公路瀝青路面車轍病害養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及養(yǎng)護(hù)對策研究

羅又元

摘要：文章通過分析車轍深度與行車安全性、路面積水、瀝青混合料高溫蠕變特性之間的關(guān)系，推薦了車轍病害的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，并在分析不同類型車轍成因及影響因素的基礎(chǔ)上，為不同類型的車轍推薦了相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)對策。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;車轍;養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn);養(yǎng)護(hù)對策

中圖分類號：U418.68 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.018

文章編號：1673-4874（2019）10-0061-03

0引言

近年來，隨著汽車保有量及道路運(yùn)輸需求的不斷提高，人們對于道路行車舒適性及行車安全性的需求也越來越高。瀝青路面憑借其優(yōu)良的行車舒適性以及較低的維修成本，逐漸成為我國高等級道路的主流路面形式。而我國巨大的交通流量以及普遍的超載現(xiàn)象，導(dǎo)致車轍成為瀝青路面的主要病害之一。

1車轍的定義及危害

由于道路標(biāo)線的渠化作用以及駕駛員的人為習(xí)慣，在同一個道路橫斷面上，車輛荷載的作用次數(shù)有所差異，這種在輪跡帶處的由于行車荷載的作用而形成的路面不可恢復(fù)的變形，我們稱之為車轍。

車轍具有以下三個方面的危害：（1）車轍是車道橫斷面方向上的波浪不平整現(xiàn)象，當(dāng)行駛在車轍凹槽的車輛進(jìn)行變道時，由于高差的存在，車輛輪胎有側(cè)滑甚至翻車的風(fēng)險(xiǎn)，存在安全隱患。（2）由于車轍的存在，降雨過程中雨水不能通過路面橫坡正常漫流出行車道范圍以外，并且大部分在車轍凹槽內(nèi)形成積水現(xiàn)象。車轍內(nèi)的積水大大降低了車輛輪胎與瀝青路面之前的摩擦力，容易在雨天引起交通事故。（3）當(dāng)瀝青混合料發(fā)生失穩(wěn)型車轍時，內(nèi)部存在剪切流動現(xiàn)象，在車轍隆起處由于流動拉伸作用，會在路表形成微裂縫，雨水從微裂縫內(nèi)進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致各類路面病害的產(chǎn)生。

2 車轍病害養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的確定

2.1車轍深度與行車安全的關(guān)系

當(dāng)瀝青路面產(chǎn)生車轍之后，路面標(biāo)高會在橫斷面方向形成起伏，如下頁圖1所示。

汽車在存在車轍的路面上行駛時，根據(jù)車輪在橫斷面上的位置與車轍凹陷凸起位置的關(guān)系，主要分為以下兩類：

（1）當(dāng)輪胎在A區(qū)域行駛時：該區(qū)域位于車轍的凹槽的底部位置，車輪與路面垂直接觸，因此，在橫斷面方向上，車輛輪胎僅受到路面在垂直方向上的作用力（路面與輪胎之間的摩擦力平行于行車方向，非橫斷面方向）。車輛可正常向前行駛，整體較為穩(wěn)定。

（2）當(dāng)輪胎在6區(qū)域行駛時：該區(qū)域位于車轍凹槽的側(cè)邊位置，車輪與路面斜向接觸，因此，在橫斷面方向上，車輪不僅受到路面在垂直方向的作用力，也受到路面在水平方向的作用力。如圖2所示。

水平方向的作用力是汽車行駛的不穩(wěn)定因素，容易引起汽車側(cè)翻的危險(xiǎn)。水平方向作用力的大小和車轍凹槽側(cè)邊的角度。有關(guān)，而。的大小與車轍深度有關(guān)。

2.2 車轍深度與路面積水的關(guān)系

存在車轍的瀝青路面，在雨天或者雪天，凹槽內(nèi)容易積水或積雪。當(dāng)車輛在積水或積雪的部位行駛時，輪胎與路面之間的摩擦系數(shù)急劇下降，汽車的制動距離變長，在不利天氣下發(fā)生交通事故的概率增大。

本文將通過建模，計(jì)算車轍深度與路面是否存在積水的關(guān)系。計(jì)算模型如圖3所示。

在計(jì)算模型中，a-b-c組成路面現(xiàn)狀橫斷面，RD為車轍凹陷處與隆起處在路面橫坡之間的高度差值。L為車轍的分布寬度，常規(guī)道路的路面寬度為350-375cm，車轍的分布寬度為70-140cm，本文在計(jì)算時選取典型寬度120cm。i為路面橫坡，我國路面橫坡的典型值為2%。

根據(jù)簡化模型，RD=i x L/2，計(jì)算得到使路面在雨天不至于積水的臨界車轍深度為12mm。

2.3 瀝青混合料的高溫蠕變性能

瀝青混合料是一種粘彈塑性材料，其在受力變形過程中兼具黏性、彈性、塑性。車轍為瀝青混合料在車輛荷載作用下所產(chǎn)生的不可恢復(fù)的變形，即變形中的塑性部分，在荷載移除后該部分變形不可恢復(fù)。

在重復(fù)荷載的作用下，瀝青混合枓的變形大致可分為三個階段：

（1）壓密階段：即圖4中的A-B階段，在瀝青混合料受到荷載的初期，由于瀝青混合枓內(nèi)部空隙的存在，在荷載的作用下空隙逐漸減小，集料之間進(jìn)一步嵌擠在一起。早期瀝青混合枓變形量較大，但變形量隨著時間的延長而增大的速度不斷減慢。

