江蘇省干線(xiàn)公路交叉口車(chē)轍處治方案研究

高 莉，尤廣華(.江蘇省交通運(yùn)輸廳公路局，江蘇 南京 0004； .江蘇東交工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司，江蘇 南京 0000)

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江蘇省干線(xiàn)公路交叉口車(chē)轍處治方案研究

高 莉1，尤廣華2
(1.江蘇省交通運(yùn)輸廳公路局，江蘇 南京 210004； 2.江蘇東交工程設(shè)計(jì)顧問(wèn)有限公司，江蘇 南京 210000)

為了解決江蘇省干線(xiàn)公路交叉口車(chē)轍病害，提高道路服務(wù)水平，通過(guò)對(duì)車(chē)轍病害的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析交叉口車(chē)轍發(fā)生的成因。針對(duì)車(chē)轍的實(shí)際情況，提出適用于處治交叉口車(chē)轍的新技術(shù)，并通過(guò)對(duì)工程案例的跟蹤觀測(cè)，對(duì)其處治的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明，灌入式復(fù)合路面對(duì)于緩解江蘇省干線(xiàn)公路交叉口車(chē)轍病害具有很好的效果。

道路工程；干線(xiàn)公路交叉口；車(chē)轍病害；灌入式復(fù)合路面

0 引 言

車(chē)轍是江蘇省干線(xiàn)交叉口最常見(jiàn)的病害，這也是干線(xiàn)公路與高速公路的最大區(qū)別；因?yàn)槠胀ǜ删€(xiàn)公路存在著大量的交叉口，重載、超載情況嚴(yán)重，交通量巨大，再加上交叉口是普通干線(xiàn)公路上一個(gè)特殊路段，存在著車(chē)輛匯聚、起停、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等復(fù)雜情況，故導(dǎo)致交叉口的車(chē)轍病害極為常見(jiàn)[1-5]。目前，對(duì)于一般路段，車(chē)轍問(wèn)題的處治措施有封層類(lèi)、罩面類(lèi)、再生類(lèi)以及銑刨重鋪等技術(shù)，而對(duì)于交叉口車(chē)轍問(wèn)題，最常見(jiàn)的是添加抗車(chē)轍劑類(lèi)處治技術(shù)，但是每次處治完成一段時(shí)間后病害就會(huì)再次出現(xiàn)，嚴(yán)重影響行車(chē)安全和路面服務(wù)質(zhì)量。

國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者對(duì)瀝青路面車(chē)轍問(wèn)題做了大量研究：李彥偉在分析車(chē)轍形成機(jī)理和分類(lèi)的基礎(chǔ)上，從原材料質(zhì)量控制、瀝青混合料組成設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量管理以及路面結(jié)構(gòu)、線(xiàn)形設(shè)計(jì)和交通環(huán)境治理等方面有針對(duì)性地提出了防治車(chē)轍的技術(shù)措施[6]；楊修志結(jié)合京滬高速公路微表處車(chē)轍修復(fù)施工，介紹微表處配合比設(shè)計(jì)、材料和設(shè)備選用、混合料選型等,重點(diǎn)闡述微表處車(chē)轍修復(fù)的施工工藝和質(zhì)量控制措施[7]；范萌等對(duì)蘇嘉杭高速公路路面使用現(xiàn)狀及交通量等條件進(jìn)行了分析，研究了現(xiàn)場(chǎng)熱再生和ECA-10兩種車(chē)轍處治方案，并根據(jù)應(yīng)用及觀測(cè)結(jié)果對(duì)2項(xiàng)車(chē)轍處治措施效果進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)估[8]；劉慶華等分析了高速公路車(chē)轍病害的成因、特征和危害，并簡(jiǎn)要介紹了車(chē)轍病害的處治方法[9]。本文通過(guò)對(duì)江蘇省多條干線(xiàn)公路交叉口車(chē)轍的現(xiàn)狀調(diào)查，分析車(chē)轍產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的處治措施，結(jié)合工程案例對(duì)相關(guān)應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 干線(xiàn)公路交叉口車(chē)轍病害調(diào)查及成因分析

車(chē)轍產(chǎn)生的原因可以分為內(nèi)因(原材料、級(jí)配類(lèi)型、施工質(zhì)量)和外因(交通條件、氣候條件)2個(gè)方面。為了分析江蘇省普通干線(xiàn)公路交叉口車(chē)轍形成的原因，本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，從交通條件、氣候條件、原材料以及瀝青混合料級(jí)配類(lèi)型等多個(gè)方面的進(jìn)行分析。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

