路面車轍病害原因及處治對(duì)策

劉志強(qiáng)

摘要：瀝青路面以其優(yōu)異的路用性能和舒適的行車感，倍受國(guó)內(nèi)外公路行業(yè)的青睞，并被廣泛用于高等級(jí)公路建設(shè)。目前，我國(guó)交通事業(yè)正處于高速發(fā)展時(shí)期，交通量激增，在行車荷載和自然因素的作用下，很多瀝青路面均出現(xiàn)了不同的早期病害，其中車轍形勢(shì)最為嚴(yán)峻。為此，本文在全面了解車轍病害產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析了路面車轍病害的產(chǎn)生原因，并由此提出了幾點(diǎn)處治措施，最終通過(guò)具體案例進(jìn)行了車轍處治，希望能夠有效解決車轍病害，推進(jìn)我國(guó)瀝青路面持續(xù)、健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;車轍病害;處治措施

1、路面車轍病害的概述

瀝青路面車轍病害是指在行車荷載長(zhǎng)期作用下所形成的豎直方向永久變形積累。在行車荷載和高溫影響下，由于車輪擠壓，瀝青面層將會(huì)形成變形，在剪應(yīng)力影響下，向橫向流動(dòng)促使兩側(cè)凸起，產(chǎn)生波峰和波谷。按照車轍病害形成原因劃分，可將瀝青路面車轍病害分為磨損型、結(jié)構(gòu)型、失穩(wěn)型三類車轍。無(wú)論產(chǎn)生哪一類車轍病害，均會(huì)影響瀝青路面性能，縮短道路使用壽命，甚至造成更大危害，因此，必須根據(jù)車轍形成原因，采取切實(shí)可行的處治方法，有效防治車轍病害，提高路面行車舒適性和安全。

2、路面車轍病害形成原因

目前，流動(dòng)性車轍是我國(guó)瀝青路面車轍的主要類型，流動(dòng)性車轍產(chǎn)生并非一種因素，而是多種因素的共同作用。如外部溫度、降雨、荷載等因素，或內(nèi)部瀝青材料、礦料、級(jí)配等因素。通過(guò)大量研究表明，路面車轍病害形成原因主要包括以下幾點(diǎn)：

2.1瀝青混合料抗剪強(qiáng)度低

（1）瀝青用量偏大。瀝青混合料內(nèi)瀝青可以有效粘結(jié)礦料，當(dāng)瀝青用量偏大的情況下，瀝青膜厚度增加，瀝青流動(dòng)性增大，集料間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力下降，最終影響瀝青膠漿的粘結(jié)性能，導(dǎo)致混合料抗剪強(qiáng)度下降，引發(fā)車轍病害。

（2）級(jí)配不合理。于瀝青混合料抗車轍能力而言，礦料級(jí)配過(guò)大過(guò)小均會(huì)造成一定影響。當(dāng)?shù)V料級(jí)配過(guò)大時(shí)，瀝青混合料空隙率增加，降低瀝青膜厚度，影響層間粘結(jié)性，進(jìn)而降低混合料抗剪強(qiáng)度。反之，同樣會(huì)影響混合料抗剪性能?；诖耍仨氈匾暤V料級(jí)配的合理性，提高瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度。

（3）礦粉用量不合理。礦粉和瀝青均勻混合可制成瀝青膠漿，穩(wěn)定性、黏聚力性能良好?；旌狭闲枰煌郊闲纬梢粋€(gè)整體，瀝青膠漿屬性將會(huì)對(duì)瀝青混合料的物理力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能造成很大影響。在配合比設(shè)計(jì)中，要重視礦粉用量的合理性，從而增強(qiáng)瀝青混合料的高溫性能。

2.2重載交通和氣候

據(jù)相關(guān)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生車轍的主要外因在于重載交通和夏季高溫影響。伴隨溫度的不斷上升，瀝青混合料剛度迅速降低，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也受其影響直線下降。加之重載超載問(wèn)題嚴(yán)重，路面渠化現(xiàn)象加劇，形成嚴(yán)重車轍病害。

2.3層間結(jié)合處理不當(dāng)

路面設(shè)計(jì)中，界面條件滿足完全連續(xù)才是最理想的狀態(tài)，一旦界面條件不滿足完全連續(xù)，路面分層后各層之間的極限拉伸應(yīng)力、應(yīng)變不相同，這種情況下，很容易破壞路面結(jié)構(gòu)。