（2）穩(wěn)定階段：即圖4中的B-C階段，隨著初期壓密過程中瀝青混合枓空隙的減小，以及集枓相互嵌擠作用的增強(qiáng)，變形逐漸進(jìn)入穩(wěn)定期，隨著荷載作用次數(shù)的增加，變形量保持勻速增大。

（3）剪切破壞階段：即圖4中的C-D階段，在荷載的長期作用下，瀝青混合料內(nèi)部逐漸進(jìn)入剪切破壞階段。集枓之間產(chǎn)生相互滑動，瀝青混合料失穩(wěn)破壞，此時變形量隨著荷載作用次數(shù)的增加而增大，并且增大的速度不斷加快，瀝青混合料喪失繼續(xù)承載的能力。

研究表明，在路面結(jié)構(gòu)中，當(dāng)瀝青混合枓在車輛重復(fù)荷載的作用下，其變形量達(dá)到結(jié)構(gòu)層總厚度的10%時，即進(jìn)入剪切破壞階段。國內(nèi)高速公路、一級公路的典型厚度為18cm，即當(dāng)車轍深度達(dá)到18mm時，代表路面中的瀝青混合料已進(jìn)入剪切破壞階段，應(yīng)盡快進(jìn)行處治。

綜上所述，根據(jù)車轍深度與行車安全性、路面積水、瀝青混合料高溫蠕變特性之間的關(guān)系，推薦對于高速公路、一級公路等高等級道路，當(dāng)車轍深度達(dá)到12mm及以上時，應(yīng)對相應(yīng)產(chǎn)生車轍的路段進(jìn)行處理。

3 車轍病害的養(yǎng)護(hù)對策

3.1不同類型車轍的形成原因及影響因素分析

車轍可分為結(jié)構(gòu)型車轍、失穩(wěn)型車轍、壓密型車轍、磨耗型車轍等。其形成原因及影響因素如下：

（1）結(jié)構(gòu)型車轍等：該種類型路表車轍的形成并不是瀝青混合料本身的原因，而是由于瀝青層下部的水泥穩(wěn)定碎石層或路基層的強(qiáng)度或抗變形能力不足，在車輛荷載的反復(fù)作用下行成車轍，進(jìn)而反射到瀝青混合料層及路表。

（2）失穩(wěn)型車轍：路面中的瀝青混合料在高溫或者車輛荷載的長期作用下，集料之間相互移動，混合料內(nèi)部產(chǎn)生剪切變形，在車輛荷載作用的位置路表凹陷，周邊位置路表隆起。失穩(wěn)型車轍主要與瀝青混合料的級配、集料的棱角性、瀝青膠結(jié)料的黏度等因素有關(guān)。

（3）壓密型車轍：由于瀝青混合料內(nèi)部存在空隙，開放交通之后在荷載的反復(fù)作用下，對內(nèi)部空隙有壓縮作用。若施工時瀝青混合料的壓實(shí)度控制不當(dāng)，壓密型車轍將更為明顯。

（4）磨耗型車轍：在車輛荷載的磨耗以及其他因素的作用下，瀝青混合料表面層逐漸被磨損，表現(xiàn)為集料表面的磨光減薄，表面層粗細(xì)集料的散失等。

3.2 不同類型車轍的養(yǎng)護(hù)對策

（1）結(jié)構(gòu)型車轍：在分析車轍產(chǎn)生層位的基礎(chǔ)上，銑刨瀝青面層后，對產(chǎn)生車轍的層位（基層或路基）進(jìn)行處理，重鋪瀝青面層。

（2）失穩(wěn)型車轍：常規(guī)瀝青路面包含2-3層瀝青混合料，對此，應(yīng)通過取芯，確定車轍在瀝青路面中的發(fā)生層位。若車轍的主要產(chǎn)生層位在上面層，可通過銑刨回鋪或就地?zé)嵩偕右蕴幹?若車轍的產(chǎn)生層位在中下面層，則可將車轍產(chǎn)生層位及以上的結(jié)構(gòu)層一起進(jìn)行銑刨回鋪。

（3）壓密型車轍：可根據(jù)現(xiàn)狀車轍深度的不同進(jìn)行分類處治。若車轍深度在1.5Cm以內(nèi)，則可進(jìn)行就地?zé)嵩偕蚣愉佌置?若車轍深度在1.5Cm以上，則可進(jìn)行銑刨回鋪或加鋪罩面。

（4）磨耗型車轍：若僅為路面表面的磨光減薄，則可采用薄層加鋪或微表處等方式，修復(fù)現(xiàn)狀路面的磨耗型車轍并增加路面的抗滑能力;若存在粗集料散失的現(xiàn)象，則需進(jìn)行銑刨回鋪。

4 結(jié)語

車轍作為瀝青路面的主要病害類型之一，對行車安全會產(chǎn)生不利影響，在引起路面積水后會嚴(yán)重影響路面抗滑性能。本文在分析車轍深度與行車安全性、路面積水深度的關(guān)系以及瀝青混合料高溫蠕變性能的基礎(chǔ)上，推薦對于高等級道路，車轍深度超過12mm的路段應(yīng)及時進(jìn)行處治。針對不同的車轍類型，在分析成因及影響因素的基礎(chǔ)上，推薦了銑刨回鋪、就地?zé)嵩偕⒓愉伇?、加鋪罩面等不同的養(yǎng)護(hù)對策。