(1)車(chē)轍病害調(diào)查。在本次調(diào)查中，選定江陰市的多個(gè)交叉口車(chē)轍作為調(diào)查對(duì)象。每個(gè)交叉口調(diào)查300 m，采用直尺法進(jìn)行車(chē)轍測(cè)定，具體如圖1、2所示。該方法具有簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，能真實(shí)客觀地顯示出各個(gè)路段的車(chē)轍情況。

根據(jù)調(diào)查顯示，所調(diào)查的交叉口路段均出現(xiàn)了不同程度的車(chē)轍，而且由于車(chē)轍的出現(xiàn)，引發(fā)路面出現(xiàn)裂縫病害等。

(2)交通量調(diào)查。江陰地區(qū)隸屬無(wú)錫市，夏季炎熱，冬季低溫，全年降雨量大，屬于較典型的溫差大、雨水多的公路建設(shè)難點(diǎn)地區(qū)之一；同時(shí)作為長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈的重要城市，干線(xiàn)公路承載著極大的交通流量。

為了分析研究交通量對(duì)車(chē)轍病害的影響，分別對(duì)江陰市S228國(guó)民路交叉口和芙蓉大道長(zhǎng)江路交叉口進(jìn)行了交通量的調(diào)查，具體見(jiàn)表1。

表1 各交叉口日交通量 veh

由表1可知，無(wú)錫地區(qū)干線(xiàn)公路的交通量比較大，車(chē)輛對(duì)瀝青路面的作用時(shí)間長(zhǎng)、頻率高，使瀝青混合料的延遲彈性變形得不到有效恢復(fù)，蠕變變形加??；且大量重型或者超載車(chē)輛所占比例較高，在交叉口地區(qū)剎車(chē)、啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生更大的剪切力，從而容易產(chǎn)生車(chē)轍病害。

1.2 交叉口車(chē)轍成因分析

(1)渠化交通。渠化交通是干線(xiàn)公路交叉口的最大特點(diǎn)，這意味著在相同的時(shí)間內(nèi)，交叉口路段與其他正常路段相比，其交通流量和車(chē)輛荷載對(duì)路面的作用時(shí)間更長(zhǎng)，從而導(dǎo)致車(chē)載病害的發(fā)生[10-11]。

由于交叉口是分道行駛，直行、轉(zhuǎn)道車(chē)輛相對(duì)比較集中，車(chē)輛被進(jìn)一步渠化，這也是交叉口處路面車(chē)轍要比其他位置嚴(yán)重的一個(gè)主要原因。交叉口路段普遍存在車(chē)輛剎車(chē)、停車(chē)、啟動(dòng)等情況，導(dǎo)致交叉口車(chē)轍問(wèn)題加劇。

(2)氣候條件。瀝青路面在通車(chē)后時(shí)刻受到外界氣候環(huán)境的影響，包括溫度、雨水、冰凍、日照等，其中對(duì)瀝青路面的抗車(chē)轍性能影響最嚴(yán)重的是溫度和日照。夏季是瀝青路面車(chē)轍病害的高發(fā)期，由于夏季氣溫高，加上烈日暴曬以及黑色的瀝青路面表面超強(qiáng)的吸熱效果，導(dǎo)致瀝青在高溫條件下黏性降低，再加上路面行車(chē)荷載的作用，最終產(chǎn)生車(chē)轍。

(3)原材料及級(jí)配類(lèi)型。交叉口車(chē)轍病害的產(chǎn)生與原材料、路面結(jié)構(gòu)的選用也有密切的關(guān)系。對(duì)瀝青路面來(lái)說(shuō)，如果瀝青膠結(jié)料的黏結(jié)力越高，特別是在路面溫度升高時(shí)能夠保持較好的黏結(jié)力，其抗車(chē)轍能力就越強(qiáng)[12-15]；同時(shí)瀝青混合料的不同級(jí)配類(lèi)型也對(duì)瀝青路面的抗車(chē)轍性能產(chǎn)生直接影響，如江蘇省干線(xiàn)公路早期應(yīng)用最多的懸浮密實(shí)型瀝青混合料(AC)，其抗車(chē)轍性能取決于瀝青膠結(jié)料黏結(jié)力，當(dāng)路面溫度升高時(shí)隨著瀝青黏度降低則混合料的抗車(chē)轍性能下降。AC型級(jí)配混合料的抗車(chē)轍效果低于骨架密實(shí)型的瀝青混合料(SMA)，因此干線(xiàn)公路交叉口多采用懸浮密實(shí)型瀝青路面也是車(chē)轍產(chǎn)生的原因之一。

