濟(jì)南市經(jīng)十路車轍調(diào)查與成因分析

徐皓

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101）

1 概述

1.1 道路現(xiàn)狀

經(jīng)十路（燕山立交—段店立交），機(jī)動(dòng)車道為雙向八車道；投入使用以來(lái)，整體運(yùn)營(yíng)情況良好，但是道路設(shè)施持續(xù)處于“超負(fù)荷”運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，導(dǎo)致經(jīng)十路各種道路常見病害相繼出現(xiàn)，尤其在夏季高溫時(shí)更為嚴(yán)重，如車轍、裂縫、松散、坑槽、擁包等，其中以車轍現(xiàn)象最具代表性，特別是交叉口、公交專用道和公交站點(diǎn)等位置的車轍問(wèn)題已經(jīng)非常嚴(yán)重，有的部位車轍達(dá)到近15 cm，嚴(yán)重影響行車舒適度、安全性及通行能力。

1.2 現(xiàn)狀主要交叉口

沿線分別與二環(huán)東路、燕子山路、山大路、山師東路、歷山路、千佛山路、青年?yáng)|路、青年西路（順河路）、民權(quán)大街、民生大街、勝利大街、緯一路、緯二路、緯五路、緯十二路、經(jīng)七路、營(yíng)市街等道路相交。

2 道路沿線車轍病害范圍調(diào)查與取樣

該次調(diào)查的范圍為段店立交—燕山立交（經(jīng)十路主城區(qū)段）的道路沿線主要交叉口以及公交站臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行了車轍病害的調(diào)查，見表1及圖1～圖4。對(duì)經(jīng)十路上沿線的社會(huì)車道及公交專用道進(jìn)行了車轍病害的測(cè)量，選擇三個(gè)代表性的路口的車轍調(diào)查，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量以及取芯測(cè)量各層的厚度，分析車轍出現(xiàn)的層位。

車轍的出現(xiàn)是由交通荷載情況、環(huán)境條件和瀝青混合料本身的特性密切相關(guān)的。通過(guò)對(duì)經(jīng)十路路面車轍的調(diào)查可以看到，路面經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的車輛荷載作用、氣候條件影響，路口停車線附近和公交場(chǎng)站的車轍已經(jīng)比較嚴(yán)重。

3 取樣室內(nèi)分析試驗(yàn)

3.1 漢堡試驗(yàn)

試件的漢堡輪轍試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，山大路上面層車轍變形量在一定碾壓次數(shù)下，輪轍深度均不高于12.7 mm，也未出現(xiàn)拐點(diǎn)。這說(shuō)明路面車轍性能滿足路用要求，車轍的發(fā)生是由于路面長(zhǎng)期使用造成瀝青混凝土的蠕變所引起的，車轍性能并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的衰減。山大路下面層的輪轍深度均不高于12.7 mm，變形曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，說(shuō)明該層混合料水穩(wěn)定性較差，輪轍試驗(yàn)變形曲線如圖5和圖6所示。

3.2 室內(nèi)空隙率實(shí)驗(yàn)

把取回的芯樣按照上、中、下面層分開，分別用水中重法測(cè)量瀝青混合料的密度，用真空法測(cè)量理論最大相對(duì)密度，并計(jì)算空隙率。由空隙率的數(shù)據(jù)可知，除去公交站點(diǎn)，路面上、中、下面層的空

隙率出現(xiàn)依次增大的現(xiàn)象。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖7所示。

表1 道路交叉口車轍測(cè)量結(jié)果

圖1 歷山路距斑馬線20 m無(wú)車轍處芯樣

圖2 舜耕路距斑馬線8 m車轍波谷處芯樣

圖3 緯五路與經(jīng)十路路口無(wú)車轍處芯樣

圖4 公交專用道處車轍

圖5 山大路上面層SMA13芯樣漢堡曲線圖

圖6 山大路下面層芯樣漢堡曲線圖

圖7 緯五路、緯五路外口、歷山路及建設(shè)路站牌無(wú)車轍空隙率柱狀圖

4 車轍成因分析

通常瀝青路面出現(xiàn)車轍現(xiàn)象分為三種情況：其一是結(jié)構(gòu)性車轍，其二是失穩(wěn)性車轍，第三是磨耗性車轍。

結(jié)構(gòu)性車轍：由于荷載作用超過(guò)路面各層的強(qiáng)度，車轍主要發(fā)生在瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久變形。失穩(wěn)性車轍：在高溫條件下，車轍碾壓的反復(fù)作用，荷載產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，使流動(dòng)變形不斷累積形成車轍。磨耗性車轍：在荷載的重復(fù)作用下，瀝青面層表面重復(fù)磨耗產(chǎn)生的車轍。

