從養(yǎng)護(hù)角度看特殊路段設(shè)計

陳志輝

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路交通量以及車輛荷載的不斷增加，使得路面常常達(dá)不到設(shè)計使用年限就出現(xiàn)了損壞，而需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修工作。增加了養(yǎng)護(hù)成本及工作量。特別是一些特殊路段，常常會出現(xiàn)早期破壞。從生命周期費用分析法（LCCA）的角度來看，是非常不經(jīng)濟(jì)的。本文就在養(yǎng)護(hù)工作中遇到的長大縱坡路段出現(xiàn)車轍的現(xiàn)象，從設(shè)計及施工方面如何加以控制，以減少這類病害的出現(xiàn)，淺談一下自己的看法。

關(guān)鍵詞：公路養(yǎng)護(hù) 特殊路段 設(shè)計

中圖分類號：U212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0052-02

1 路面車轍現(xiàn)象及產(chǎn)生原因分析

（1）現(xiàn)象。

車轍一般最常見的是發(fā)生在高等級道路瀝青路面上，由于高等級路面厚度大、實行渠化交通，加上大交通量重載作用，往往導(dǎo)致車轍病害的出現(xiàn)。但筆者在日常養(yǎng)護(hù)工作中發(fā)現(xiàn)，一般的二級公路，在某些特殊路段也同樣會出現(xiàn)車轍。如我局養(yǎng)護(hù)的省道S215廣寧線，在K51+300-450、K55+450--K56+320兩段就反復(fù)出現(xiàn)車轍（如圖1、圖2），S215廣寧路于2006年改建完成，路面設(shè)計結(jié)構(gòu)為：

40 cm天然砂礫底基層+20 cm5%水穩(wěn)基層+4 cmAC-20瀝青混凝土+3 cmAC-13瀝青混凝土路面。這兩段道路因縱坡較大，分別達(dá)到4.85%和5%，自建成后就反復(fù)出現(xiàn)車轍病害。

（2）產(chǎn)生原因分析。

瀝青路面在使用過程中出現(xiàn)車轍的原因，多種多樣，歸納起來主要有以下幾方面。

①任何一種形式的瀝青路面壓實度都沒有達(dá)到百分之百，也就是說壓實完的瀝青路面還留有一定的空隙，正因為存在這種空隙，遇到高溫天氣時，在車輪荷載的作用下，特別是在重載、超載車輛的作用下，路面進(jìn)一步被壓實，使瀝青混合料產(chǎn)生了塑性流動，導(dǎo)致混合料中的礦質(zhì)混合料原有的骨架重新進(jìn)行排列。在大量行車，反復(fù)作用下，高溫時已經(jīng)軟化的瀝青使瀝青混凝土的強(qiáng)度降低，瀝青混凝土進(jìn)一步密實，瀝青混凝土空隙率減小，形成車轍現(xiàn)象。

②在汽車發(fā)動機(jī)功率一定的情況下，道路縱坡較大路段，車輛在上坡時，在功率不變的情況下，為了加大牽引力而降低車速，路面所受推力加大，作用時間延長，剪應(yīng)力急劇增加，導(dǎo)致路面出現(xiàn)早期破壞，出現(xiàn)車轍。

③氣候條件。主要包括氣溫、日照、熱流、輻射、風(fēng)、雨等。除了濕度對瀝青混合料高溫性能的影響機(jī)理不同外，其它因素歸結(jié)起來都反映在溫度上，這也是影響最為顯著的因素。高溫天氣，特別是連續(xù)多天高溫對車轍形成影響極大。近幾年夏季高溫的情況比以前更嚴(yán)重，經(jīng)常遇到幾十年一遇的高溫天氣，且持續(xù)時間特別長。2013年夏季廣德縣最高氣溫43℃，通過調(diào)查路面的溫度比空氣的溫度高27℃；當(dāng)空氣溫度達(dá)到43℃左右時，其地面溫度達(dá)到60℃以上，最高溫度甚至到70℃。在連續(xù)高溫作用下瀝青軟化、體積膨脹，瀝青就容易上泛，瀝青混凝土的穩(wěn)定度隨溫度的升高而急劇下降。公路的車轍通常發(fā)生在夏季高溫季節(jié)，又是僅僅發(fā)生在最高氣溫的幾天里，而低于某個溫度，路面幾乎不會發(fā)生流動變形。

