重載交通病害分布規(guī)律及成因分析

范釗

摘要：根據(jù)氣候條件、結(jié)構(gòu)形式和交通組成特性，選取京滬高速具有代表性的重載路段，進(jìn)行病害統(tǒng)計(jì)，分析病害所占比重選取具有代表性的典型病害，為分析得出重載交通條件下病害的發(fā)展規(guī)律及其成因，從重載交通、路面結(jié)構(gòu)、環(huán)境條件、養(yǎng)護(hù)措施方面進(jìn)行討論。在此基礎(chǔ)上，為重載交通瀝青混合料設(shè)計(jì)和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定的參考依據(jù)。

Abstract： According to the climate conditions， structural forms and traffic composition characteristics， this paper selects the representative heavy-duty sections of Beijing Shanghai Expressway， carries out disease statistics， analyzes the proportion of disease， selects the representative typical disease， and analyzes the development law and causes of disease under heavy-duty traffic conditions from the aspects of heavy-duty traffic， pavement structure， environmental conditions and maintenance measures. On this basis， it provides some reference for the design of heavy traffic asphalt mixture and pavement structure.

關(guān)鍵詞：重載瀝青路面;病害成因;車轍;橫縫

Key words： heavy-duty asphalt pavement;cause of disease;rutting;transverse joint

中圖分類號(hào)：U414 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）01-0190-03

0 ?引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和客、貨車運(yùn)量的持續(xù)增長(zhǎng)，重載、超載車輛迅速增加，重載交通下的瀝青路面已無(wú)法保證其路用性能，路面的使用壽命和服務(wù)性能嚴(yán)重縮短。重載交通在國(guó)際上叫重任務(wù)交通，通常指道路通車后累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次與混合交通量（車輛數(shù)）之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般水平，其表現(xiàn)形式為超載、超限[1]，重載交通與規(guī)范界定的重交通有很大區(qū)別，有兩方面含義：一是車輛軸載大，胎壓高;二是交通量大，貨車比例高。

瀝青路面損壞的形態(tài)因自然環(huán)境、級(jí)配組成、結(jié)構(gòu)層組合形式、路面荷載、施工控制及養(yǎng)護(hù)條件等因素而各有不同[2]，主要包括車轍、擁包、泛油、推移、波浪、裂縫及沉陷等各種類型的變形以及坑槽、麻面、松散、凍脹、翻漿等現(xiàn)象[3]。錢國(guó)平總結(jié)出重載交通瀝青路面結(jié)構(gòu)的主要損壞類型為車轍和橫向裂縫等[4]。在行車荷載和自然環(huán)境因素的共同作用下，路面發(fā)生了各種損壞現(xiàn)象。這些病害有時(shí)單獨(dú)出現(xiàn)，有時(shí)幾種形態(tài)共同出現(xiàn)。

本文根據(jù)氣候條件和交通組成特性，選取京滬高速代表重載路段，統(tǒng)計(jì)分析病害結(jié)果，選取典型病害，分析在重載交通條件下病害的發(fā)展規(guī)律及其成因。

1 ?主要病害統(tǒng)計(jì)

1.1 重載路段選取

重載代表路段的選擇主要考慮京滬高速沂淮江段氣候條件及交通組成特性，具體選取原則如下：

①路段的氣候條件、路面結(jié)構(gòu)、重載現(xiàn)象等特點(diǎn)應(yīng)具有一定的代表性;②路面建成通車時(shí)間在3年以上;③該路段的病害應(yīng)基本涵蓋瀝青路面的主要病害。

根據(jù)上述選取原則，在沭陽(yáng)北—沭陽(yáng)南段、寶應(yīng)—界首段兩個(gè)重載路段中分別選取歷年來(lái)養(yǎng)護(hù)頻繁的路段進(jìn)行分析（在2010年進(jìn)行了大中修養(yǎng)護(hù)），即代表路段1和代表路段2，見表1。

1.2 主要病害統(tǒng)計(jì)

1.2.1 代表路段1（K756+060～K760+346）

統(tǒng)計(jì)2001～2016年代表路段1病害破損面積，其各類病害所占比例如圖1所示。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)該路段瀝青路面損害包括橫縫、縱縫、車轍、網(wǎng)裂、坑塘等。由圖1可知：代表路段1的病害以裂縫類為主。

1.2.2 代表路段2（K893+637～K896+951）

統(tǒng)計(jì)2001～2016年代表路段2各病害破損面積，各類病害所占比例如圖2所示。

從圖2中可得出翻漿、修補(bǔ)、網(wǎng)裂等是代表路段2常見病害類型，路基中水分不能迅速排出，在行車荷載反復(fù)作用下容易形成翻漿。由于采用面積百分比指標(biāo)來(lái)表征縱向裂縫和橫向裂縫病害的嚴(yán)重程度，所以在圖中表現(xiàn)不是很明顯。若縱向裂縫采用長(zhǎng)度百分比，即裂縫延伸長(zhǎng)度在該路段所占比例，橫向裂縫用出現(xiàn)條數(shù)表示，裂縫破壞率最高可達(dá)80%以上。由此可見，代表路段2中的裂縫破壞仍是一種非常嚴(yán)重的病害類型。

