本技术概述了带碎石储水层的多孔性沥青路面（Porous asphalt pavements）的优点、局限性和应用。讨论了设计、施工和维护的思路。

介绍

带碎石储水层的多孔性沥青路面是一种多功能低影响开发(LID)技术，它将场地的生态和环境目标与土地开发目标相结合，降低项目的净环境影响沥青网sinoasphalt.com。它们不仅为停车、人行道、小径和道路提供了坚固的路面，它们还被设计用来管理和处理雨水径流。通过适当的设计和施工，多孔性沥青路面可以以环保的方式为雨水管理提供一种经济高效的解决方案。因此，它们被美国环境保护署(环保局)和许多州政府机构视为最佳实践(EPA n.d.; PDEP 2006; NJDEP 2004)。

图1 典型的带碎石储水层多孔性沥青路面断面

与传统路面不同，多孔性沥青路面通常建在未压实的路基上，以最大限度地渗透土壤。在未压实的路基上方是土工织物，防止细粒从路基迁移到碎石储水层，同时仍允许水通过。上一层是由均匀级配的干净碎石组成的碎石储水层，空隙率为40%，作为水渗入下面的土壤时的临时储存。然后，为了面层的稳定，通常在顶部放置一薄层(约1英寸厚)干净、较小、单一尺寸的碎石，称为稳定层或填缝料。最后一层由一层或多层带有互连空隙的开级配沥青混合料组成，允许水流过路面进入储水层。这种露天沥青层由沥青粘合剂、石料和其他添加剂组成。通过排除细粒，开级配混合物允许更多的空气空隙(通常在16%和22%之间)。

优势和局限性

表1总结了多孔性沥青路面的许多优点和局限性。多孔性沥青路面的最大好处之一是其对雨水管理、改善径流水质、减少雨水径流和恢复地下水供应的有效性。雨水通过开级配沥青表面排出，暂时滞留在碎石储水层的空隙中，减少雨水径流，然后缓慢排入下面未压实的路基，最终恢复地下水供应。随着它的排放，污染物被过滤并微生物活性分解，改善水质。

表1带储水层的多孔沥青路面的优点和局限性

一些研究已经量化了使用多孔沥青路面的总悬浮固体（TSS），金属，油和油脂的高去除率以及磷的适度去除率（Cahill等人，2005; Roseen等人，2012）。 在冬季，多孔性沥青路面具有优异的性能，因为水快速流过地面。 它们是最大限度减少除冰化学品使用的潜在策略。 新罕布什尔大学（The University of New Hampshire）雨水中心报告显示减少了75％或更多的除冰盐。 虽然该系统不能除去氯化物，但所需除冰化学品的大幅减少是减少氯化物污染的有效方法（Roseen等，2014）。

对于道路，其他主要好处包括降低噪音，增加潮湿天气摩擦和能见度，以及降低排放前的雨水温度（Lebens 2012）。 最近的研究已经将渗透性路面确定为“冷却路面技术”。由于多孔沥青具有较高的空气 - 空隙结构，多孔沥青可以通过减少储存的路面能量并通过蒸发实现快速冷却来减轻城市热岛（UHI）效应（Li et al 。2013; Stempihar等人2012; EPA 2008）。

多孔性沥青路面除了具有许多优点外，还具有局限性。 迄今为止建造的绝大多数项目仅用于承载轻型汽车交通。 由于土壤条件、公用设施、填充物和坡度的变化，多孔路面在高速公路上的应用具有挑战性。 然而，通过勤奋的工程设计，在某些情况下可以使用多孔沥青路面用于高速公路。 在一些公路和高速公路路面上使用了一些多孔性沥青路面，例如亚利桑那州钱德勒的亚利桑那大道/ SR 87和缅因州南波特兰的缅因州商城路（Palmer 2012; Peabody 2010）。

应用

多孔性沥青路面通常建议用于停车区和低容量道路（Roseen等，2012）。 多孔沥青的其他应用是用于人行道，车道，自行车道和肩部（Hein等人，2013）。 此外，多孔性沥青路面已成功用于住宅和城市街道以及高速公路。 多孔性沥青路面可以整体或部分安装在传统的不透水沥青路面上。 当与不透水路面或建筑物屋顶相邻安装时，多孔沥青可以充分地包含和处理所产生的额外径流。

