高速公路瀝青路面車轍成因試驗研究

賈卉

摘要：本文針對高速公路瀝青路面車轍成因的試驗進行分析，明確了高速公路瀝青路面車轍成因的試驗方法和具體的流程，并對結果進行了分析，可以為今后的試驗提供借鑒。

關鍵詞：高速公路；瀝青路面；車轍成因；試驗

前言

為了提高高速公路的瀝青路面建設和運營效果，進行高速公路瀝青路面車轍成因的試驗是一個重要工作，也是為了給后期的高速公路運營管理提高參考，因此這是極為有必要的研究課題。

1、試驗儀器及方法

1.1試驗儀器

采用從美國引進的PMW漢堡車轍試驗儀，從現(xiàn)場路面取得大量芯樣進行車轍試驗，以便深入地分析車轍成因。

為便于分析，引入車轍變形率指標來評價漢堡車轍試驗結果。車轍變形率是平均每小時發(fā)生的車轍變形量，其值越大，高溫抗車轍性能越差。

1.2試驗計劃與鉆芯取樣

（1）根據(jù)現(xiàn)場調查的路面車轍大小，按照車轍的嚴重程度，選取8個斷面的芯樣進行漢堡車轍試驗，研究不同路段處混合料抗車轍性能。

（2）在每個斷面，分別在停車道、超車道車轍處、行車道的車轍處和隆起處鉆芯取樣，以分析行車荷載作用對車轍試驗結果的影響。

（3）在室內按層厚對試件進行鋸切，分別進行漢堡車轍試驗，研究各結構層對整體抗車轍能力的影響。

2、車轍成因分析

2.1氣候環(huán)境

運營中的瀝青路面暴露在大氣環(huán)境中，其受到降水、氣溫及太陽輻射等因素影響，一旦環(huán)境溫度過高則瀝青混合料的勁度模量降低，尤其是連續(xù)高溫導致路面內積聚的熱量不能很快釋放，混合料在持續(xù)高溫環(huán)境下粘聚力降低，其抗剪強度降低則導致路面破損，最終導致車轍的形成。

2.2交通條件

運營中的路面在車輪豎向和水平荷載的作用下導致瀝青層內產生剪應力，隨著其接地壓力的增大瀝青路面的穩(wěn)定度降低，最終導致瀝青路面產生永久變形的可能性增大，而該不可恢復的變形不斷累積則形成車轍，研究表明隨著車轍試驗的輪壓增大，車轍次數(shù)降低，但輪壓與車轍次數(shù)間并非簡單的線形關系，而是隨著輪壓增大車轍次數(shù)下降速度加快，當輪壓小于設計壓強時其車轍次數(shù)則會大幅度提升。

2.3路面設計

混合料設計。瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性的形成機理源于結合料的粘接力和礦料級配的嵌擠作用，并且混合料的礦料級配的嵌擠作用的抗車轍能力遠高于混合料的粘接性能，而針對于集料而言形狀較為方正的破碎碎石則具有較好的抗車轍能力，同時瀝青稠度和瀝青用量對瀝青混合料的抗車轍能力也有較大影響，稠度大的瀝青較稠度小的瀝青的高溫穩(wěn)定性較好。

路面厚度設計。當路面厚度小于某臨界厚度時瀝青層的增加不會使車轍無限的增加，研究表明，良好的瀝青路面其厚度超過18cm時其車轍發(fā)生的幾率會明顯降低，因此在臨界厚度內適當?shù)脑龃鬄r青面層厚度可減少車轍的產生[2]。

2.4施工因素

大量數(shù)據(jù)表明，路面車轍并非在全地區(qū)、全路段發(fā)生，且在交通及外界環(huán)境相似的同一條高速公路上車轍發(fā)生也不均勻，車轍的嚴重程度相差較大，其原因與路面施工的變異性有關，導致車轍發(fā)生的路面施工變異性主要體現(xiàn)在油石比、礦料級配、路面空隙率的變異，尤其是礦料級配的變異對車轍的形成影響突出。