2 交叉口車(chē)轍處治措施研究

目前，江蘇省普通干線(xiàn)公路中對(duì)于交叉口路段車(chē)轍常采用添加抗車(chē)轍劑的方式進(jìn)行處治，主要的添加劑包括路孚8000、硫磺改性劑、多米克斯、路可比和AP高性能瀝青改性劑等。室內(nèi)試驗(yàn)顯示，瀝青混合料中添加抗車(chē)轍劑后可以有效提高混合料的高溫性能，并且其他性能均滿(mǎn)足規(guī)范要求，如表2所示。

表2 添加抗車(chē)轍劑后瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)采用抗車(chē)轍劑處治路段的長(zhǎng)期觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，添加抗車(chē)轍劑的路段相比未添加路段，其抗車(chē)轍效果有一定的改善，但是由于交叉口的渠化交通以及重載等多因素的影響，通車(chē)1～2年后車(chē)轍病害易重復(fù)出現(xiàn)。

因此，本文在江蘇省普通干線(xiàn)交叉口車(chē)轍成因分析的前提下，建議采用以下3種途徑提高瀝青混合料的抗車(chē)轍能力，進(jìn)一步改善交叉口車(chē)轍處治效果。

(1)采用抗車(chē)轍效果更好的瀝青原材料，如低標(biāo)號(hào)硬質(zhì)瀝青(50#基質(zhì)瀝青)、橡膠瀝青等黏度更好的瀝青。

(2)采用新材料、新技術(shù)，例如采用硬質(zhì)瀝青富油層和灌入式復(fù)合路面技術(shù)等。

(3)根據(jù)長(zhǎng)壽命瀝青路面設(shè)計(jì)理念，對(duì)于交叉口車(chē)轍嚴(yán)重路段，可以采用提高中面層模量和厚度的方法進(jìn)而提高中面層的承載力，避免瀝青中下面層和半剛性水穩(wěn)層在模量上出現(xiàn)突變使整個(gè)路面的受力不夠理想；而對(duì)路面承載力影響較小的上面層可以采用超薄磨耗層。

根據(jù)江蘇省干線(xiàn)公路車(chē)轍病害的實(shí)際情況，結(jié)合交通量和氣候因素，本文提出采用灌入式復(fù)合路面技術(shù)對(duì)江蘇省普通干線(xiàn)公路交叉口進(jìn)行車(chē)轍處治。

3 灌入式復(fù)合路面技術(shù)

灌入式復(fù)合路面是一種半柔性路面，該路面既有水泥混凝土路面抗壓、抗車(chē)轍的優(yōu)點(diǎn)，又具有瀝青路面抗裂性能強(qiáng)、耐久性好和行駛舒適等優(yōu)點(diǎn)。灌入式復(fù)合路面的設(shè)計(jì)、施工與傳統(tǒng)普通瀝青路面有很大的不同，設(shè)計(jì)時(shí)要分別設(shè)計(jì)瀝青混合料和水泥漿體的配合比，施工時(shí)要在瀝青混合料施工完成后再進(jìn)行水泥漿體的灌入施工。

灌入式復(fù)合路面的施工比普通瀝青路面復(fù)雜，目前填充材料灌入工序缺少專(zhuān)用的機(jī)械設(shè)備，大規(guī)模的施工較少，但是對(duì)于普通干線(xiàn)公路交叉口等面積小且車(chē)轍反復(fù)、損害嚴(yán)重的路面非常適用。

為了更直觀地了解灌入復(fù)合混合料的抗車(chē)轍能力，本文采用室內(nèi)車(chē)轍試驗(yàn)對(duì)傳統(tǒng)的改性瀝青混合料(SBSAC-20)和灌入式復(fù)合混合料(70#-GRAC-20)的動(dòng)穩(wěn)定度進(jìn)行對(duì)比研究(圖3)。

圖3 2種類(lèi)型混合料的車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果顯示混合料70#-GRAC-20的動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于SBSAC-20，說(shuō)明灌入式復(fù)合混合料具有優(yōu)異的抗車(chē)轍效果。因此，認(rèn)為灌入式復(fù)合路面非常適用于處治干線(xiàn)公路交叉口路段的車(chē)轍病害。