多孔性沥青路面的设计

在确定多孔路面层的厚度时，需要考虑三个因素:

1)现场考虑，以确保现场是可接受的；

2)水文设计，确保多孔路面满足潜在的雨水径流需求；

3)结构设计，以确保多孔路面能够承受预期的交通荷载。碎石储水层的厚度通常由水量(水文设计)和土壤渗透率(现场考虑因素)控制，而不是由结构要求控制，同时多孔性沥青表层将由交通荷载(结构设计)决定。

1、现场注意事项

在设计过程中，应尽早考虑多孔路面的位置。与传统的施工路面选址相反，多孔路面在高地土壤上表现最佳（Cahill等人2005）。其他场地范围包括土壤类型、基岩深度、路面坡度和其他径流来源。一般现场指南包括：

土壤渗透率为0.1至10英寸/小时(环保局建议为0.5英寸/小时)，不要放在已知的落水坑上；

基岩或季节性高水位的最小深度应大于2英尺；

应考虑霜冻深度。新罕布什尔大学建议碎石储水层的底部为霜层深度的60%。然而，寒冷地区的许多项目都是在较浅的深度建造的，没有注意到冰冻带来的问题；

渗透床的底部应该是平的。对于道路，可能需要在路面下修建护堤，以保持斜坡上的水，并在低点安装排水沟/溢流口(Roseen等人，2011年)；

对于停车场，多孔路面的坡度应小于5%。对于坡度大于5%的停车场，应在两者之间设置平台；

将径流从附近不透水区域输送到渗滤床的机会。透水区域的不透水性在大多数情况下应小于5:1，对于天坑敏感区域(岩溶地层)应小于3:1。

2、水文设计

水文设计确定充分渗透、储存和释放预期进水所需的层厚，包括降雨和任何相邻不透水表面的过量雨水径流。这需要有关土层厚度和路基渗透性以及降水强度水平的信息。

多孔路面的水文设计应由持有执照的工程师进行。两种最常用的SCS / NCRS曲线数方法和Rational方法。对于多孔路面系统的评价，不建议将Rational方法用于评估多孔路面系统。 水文设计的具体细节不在本技术简报的范围之内。 

多孔路面通常不是为了储存和渗透现场的最大降水量而设计的。 因此，设计中应包括溢流，以防止储存的雨水到达表层。 这通常涉及碎石储水层中的多孔管，其连接到排放管，如图2所示。还建议提供雨水进入碎石储水层替代路径，以防表面堵塞。 图2显示了使用石头边缘或水滴入口来管理溢出的设计示例。

3、结构设计

虽然可用的结构设计信息有限，但多孔路面已持续20多年。对于仅承载轻型汽车交通的多孔路面，结构要求并不重要，材料厚度由水文设计和多孔沥青所需的最小厚度决定。对于预计承载卡车荷载的多孔沥青路面，结构设计程序应遵循标准AASHTO 93设计程序。多孔沥青路面的推荐层系数见表2。图3给出了不同卡车荷载下压实多孔性沥青层的建议最小厚度。

多孔沥青混合料的性能和特点

多孔沥青混合料采用Superpave (50转)或马歇尔(每侧35击)方法设计，要求更高的空隙率和更低的排水率，以确保渗透性和性能。为了减少排水和提供抗擦伤性，混合料通常采用聚合物改性粘合剂设计。纤维经常被添加到混合物中以减少排水。许多州都有开级配摩擦层和沥青处理过的渗透性基层的规范，可用于多孔沥青路面混合料的规定。应该检查状态规范，看它们是否具有表3所示的关键属性。

注1：对于9.5 mm标称聚集体尺寸的多孔沥青混合料，建议的最小沥青含量为混合物重量的5.75％。 在极少数情况下，这可能是不可能的。 在这些情况下，应进行Cantabro测试（ASTM D7064M-08）以确保耐用性。 对于较大的石料混合物，沥青含量会降低。 在不超过排水要求的情况下，沥青含量应尽可能高。