④混合料的級配。瀝青混合料由瀝青結(jié)合料粘接礦料組成，其高溫穩(wěn)定性的形成機(jī)理也源于瀝青結(jié)合料的高溫粘接性和礦料級配的嵌擠作用。瀝青混合料的高溫抗車轍能力有主要依賴礦料級配的嵌擠作用，級配不合理的瀝青混合料，抗車轍能力會出現(xiàn)明顯的下降。瀝青混合料中的粗集料過少，礦質(zhì)混合料形不成一定骨架。在這種結(jié)構(gòu)的混合料中，集料實際上是懸浮在瀝青砂漿中，車輛荷載主要有瀝青砂漿承受著，在高溫條件下，瀝青砂漿粘度變小，承受變形的能力急劇降低，容易產(chǎn)生永久變形。再者粗集料表面光滑、棱角性太差，集料與集料之間不能相互嵌劑密實極易滑動，集料與瀝青的粘結(jié)性也不足，集料表面不易形成瀝青薄膜，造成混合料粘結(jié)不好，在車輛外力作用下，容易發(fā)生流動變形，造成車轍。

2 防治措施

對于大縱坡特殊路段的車轍防治，應(yīng)該從設(shè)計和施工兩方面來加以解決，本文著重從設(shè)計出發(fā)，來談?wù)勛约旱挠^點。

（1）設(shè)計方面：設(shè)計質(zhì)量是工程質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)，是很重要的一環(huán)，設(shè)計單位應(yīng)從實際出發(fā)，對地形特殊復(fù)雜路段，認(rèn)真調(diào)查，精心設(shè)計，對于大縱坡路段，可以考慮局部特殊設(shè)計，采用改性瀝青混凝土，或者SMA路面。另外，從瀝青的選用到骨料級配的確定都要精心考慮。

①采用改性瀝青混合料。

相對于普通瀝青混合料來說，采用改性瀝青，在瀝青中摻加樹脂類高聚物、橡膠類高聚物和樹脂橡膠共聚物，可以改善瀝青多方面的流變性質(zhì)，提高瀝青在高溫時的抗流動性，低溫時的脆性，以及抗滑性和耐久性。使路面具有較高抗流動性即高溫下抗車轍能力，良好的路面柔性和彈性即低溫下抗開裂的能力。根據(jù)實際需要可對改性劑作如下選擇：為提高抗變形能力，宜使用熱塑性橡膠類（SBS）或熱塑性樹脂類（EVA、PE）等改性劑；為提高抗低溫開裂能力，宜使用熱塑性橡膠類（SBS）或橡膠類改性劑（SBR）；為提高抗疲勞裂縫能力，宜使用熱塑性橡膠類（SBS）、橡膠類（SBR）或熱塑性樹脂類（EVA、PE）改性劑；為提高抗水分侵害能力，宜使用各類抗剝脫劑等外加摻劑。

②采用SMA路面。

SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，4.75 mm以上的粗骨料比例高達(dá)70%～80%，礦粉的用量達(dá)7%～13%，瀝青用量較多，高達(dá)6.5%～7%。這種混合料攤鋪的路面具有非常好的高溫抗車轍能力、低溫變形性能和水穩(wěn)定性。且構(gòu)造深度大，抗滑性能好、耐老化及耐久性等路面性能都有較大提高。

③瀝青的選用。

瀝青混合料的使用性能是受瀝青結(jié)合料影響的，瀝青質(zhì)量的優(yōu)劣與瀝青路面的好壞有著密切關(guān)系，直接影響到瀝青路面的使用性能，在給定溫度和加載速率下，高粘度的瀝青會產(chǎn)生勁度高的瀝青混合料，較高的勁度具有較高的抗車轍能力。瀝青種類對車轍深度也要很大影響，使用稠度大，溫度敏感性低的瀝青可以減少或延后車轍的發(fā)生。因此，瀝青路面采用的瀝青品種及標(biāo)號，應(yīng)安照公路等級、氣候條件、交通條件、路面類型及在結(jié)構(gòu)層中的層位及受力特點、施工方法等確定。對于大縱坡路段，宜采用稠度大、60°C粘度大的瀝青。endprint

