。本技术解决了现有Ⅰ型透水沥青路面面层排水能力不足、造价过高的问题。在相同的多孔沥青混合料用量情况下，对路面结构进行优化可以大大提升透水路面排水效率及抵御短时强降雨的能力。这对于路面建设控制成本、保障行车安全和交通系统正常运转，有着积极的作用。附图说明图1为本技术提供的方法流程图。图2为模型几何构型示意图。图3是所选材料级配曲线。图4是估算水土特性曲线。图5是估算水力渗透系数。图6是结构组合1示意图。图7是结构组合1在2％横坡下的排水层层底临界压力水头。图8是结构组合1在8％横坡下的排水层层底临界压力水头。图9是结构组合2示意图。图10是结构组合2在2％横坡下的排水层层底临界压力水头。图11是结构组合2在8％横坡下的排水层层底临界压力水头。图12是结构组合3示意图。图13是结构组合3在2％横坡下的排水层层底临界压力水头。图14是结构组合4示意图。图15是结构组合4在8％横坡下的排水层层底临界压力水头。图16是结构组合4在8％横坡下的排水层层底平衡压力水头。具体实施方式下面结合附图对本技术做更进一步的解释。如图1所示，本技术对Ⅰ型透水沥青路面面层结构进行了改进，并针对具体路面状况进行分析，主要包括以下内容：对Ⅰ型透水沥青路上面层进行建模，如图2所示假定材料连续，均值，各项同性，横截面几何图形为一四边形，x方向为路面横向宽度，y方向为路面纵向厚度，左高右低，表征路面内部水流方向由左向右。路面宽度设为9m，路拱横坡在直线段为2％，在平曲线段为8％。在等厚度结构设计中，路面厚度设为4cm，在不等厚设计中，路面厚度由高向低从2cm线性渐变至6cm。对于饱和/不饱和材料，需确定两个函数：水压传导系数Fn即H与单位体积水含量Fn即V，即渗透系数函数与水土特征曲线。对于单位体积水含量函数，采用数据点函数模型利用粒径数据进行估计。该OGFC材料孔隙率19.1％，由于封闭孔隙的存在，其饱和含水率必然小于此值。根据封闭孔隙比例，推算本材料饱和含水率18％。根据级配曲线，如图3所示，得到直径在10％以上为0.6mm，直径在60％以上为8mm，最大吸力20kPa。估算水土特性曲线如图4所示。对于水压传导系数的函数，采用VanGenuchter模型，并结合已得到的水土特征曲线进行估计。根据该OGFC参数性质确定残余水饱和度R为0.11m3/m3，材料的水平方向饱和渗透系数K为2.06×10-2m/sec，设定传导比率为1。估算水力渗透系数曲线如图5所示。对于稳态流与不可压缩介质中的非稳态流，采用非饱和渗流基本微分方程求解：其中：h——总水头；kx——材料沿x轴方向的水力传导率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透水沥青路面面层结构，包括沥青面层，其特征在于：还包括设置在沥青面层下方的不透水封层和排水层；所述不透水层和排水层之间设置有排水沟；所述沥青面层为2cm线性渐变为6cm的不等厚多孔沥青层。

【技术特征摘要】
2018.04.27 CN 20182062450631.一种透水沥青路面面层结构，包括沥青面层，其特征在于：还包括设置在沥青面层下方的不透水封层和排水层；所述不透水层和排水层之间设置有排水沟；所述沥青面层为2cm线性渐变...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞志显，崔娟，陈阳利，吴炫，周亚东，
申请(专利权)人：中设设计集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32