3、高速公路瀝青路面車轍的防治措施

3.1常見車轍的治理措施

3.1.1壓密性車轍的處理措施

壓密性車轍一般轍槽較淺，對轍槽可采用微表處填補技術，填補后可徹底消除車轍內存水易產生水漂和結冰等的安全隱患。

3.1.2流動性車轍的處理措施

流動性車轍通常延續(xù)段落長、車轍深度大，因此維修處理起來困難較大。針對這種情況，從降低車轍深度和恢復路面性能出發(fā)，可采用將車轍隆起部分銑刨拉毛、降低車轍深度的方法恢復路面使用性能，達到安全行車的要求。

此外，銑刨拉毛的處理方法一般適用以下幾種情況：其一，流動性車轍，有明顯的隆起。其二，車轍主要產生在面層，基層以下仍是完整的。其三，車轍在15mm以上，并且基本穩(wěn)定。其四，瀝青混凝土面層上、中、下各層結合較好，經鉆孔取樣無松散現(xiàn)象，且車轍隆起部位無嚴重松散、開裂現(xiàn)象。

3.2路面車轍預防性養(yǎng)護

3.2.1采用微表處進行車轍處理

微表處一般適用于以下三種路面車轍的養(yǎng)護，其一，整體穩(wěn)定性與強度較好的高速公路瀝青路面，以及路面車轍深度不超過2厘米，病害不多且未有明顯裂縫的高速公路（若路面出現(xiàn)明顯裂縫，則施工人員應當事先將裂縫處理好，否則在進行微表處施工時，其水分將容易滲出）。其二，當高速公路瀝青路面的基層承載力不足時，將會使用水泥穩(wěn)定碎石來提高基層的承載力，然后根據(jù)瀝青路面的實際情況來選擇是否采取微表處，也可以直接通過重新罩面的方式來進行車轍的預防養(yǎng)護。其三，若高速公路路面的基層與底基層未有損壞，只是瀝青路面存在輕微損壞，則可以先處理好瀝青層，灑布粘層油后便可采取微表處。

微表處現(xiàn)已成為世界上很多國家和地區(qū)高等級公路預防性養(yǎng)護的常用方法。它是一種由聚合物改性乳化瀝青、集料、填料、水和外加劑按合理配比拌和并攤鋪到原路面上，達到迅速開放交通要求的薄層結構。

3.2.2采用多功能改良超薄磨耗層

多功能改良超薄磨耗層是一種開級配瀝青混合料，用于路面維修養(yǎng)護時，應采用專門的攤鋪設備，先在潔凈的路表面灑布一層改性乳化瀝青，緊接著攤鋪多功能改良超薄磨耗層瀝青混合料，二者幾乎同時進行，利用熱瀝青混合料的高溫促使乳化瀝青中的水分蒸發(fā)，并且改性乳化瀝青在高溫下均勻分布在路表面，填補細小空隙，達到封水的目的。它具有良好的抗磨耗和抗車轍性能；并且因為其屬于超薄路面，對原路面設計標高影響較??；原路面不需要銑刨；路面能夠做到迅速排水，確保雨天行車安全。對于高速公路通車不久就會出現(xiàn)的車轍病害，應該以預防為主，樹立預防性養(yǎng)護的理念；早發(fā)現(xiàn)、早治理，才能既節(jié)省資金又達到路面維修的最終目的。

4、結束語

綜上所述，在高速公路瀝青路面車轍成因的研究過程中，本文總結了高速公路瀝青路面車轍成因的試驗方法，并對試驗的流程進行了總結，明確了試驗應該如何開展，可以為今后的試驗工作提供一個比較可靠的參考。

參考文獻：

[1]沙慶椿.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及防治[M].北京：人民交通出版祉，2017.20

[2]沈金安.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對策[M].北京：人民交通出版社，2016.48