4 工程應(yīng)用

為了進(jìn)一步驗(yàn)證灌入式復(fù)合路面對(duì)交叉口車(chē)轍的處治效果，本文選定江陰市S228國(guó)民路交叉口和芙蓉大道長(zhǎng)江路交叉口的車(chē)轍處治工程作為研究對(duì)象。

江陰市S228國(guó)民路交叉口車(chē)轍采用灌入式瀝青混合料對(duì)其進(jìn)行修復(fù)改造，改造后的路面結(jié)構(gòu)為SMA-13(SBS改性瀝青)上面層+GRAC-20(70#瀝青)中面層+AC-20(70#瀝青)下面層，其面層設(shè)計(jì)及性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

芙蓉大道長(zhǎng)江路交叉口車(chē)轍處治工程改造后的路面結(jié)構(gòu)為SMA-13(SBS改性瀝青)+AC-20(SBS改性瀝青)+AC-20(70#瀝青)，其面層設(shè)計(jì)及性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 S228國(guó)民路路口瀝青面層設(shè)計(jì)及性能檢測(cè)結(jié)果

表4 芙蓉大道新長(zhǎng)江路路口瀝青面層設(shè)計(jì)及性能檢測(cè)結(jié)果

由表3、4可知，GRAC-20的抗水損害性能滿(mǎn)足規(guī)范要求，且優(yōu)于AC-20，其動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到了13 840 次·mm-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范要求和AC-20的結(jié)果。

為了驗(yàn)證灌入式復(fù)合路面的長(zhǎng)期使用性能，對(duì)修復(fù)后的交叉口路段進(jìn)行了2次跟蹤檢測(cè)，結(jié)果表明，2個(gè)交叉口車(chē)轍深度均較小，且未出現(xiàn)開(kāi)裂和坑槽病害。其路面狀況及彎沉檢測(cè)結(jié)果如圖4、5所示。

圖4 灌入式復(fù)合路面通車(chē)3年后的路面狀況

圖5 彎沉值對(duì)比

由圖5可知，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，路面彎沉值逐漸增大，但GRAC-20路段的彎沉值均小于SBSAC-20路段。路面的彎沉值表征其承載能力，彎沉值越小，承載力越大，所以灌入式復(fù)合路面具有較好的承載力。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)干線(xiàn)公路目前仍是中國(guó)道路交通體系最重要的組成部分，其交叉口車(chē)轍問(wèn)題直接影響了路面的服務(wù)水平，要從路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選擇、施工質(zhì)量控制、運(yùn)營(yíng)管理、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)等方面綜合考慮并加以解決。

(2)室內(nèi)試驗(yàn)和工程案例表明，灌入式復(fù)合路面相較于普通瀝青混合料具有更好的高溫性能，對(duì)干線(xiàn)公路交叉口的車(chē)轍病害處治效果明顯。

(3)灌入式復(fù)合路面施工較普通瀝青混合料復(fù)雜，填充材料灌入工序缺少專(zhuān)用的機(jī)械設(shè)備，因此，要加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，保證灌漿的飽滿(mǎn)度。

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[責(zé)任編輯:高 甜]

Research on Treatment Scheme for Rut Disease at Intersection of Trunk Roads in Jiangsu Province

GAO Li1, YOU Guang-hua2
(1. Highway Administration of Jiangsu Provincial Department of Transportation, Nanjing 210004, Jiangsu, China;2. Jiangsu EASTTRANS Engineering Design Consulting Co., Ltd., Nanjing 210000, Jiangsu, China )

In order to solve the rut disease at the intersection of trunk roads in Jiangsu Province and improve the level of road service, the causes of rutting at intersections were analyzed by on-site investigation. In view of the actual situation of the rut, a new technology suitable for the treatment of the intersection was put forward, and the effect of the treatment was evaluated by the continuous observation of the engineering case. The results show that the grouting compound pavement has a good effect on alleviating the rut disease at the intersection of the trunk roads in Jiangsu Province.

road engineering; intersection of trunk road; rut disease; grouting compound pavement

1000-033X(2017)06-0067-04

2016-12-22

交通運(yùn)輸部建設(shè)科技項(xiàng)目(2011 Y02-1-G2)

高 莉(1975-)，女，江蘇南京人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橥聊竟こ獭?/p>

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