兩條代表路段2001～2016年病害破損面積調(diào)查分析結(jié)果表明，車轍為路面常見病害，橫縫破損面積所占比例較大。因此，本文以車轍和橫縫為典型病害，分析重載交通對(duì)高速公路瀝青路面造成的影響。

2 ?重交通路段典型病害成因分析

2.1 車轍成因分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)到的車轍數(shù)據(jù)（僅考慮京滬方向），將車轍深度劃分成7個(gè)等級(jí)來(lái)表征車轍的嚴(yán)重程度，代表路段1和代表路段2的車轍狀況匯總見圖3～圖6。

圖3～圖6對(duì)比分析得出，大中修前京滬行車道破損嚴(yán)重，車轍深度隨繁重的交通狀況發(fā)展迅速，高達(dá)20mm，大中修后京滬貨車比例下降，超載率也明顯降低，行車道車轍破損情況有了明顯改善，路段車轍深度大部分在5mm以下，屬于輕微破壞。

從2011年至2014年，超車道上的車轍變形略小于行車道的車轍變形，這是因?yàn)槌嚨佬熊囁俣认噍^于行車道較快，在同一斷面，路面材料與環(huán)境相同，車速對(duì)于車轍產(chǎn)生的程度也起重要的作用，這與瀝青路面車轍橫向分布的規(guī)律一致?？梢?，重載交通對(duì)京滬高速路面的車轍狀況的影響較大。

綜上所述，代表路段處于貨車交通量繁重，超載現(xiàn)象嚴(yán)重路段，可以看出行車道路面車轍狀況比超車道嚴(yán)重。貨車比例高、持續(xù)增長(zhǎng)的交通量和超載嚴(yán)重是導(dǎo)致路面車轍產(chǎn)生的重要原因。目前京滬高速大部分路段路面車轍狀況仍處于發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 橫縫成因分析

根據(jù)歷年橫縫檢測(cè)數(shù)據(jù)，采用橫縫間距TCS、橫縫貫穿度TPR、橫縫條數(shù)和橫縫總長(zhǎng)度來(lái)研究京滬高速公路橫縫的發(fā)展?fàn)顩r。其計(jì)算方法如下所示：

由圖7～圖10可知，2008年開始，橫縫數(shù)量在代表路段1行車道急劇增加，橫縫總長(zhǎng)78.5m，橫縫平均間距為130m左右，多達(dá)33條橫縫，橫縫貫穿度TPR達(dá)0.63。大中修以后，路面橫縫得到了有效緩解，橫縫的條數(shù)明顯減少，但大多仍屬于貫穿裂縫，隨著重載交通量的持續(xù)增長(zhǎng)，路面橫縫呈趨密發(fā)展。

在重載交通的反復(fù)作用下，路面橫縫條數(shù)和總長(zhǎng)度逐年增長(zhǎng)，橫縫趨密發(fā)展明顯，重載對(duì)于橫縫的趨密發(fā)展影響較大，慢速的重載車輛對(duì)橫縫的貫穿度影響較大;路面結(jié)構(gòu)與材料、日常養(yǎng)護(hù)措施、路面施工質(zhì)量等也是造成橫縫差異性的原因。

3 ?結(jié)論

①高速公路上主要病害包括：車轍、橫縫、坑塘、松散及沉陷等，并且車轍、橫縫還是當(dāng)前高速公路瀝青路面最主要、最常見的病害。

②貨車比例高、行車速度緩慢和超載是導(dǎo)致路面車轍產(chǎn)生的重要原因，并且行車道的車轍狀況比超車道更嚴(yán)重一點(diǎn)，目前京滬高速大部分路段路面車轍狀況仍處于發(fā)展趨勢(shì)。

③在進(jìn)行重交通瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)詳細(xì)調(diào)研該路段的交通特性和氣候條件，合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)和材料設(shè)計(jì)參數(shù)，保證路面結(jié)構(gòu)具有良好的路用性能和使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳卓.重載作用下三維路基路面結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性研究[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2009.

[2]李虹昱.高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對(duì)策[J].四川水泥，2017（07）：75.

[3]焦慶偉，王巧芳，李政穩(wěn).重載高負(fù)荷下高速公路瀝青路面常見病害成因及防治[J].科技資訊，2008（25）：63.

[4]錢國(guó)平，朱云升，徐建明.重載交通狀況及其瀝青路面損害模式的調(diào)查研究[J].交通科技，2004（05）：7-9.