④優(yōu)化瀝青混合料的級配。

瀝青混合料分為按嵌擠原則構(gòu)成和按密實原則構(gòu)成的兩大結(jié)構(gòu)類型。按嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的強(qiáng)度，是以礦料顆粒之間的嵌擠力和內(nèi)摩擦力為主、瀝青結(jié)合料的粘結(jié)作用為輔而構(gòu)成的。路面是以較粗的、顆粒尺寸均勻的礦料構(gòu)成骨架，瀝青結(jié)合料填充其空隙，并把礦料粘結(jié)成一個整體。這類混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受溫度影響較小。按密實級配原則構(gòu)成的瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，是以瀝青與礦料之間的粘結(jié)力為主，礦料之間的嵌擠力和內(nèi)摩擦力為輔而構(gòu)成的。這類瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受溫度的影響較大。因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在大縱坡路段應(yīng)該綜合考慮，充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，選用骨架密實型結(jié)構(gòu)。以較多數(shù)量的間斷級配粗骨料形成空間骨架，發(fā)揮嵌擠鎖結(jié)作用，同時由適當(dāng)數(shù)量的細(xì)骨料和瀝青填充骨架間的空隙，形成既嵌擠又密實的結(jié)構(gòu)，不僅內(nèi)摩擦角較大，粘聚力也較高。這種結(jié)構(gòu)混合料在實際使用中具有很好的路面使用性能，抗車轍能力強(qiáng)，瀝青瑪蹄脂混合料（簡稱SMA）是這種結(jié)構(gòu)的典型代表。

⑤結(jié)構(gòu)層厚度。

根據(jù)實際瀝青路面車轍產(chǎn)生的情況看，結(jié)構(gòu)層厚度大的路面，產(chǎn)生車轍的嚴(yán)重程度要大于結(jié)構(gòu)層薄的路面，因此，設(shè)計時在保證路面滿足力學(xué)性能和使用性能的情況下，應(yīng)減小路面結(jié)構(gòu)層厚度，從而控制或減輕車轍的發(fā)生的程度。

⑥瀝青混合料最大粒徑的選擇。

在大縱坡路段，主油層瀝青混合料的最大粒徑宜適當(dāng)選擇較大粒徑，可考慮采用AC-25瀝青混凝土或ATB-25及以上密級配瀝青穩(wěn)定碎石，以充分發(fā)揮粗骨料的嵌擠作用，增強(qiáng)混合料的抗變形能力，以減少車轍的發(fā)生。

（2）施工方面：良好的工程質(zhì)量是通過良好的設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量來保證的，施工質(zhì)量是工程質(zhì)量形成的重要環(huán)節(jié)，施工過程中必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保工程質(zhì)量。應(yīng)主要從以下幾點出發(fā)：

①建立完善的質(zhì)量保證體系。

②嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，瀝青及礦料質(zhì)量要符合規(guī)范要求。

③精心做好瀝青混合料配合比設(shè)計。

④正式施工前進(jìn)行試驗段施工，收集有關(guān)混合料拌合溫度、攤鋪溫度、初始碾壓、復(fù)壓、及終壓溫度、壓路機(jī)碾壓遍數(shù)、碾壓速度、振動頻率及振幅、攤鋪機(jī)行走速度、機(jī)械組合等有關(guān)數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)后續(xù)施工。若試驗段末達(dá)到預(yù)期目的時，應(yīng)重新鋪筑試驗路段，直到滿足要求為止。

3 結(jié)語

車轍是一種常見的路面病害，在大縱坡路段更容易發(fā)生，路表過量的變形影響路面的平整度，輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了路面整體強(qiáng)度，易于誘發(fā)其它病害，從而影響路面的使用性能，加大養(yǎng)護(hù)工作量和養(yǎng)護(hù)成本。因此、道路車轍現(xiàn)象應(yīng)引起我們足夠的重視，應(yīng)在設(shè)計和施工階段采取有效的措施予以防止。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（TJG F40-2004）[S].

[2] 市政公用工程管理與實務(wù)（第三版）[S].