2.4施工不均勻性

在公路施工全過(guò)程中，從拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)均會(huì)出現(xiàn)影響路面質(zhì)量均勻性的因素。例如，拌和時(shí)間不足，難以均勻拌和混合料內(nèi)的各類材料，導(dǎo)致混合料質(zhì)量不均勻?；蚰雺翰痪鶆?，壓實(shí)度不符合設(shè)計(jì)要求等等，均會(huì)產(chǎn)生路面病害，降低混合料整體抗剪強(qiáng)度，影響路面抗車轍性能。

3、車轍病害的處治措施

3.1瀝青路面結(jié)構(gòu)與組合

在路面車轍處治時(shí)，中面層最為關(guān)鍵。上面層與外界環(huán)境、行車荷載直接接觸，溫度較高的情況下，所承受的壓力最大，相比中面層所承受的剪應(yīng)力偏小。在路面溫度超過(guò)60℃時(shí)，上面層仍具有良好粘結(jié)性和較強(qiáng)抗車轍能力，產(chǎn)生的流動(dòng)變形偏小。但在高溫條件下，中下面層卻會(huì)出現(xiàn)基質(zhì)瀝青軟化現(xiàn)象，瀝青混合料粘結(jié)性能下降幅度較大，嚴(yán)重影響抗剪能力，從而產(chǎn)生車轍。為有效防止車轍病害，需要保證瀝青路面結(jié)構(gòu)與組合的合理性，可進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)“由剛變?nèi)帷保煌谕耆娜嵝曰鶎訛r青路面，如瀝青混凝土面層、瀝青碎石基層、粒料過(guò)渡層、半剛性底基層。柔性基層或組合式基層相比半剛性基層，剛度偏小，這種情況下，瀝青面層作用于柔性基層的應(yīng)力將會(huì)更加均勻，并降低瀝青面層內(nèi)應(yīng)力，減少變形，避免車轍病害發(fā)生。

3.2瀝青面層材料優(yōu)化技術(shù)

在瀝青面層材料優(yōu)化技術(shù)方面，主要通過(guò)三項(xiàng)技術(shù)，即瀝青改性技術(shù)、纖維改性技術(shù)、瀝青調(diào)配技術(shù)。表1為市場(chǎng)上常見材料類型。

（1）瀝青改性技術(shù)。伴隨交通壓力的日益增大，為保證瀝青具有良好路用性能，適量摻加改性劑可有效解決這一難題。目前，市場(chǎng)上常見的幾種提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的改性劑，包括：RA抗車轍劑、PR RLAST.S抗車轍劑、車轍王抗車轍劑、路面強(qiáng)力劑等等。每一種改性劑的摻量不同，特點(diǎn)不同，價(jià)格也存在很大差異。因此，在選擇改性劑時(shí)，要根據(jù)工程實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)性，選擇最適合的瀝青改性劑。

（2）纖維改性技術(shù)。作為一種質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐久的增強(qiáng)材料，纖維在提高瀝青路面力學(xué)性能方面作用顯著。摻加纖維是提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的重要手段之一。目前，常見纖維類型包括木質(zhì)素纖維、礦物纖維、聚合物纖維，根據(jù)不同纖維特性，確定摻加量，保證使用合理。

（3）瀝青調(diào)配技術(shù)。瀝青調(diào)配是指按照一定比例，將主配瀝青和其他類型瀝青等材料均勻拌和，從而增強(qiáng)瀝青性能，如巖瀝青、湖瀝青等等。

3.3瀝青面層設(shè)計(jì)優(yōu)化

在瀝青路面施工中，想要改善礦料級(jí)配必須優(yōu)化瀝青面層設(shè)計(jì)。目前，熱拌瀝青混合料在我國(guó)應(yīng)用最多，其弊端在于瀝青用量偏高。在行車荷載和高溫條件作用下，瀝青路面車轍病害發(fā)生率較高。下面層采用大粒徑碎石瀝青混合料時(shí)，可通過(guò)粒徑增大的方式，減少瀝青用量，在成本相同的條件下，提升瀝青路面抗車轍性能?；鶎硬捎么罅綖r青混合料，變形能力和柔性較強(qiáng)，因此，大粒徑碎石瀝青混合料的骨架結(jié)構(gòu)作用，可以減少荷載作用下集料的變形情況，且具有較高承載能力。可以認(rèn)為其骨架穩(wěn)定性保證瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的重要因素。但對(duì)于上面層增大集料粒徑作用并不明顯，可換一個(gè)角度，如增加同一公稱粒徑下粗集料含量，也可達(dá)到相同的效果。