車轍作為瀝青路面早期損壞的主要形式之一，其形成的原因非常復(fù)雜，無(wú)論是瀝青混合料本身的材料組成、級(jí)配設(shè)計(jì)、瀝青路面結(jié)構(gòu)和施工控制等內(nèi)在因素，還是氣候和交通量及交通組成等外界因素都會(huì)對(duì)車轍產(chǎn)生不可忽略的影響?，F(xiàn)從以下幾個(gè)主要方面對(duì)車轍的成因進(jìn)行綜合分析：

（1）交通條件。由于我市市政道路的修建及交通管制趨于成熟，車輛速度大大提高，交通量的增加，重載、超載車比例的提升，路面車轍有逐步加重的趨勢(shì)。車輛荷載越來(lái)越集中地分布于道路輪跡帶處，引起交通渠化。輪載越重，輪胎氣壓越大，行駛速度越大，交通渠化越嚴(yán)重，則車轍就越容易產(chǎn)生。有研究統(tǒng)計(jì)表明，車轍的發(fā)展速度隨荷載作用次數(shù)的增加而減小。但車轍深度隨累計(jì)荷載作用次數(shù)的增加而增加，以至于道路喪失使用性能。

針對(duì)公交車道及公交站點(diǎn)，大容量公交車對(duì)路面輪壓荷載大（北京市資料：滿載28 t，單胎圓形等分布荷載壓力大于5.6 t）；站臺(tái)內(nèi)準(zhǔn)確停車，形成同一地點(diǎn)反復(fù)荷載；進(jìn)出站時(shí)啟動(dòng)和停車較快，車次頻率高（高峰車次間隔不足1 min）等影響因素，致使公交車道附近的車轍現(xiàn)象十分明顯。

（2）環(huán)境條件。路面溫度對(duì)車轍的產(chǎn)生有很大的影響，當(dāng)氣溫較高時(shí)，瀝青路面表面強(qiáng)度降低容易產(chǎn)生車轍。濟(jì)南是有名的“火爐”城市，夏季氣溫經(jīng)常高達(dá)35～40℃，在夏季高溫天氣時(shí)，瀝青的路表溫度往往能達(dá)到50～60℃，因而在荷載作用下，瀝青路面交叉口極易產(chǎn)生較大的車轍變形。

（3）路面結(jié)構(gòu)及材料的組成。目前路面大多采用瀝青混合料（瀝青混凝土、瀝青碎石等）作為路面材料，瀝青層材料在路面結(jié)構(gòu)中厚度越大，發(fā)生永久變形的可能也越大。其他粒料如熱拌碎礫石、級(jí)配碎石土等也發(fā)生一定程度的永久變形。采用剛性基層或半剛性基層材料的瀝青路面，由于具有較高的高溫穩(wěn)定性和抗剪變形能力，所以這類路面發(fā)生車轍主要是瀝青層產(chǎn)生的，而剛性基層和土基發(fā)生車轍只占一小部分。

5 結(jié)語(yǔ)

濟(jì)南市經(jīng)十路是濟(jì)南市所有地面道路中交通運(yùn)量最大的道路，路面通行各種重載交通，對(duì)于經(jīng)十路的車轍病害的調(diào)查對(duì)濟(jì)南路面研究具有典型意義。本文對(duì)道路路面的車轍范圍及深度進(jìn)行了全面的調(diào)查與匯總；其次通過(guò)對(duì)鉆芯取樣的漢堡試驗(yàn)及空隙率實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)了經(jīng)十路路面車轍發(fā)生的層位及成因，為今后濟(jì)南市路面結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)提供了一定的指導(dǎo)、參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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