[3] 公路工程質(zhì)量通病分析與防治（山西省公路局）[S].endprint

④優(yōu)化瀝青混合料的級配。

瀝青混合料分為按嵌擠原則構(gòu)成和按密實原則構(gòu)成的兩大結(jié)構(gòu)類型。按嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的強(qiáng)度，是以礦料顆粒之間的嵌擠力和內(nèi)摩擦力為主、瀝青結(jié)合料的粘結(jié)作用為輔而構(gòu)成的。路面是以較粗的、顆粒尺寸均勻的礦料構(gòu)成骨架，瀝青結(jié)合料填充其空隙，并把礦料粘結(jié)成一個整體。這類混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受溫度影響較小。按密實級配原則構(gòu)成的瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，是以瀝青與礦料之間的粘結(jié)力為主，礦料之間的嵌擠力和內(nèi)摩擦力為輔而構(gòu)成的。這類瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受溫度的影響較大。因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在大縱坡路段應(yīng)該綜合考慮，充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，選用骨架密實型結(jié)構(gòu)。以較多數(shù)量的間斷級配粗骨料形成空間骨架，發(fā)揮嵌擠鎖結(jié)作用，同時由適當(dāng)數(shù)量的細(xì)骨料和瀝青填充骨架間的空隙，形成既嵌擠又密實的結(jié)構(gòu)，不僅內(nèi)摩擦角較大，粘聚力也較高。這種結(jié)構(gòu)混合料在實際使用中具有很好的路面使用性能，抗車轍能力強(qiáng)，瀝青瑪蹄脂混合料（簡稱SMA）是這種結(jié)構(gòu)的典型代表。

⑤結(jié)構(gòu)層厚度。

根據(jù)實際瀝青路面車轍產(chǎn)生的情況看，結(jié)構(gòu)層厚度大的路面，產(chǎn)生車轍的嚴(yán)重程度要大于結(jié)構(gòu)層薄的路面，因此，設(shè)計時在保證路面滿足力學(xué)性能和使用性能的情況下，應(yīng)減小路面結(jié)構(gòu)層厚度，從而控制或減輕車轍的發(fā)生的程度。

⑥瀝青混合料最大粒徑的選擇。

在大縱坡路段，主油層瀝青混合料的最大粒徑宜適當(dāng)選擇較大粒徑，可考慮采用AC-25瀝青混凝土或ATB-25及以上密級配瀝青穩(wěn)定碎石，以充分發(fā)揮粗骨料的嵌擠作用，增強(qiáng)混合料的抗變形能力，以減少車轍的發(fā)生。

（2）施工方面：良好的工程質(zhì)量是通過良好的設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量來保證的，施工質(zhì)量是工程質(zhì)量形成的重要環(huán)節(jié)，施工過程中必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保工程質(zhì)量。應(yīng)主要從以下幾點出發(fā)：

①建立完善的質(zhì)量保證體系。

②嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，瀝青及礦料質(zhì)量要符合規(guī)范要求。

③精心做好瀝青混合料配合比設(shè)計。

④正式施工前進(jìn)行試驗段施工，收集有關(guān)混合料拌合溫度、攤鋪溫度、初始碾壓、復(fù)壓、及終壓溫度、壓路機(jī)碾壓遍數(shù)、碾壓速度、振動頻率及振幅、攤鋪機(jī)行走速度、機(jī)械組合等有關(guān)數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)后續(xù)施工。若試驗段末達(dá)到預(yù)期目的時，應(yīng)重新鋪筑試驗路段，直到滿足要求為止。

3 結(jié)語

車轍是一種常見的路面病害，在大縱坡路段更容易發(fā)生，路表過量的變形影響路面的平整度，輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了路面整體強(qiáng)度，易于誘發(fā)其它病害，從而影響路面的使用性能，加大養(yǎng)護(hù)工作量和養(yǎng)護(hù)成本。因此、道路車轍現(xiàn)象應(yīng)引起我們足夠的重視，應(yīng)在設(shè)計和施工階段采取有效的措施予以防止。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（TJG F40-2004）[S].

[2] 市政公用工程管理與實務(wù)（第三版）[S].