3.4運(yùn)營(yíng)期主動(dòng)預(yù)防

據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，當(dāng)路面溫度在30℃以下時(shí)，路面基本無(wú)變形情況;當(dāng)路面溫度超過(guò)55℃，便會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，因此，高溫和行車荷載是產(chǎn)生路面車轍的主要因素。在交通壓力持續(xù)加大的今天，如何做好路面溫度控制成為了防治車轍病害的關(guān)鍵。如灑水降溫，當(dāng)路面溫度在50℃以上時(shí)，需定時(shí)進(jìn)行路面灑水，在保證不產(chǎn)生水損壞的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)路面降溫。或噴灑路面熱反射涂層，降低路表問(wèn)題，有效預(yù)防路面車轍病害。

4、工程概況

某公路工程全長(zhǎng)42.73km，為雙向四車道，建成通車5年后，發(fā)現(xiàn)局部路段出現(xiàn)了大量病害問(wèn)題，主要病害類型為車轍、裂縫等，呈逐年遞增趨勢(shì)，目前已對(duì)路面正常行車造成了一定影響。經(jīng)實(shí)地調(diào)查和試件芯樣檢測(cè)可知，本路段車轍病害最為嚴(yán)重，存在較為明顯的失穩(wěn)型和壓密型車轍。通過(guò)鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)，6個(gè)芯樣的瀝青面層較為完整，但中、底面層存在較大空隙，所有芯樣水穩(wěn)層均表現(xiàn)為一半完整一半松散，且有大量泥土存于芯樣瀝青層和水穩(wěn)層，呈不均勻狀態(tài)。結(jié)合工程實(shí)際情況，決定采用超薄磨耗層進(jìn)行車轍病害處治。

4.1舊路處治

施工前，先將原路面存在的病害問(wèn)題進(jìn)行處治，如裂縫、剝落、車轍、網(wǎng)裂等?？紤]現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合理的處治措施，不得存在遺漏，保證所有病害認(rèn)真處理。

4.2拌和

按照配合比設(shè)計(jì)，做好瀝青混合料拌和施工。拌和前，應(yīng)對(duì)瀝青、礦料等材料的加熱溫度進(jìn)行詳細(xì)檢查，如SBS改性瀝青溫度在160～175℃控制，礦料溫度在190～205℃控制，保證滿足規(guī)范要求。同時(shí)，拌和期間要根據(jù)規(guī)定，合理控制拌和溫度、時(shí)間及含水量，避免出現(xiàn)材料離析、花白等情況。

4.3運(yùn)輸

熱混合料具有較大粘度，為避免材料粘黏車廂，需將適量隔離劑均勻涂抹到運(yùn)輸車廂內(nèi)四周和底部。裝料時(shí)，可采用移動(dòng)式裝料法，一般分三次完成，避免材料離析。攤鋪能力和運(yùn)輸能力相比，運(yùn)輸能力應(yīng)略多一些，保證在攤鋪機(jī)前等待車輛達(dá)到3輛左右，從而確保連續(xù)不間斷攤鋪施工。為達(dá)到保溫、保濕的效果，可將雙層帆布覆蓋于車頂。

4.4攤鋪

攤鋪前，先調(diào)整好熨平板高度進(jìn)行預(yù)熱施工，預(yù)熱溫度不得低于100℃。按照梯隊(duì)作業(yè)法采用2臺(tái)不同攤鋪機(jī)進(jìn)行施工，安全距離控制在10m左右，攤鋪速度不宜過(guò)快，可控制在每分鐘1.5～2.0m之間。同時(shí)，還要根據(jù)下承層表面溫度情況，做好溫度控制工作。

4.5碾壓

瀝青混合料碾壓主要分為3階段，初壓采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行1遍靜壓;復(fù)壓采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行3遍振動(dòng)碾壓，隨后再采用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行3遍搓揉碾壓;終壓采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行1遍靜壓收光即可，保證沒(méi)有明顯輪跡。

5、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，路基路面是公路運(yùn)輸?shù)闹匾d體，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。瀝青路面因其優(yōu)異的路用性能在現(xiàn)代高等級(jí)公路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，交通運(yùn)輸量日益增長(zhǎng)，在建成運(yùn)營(yíng)不久后瀝青路面就會(huì)出現(xiàn)一系列的病害問(wèn)題已成為普遍現(xiàn)象，常見病害包括裂縫、車轍、坑槽、松散等，其中車轍形勢(shì)最為嚴(yán)峻，不僅會(huì)影響行車舒適性，還會(huì)增加交通事故發(fā)生率，嚴(yán)重影響行車安全。一般來(lái)講，車轍不單單存于表面，還會(huì)發(fā)展到中下面層，因此，治理難度較大。必須根據(jù)工程實(shí)際情況，了解路面車轍病害原因，采取科學(xué)、合理的措施進(jìn)行處治，從而提高瀝青路面的使用性能，延長(zhǎng)道路壽命。

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