注2：表面的最大建议集料尺寸为12.5 nmas。建议基层采用较大的NMA混合料。

多孔沥青混合料试验方法

多孔沥青混合料有许多指南和规格，包括Hansen 2008，UNHSC 2014和Mallick等。 2000年，以及州DOT，AASHTO，ASTM和州沥青路面协会的指导。 多孔沥青的试验方法如下：

AASHTOT 269-11 / ASTM D3203M-11压实致密和开放式沥青铺路混合物中空气空隙百分比的标准测试方法

AASHTOT 331-13 / ASTM D6857M-11使用自动真空密封方法测定沥青铺路混合物最大比重和密度的标准试验方法

AASHTOT 305-09 / ASTM D6390-11测定未压实沥青混合料中沥青特性的标准试验方法

ASTMD7064M-08（2013）开放级摩擦课程（OGFC）混合设计（Cantabro测试）的标准实施规程

因为多孔沥青表面不含水，它们与水分相关的损坏风险非常低。尽管如此，如果使用相同材料的密级配混合物需要抗剥落剂，仍建议在混合物中添加抗剥落剂。如果没有确定是否需要抗剥落剂的历史记录，那么可以在具有相同骨料和粘合剂的密实级配混合物上进行水分敏感性试验(美国材料试验标准D7064M-08)。

施工

在多孔性沥青路面的施工过程中，最重要的问题之一是表面堵塞或碎石储水层空隙的填充。因此，在施工期间保护路面免受邻近地区失控径流和周围土壤压实至关重要。这包括建立临时雨水控制系统，直到现场稳定、清洁，并为施工程序提供具体指导。

多孔路面施工程序的典型指南包括：

计划在施工进度表中尽可能晚地建造多孔路面。

保护现场区域免受在路基上运行的过重设备，压实土壤和降低渗透性。

使用超大轮胎或履带的设备挖掘路基土壤，以尽量减少对土壤的压实。

一旦床被挖掘到最终等级，织物过滤器应放置至少16英寸的重叠。使用多余的织物（至少4英尺）折叠在石床上，暂时保护其免受沉淀物的侵害。

如果需要，安装排水管。

小心放置骨料充填床，以免损坏织物。应将骨料倾倒在床边缘，并使用履带式设备将其放置在8至12英寸的层中，并用轻型压路机或振动平板夯压实。

使用稳定层时，重要的是要使骨料的尺寸适当，以便与充气床中的骨料互锁。稳定器层应放置在约1英寸的厚度。在地表可以看到石头水库中的一些较大的石头。

多孔沥青应按照州或国家的开放级配沥青混合料施工指南放置在1至4英寸厚的升降机中。 （建议使用履带式摊铺机）

多孔沥青应采用10吨压路机静压两到四次压实。

最终碾压后至少24小时限制流量。

保养

为了保持多孔沥青路面雨水管理能力的长期性能，建议在降雨期间每年检查表面渗透率，以观察渗透雨水有效性的任何变化。新罕布什尔大学为多孔路面制定了定期检查和维护指南(新罕布什尔大学，2011年)。此外，为了清除任何可能导致路面永久堵塞的固体和碎片，建议每年对多孔沥青路面吸尘两至四次或进行电动清洗 (UNHSC 2012; Palmer 2012)。

在冬季，除雪机没有特殊要求。 除冰化学品可用于从表面融化冰雪，但除冰化学品的数量将明显少于不透水路面。

总结和未来需求

多孔性沥青路面已经在美国各种气候条件下成功使用了35年多。它们提供了一个路面，也是雨水管理系统的一部分，减少雨水径流和污染物，补充地下水。许多多孔沥青停车场已经持续了20多年，除了清洁之外没有维护。

过去20年来，多孔沥青混合料的设计和施工有所改进；然而，应进行额外的研究，开发改进的混合设计程序，以减少这些路面堵塞和擦伤的可能性。对多孔沥青层的结构值的研究有限，因此应进行额外的研究来确定多孔沥青混合料和碎石储水层的结构值。应该对多孔沥青路面的修复进行研究，以确定哪些程序(即铣刨、清洁、粘着涂层)可以用来修复这些表面。