[3] 公路工程質(zhì)量通病分析與防治（山西省公路局）[S].endprint

④優(yōu)化瀝青混合料的級配。

瀝青混合料分為按嵌擠原則構(gòu)成和按密實原則構(gòu)成的兩大結(jié)構(gòu)類型。按嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的強(qiáng)度，是以礦料顆粒之間的嵌擠力和內(nèi)摩擦力為主、瀝青結(jié)合料的粘結(jié)作用為輔而構(gòu)成的。路面是以較粗的、顆粒尺寸均勻的礦料構(gòu)成骨架，瀝青結(jié)合料填充其空隙，并把礦料粘結(jié)成一個整體。這類混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受溫度影響較小。按密實級配原則構(gòu)成的瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，是以瀝青與礦料之間的粘結(jié)力為主，礦料之間的嵌擠力和內(nèi)摩擦力為輔而構(gòu)成的。這類瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受溫度的影響較大。因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，在大縱坡路段應(yīng)該綜合考慮，充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，選用骨架密實型結(jié)構(gòu)。以較多數(shù)量的間斷級配粗骨料形成空間骨架，發(fā)揮嵌擠鎖結(jié)作用，同時由適當(dāng)數(shù)量的細(xì)骨料和瀝青填充骨架間的空隙，形成既嵌擠又密實的結(jié)構(gòu)，不僅內(nèi)摩擦角較大，粘聚力也較高。這種結(jié)構(gòu)混合料在實際使用中具有很好的路面使用性能，抗車轍能力強(qiáng)，瀝青瑪蹄脂混合料（簡稱SMA）是這種結(jié)構(gòu)的典型代表。

⑤結(jié)構(gòu)層厚度。

根據(jù)實際瀝青路面車轍產(chǎn)生的情況看，結(jié)構(gòu)層厚度大的路面，產(chǎn)生車轍的嚴(yán)重程度要大于結(jié)構(gòu)層薄的路面，因此，設(shè)計時在保證路面滿足力學(xué)性能和使用性能的情況下，應(yīng)減小路面結(jié)構(gòu)層厚度，從而控制或減輕車轍的發(fā)生的程度。

⑥瀝青混合料最大粒徑的選擇。

在大縱坡路段，主油層瀝青混合料的最大粒徑宜適當(dāng)選擇較大粒徑，可考慮采用AC-25瀝青混凝土或ATB-25及以上密級配瀝青穩(wěn)定碎石，以充分發(fā)揮粗骨料的嵌擠作用，增強(qiáng)混合料的抗變形能力，以減少車轍的發(fā)生。

（2）施工方面：良好的工程質(zhì)量是通過良好的設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量來保證的，施工質(zhì)量是工程質(zhì)量形成的重要環(huán)節(jié)，施工過程中必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保工程質(zhì)量。應(yīng)主要從以下幾點出發(fā)：

①建立完善的質(zhì)量保證體系。

②嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，瀝青及礦料質(zhì)量要符合規(guī)范要求。

③精心做好瀝青混合料配合比設(shè)計。

④正式施工前進(jìn)行試驗段施工，收集有關(guān)混合料拌合溫度、攤鋪溫度、初始碾壓、復(fù)壓、及終壓溫度、壓路機(jī)碾壓遍數(shù)、碾壓速度、振動頻率及振幅、攤鋪機(jī)行走速度、機(jī)械組合等有關(guān)數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)后續(xù)施工。若試驗段末達(dá)到預(yù)期目的時，應(yīng)重新鋪筑試驗路段，直到滿足要求為止。

3 結(jié)語

車轍是一種常見的路面病害，在大縱坡路段更容易發(fā)生，路表過量的變形影響路面的平整度，輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了路面整體強(qiáng)度，易于誘發(fā)其它病害，從而影響路面的使用性能，加大養(yǎng)護(hù)工作量和養(yǎng)護(hù)成本。因此、道路車轍現(xiàn)象應(yīng)引起我們足夠的重視，應(yīng)在設(shè)計和施工階段采取有效的措施予以防止。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（TJG F40-2004）[S].

[2] 市政公用工程管理與實務(wù)（第三版）[S].

[3] 公路工程質(zhì)量通病分析與防治（山西省公路局）[S].endprint