淺析瀝青路面車轍病害形成機(jī)理及處治措施

周鈞 鄭州大發(fā)交通設(shè)施有限公司

一、 車轍形成機(jī)理

在行車荷載反復(fù)作用下，瀝青路面的車轍病害形成主要分為三個(gè)階段，如圖1 所示。車轍形成機(jī)理同樣包括3 方面，具體如下：

圖1

(一) 后續(xù)交通壓實(shí)

高溫作用下，路面碾壓成型后，原本松散的結(jié)構(gòu)將逐步被壓實(shí)，成為一個(gè)密實(shí)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增強(qiáng)瀝青混合料的整體性。交通開放后，在行車荷載的作用下，混合料將進(jìn)一步被壓實(shí)，空隙逐步縮小，輪跡帶位置的混合料體積同樣被一步一步減小，最終形成較小的永久變形。于路面而言，車輛交通將會(huì)產(chǎn)生兩種不同結(jié)果，其一，壓密后瀝青混合料將逐步趨向穩(wěn)定；其二，產(chǎn)生失穩(wěn)流動(dòng)性車轍。無論出現(xiàn)上述哪一種結(jié)果，均和路面材料組成結(jié)構(gòu)、氣溫等因素息息相關(guān)。

(二) 瀝青混合料流動(dòng)變形

受高溫條件限制，瀝青混合料呈粘流態(tài)，屬于一種半固體材料，當(dāng)車輪接觸路面后，在行車荷載作用下，被擠壓的混合料將促使混合料內(nèi)瀝青、膠漿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，部分空隙被填充，剩余空隙則隨混合料繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。在不斷積累的過程中，路表將產(chǎn)生永久變形。

(三) 瀝青混合料結(jié)構(gòu)性失穩(wěn)變形

高溫條件下，瀝青混合料多以半固態(tài)呈現(xiàn)，瀝青、膠漿等材料在外力作用下產(chǎn)生變化，礦料在混合料內(nèi)擔(dān)當(dāng)骨架作用，是承擔(dān)荷載的主要成分。在行車荷載和自然因素影響下，礦料將產(chǎn)生剪切運(yùn)行，從而出現(xiàn)自由瀝青富集現(xiàn)象，輪跡兩側(cè)隆起是此失穩(wěn)變形的主要狀態(tài)。

二、 工程概況

某公路工程全長(zhǎng)37.8km，為雙向四車道，建成通車時(shí)間較長(zhǎng)，隨著沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大大增加了本路線的交通壓力。在行車荷載和自然因素等影響下，路面出現(xiàn)了一系列病害，如裂縫、坑槽、網(wǎng)裂、車轍等，已嚴(yán)重影響路面行車舒適性，甚至?xí)硪欢ò踩[患。其中車轍病害較為嚴(yán)重，因此決定在路面車轍病害調(diào)查的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)措施進(jìn)行有效處治。

三、 路面車轍病害調(diào)查情況

為了解路面車轍病害實(shí)際情況，本文以上行、下行及全程公路情況進(jìn)行車轍病害等級(jí)評(píng)價(jià)，分為五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，即優(yōu)、良、中、次、差，表1 為統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

由表1 可見，在本工程中，上行段車轍病害情況較下行段輕一些，但仍較為嚴(yán)重。在總里程中，本工程每公里RDI 評(píng)價(jià)當(dāng)中，“優(yōu)”“良”并不存在，主要集中在“中”等級(jí)，高達(dá)96.60%；甚至還存在不足1%的“差”等級(jí)評(píng)價(jià)，由此說明，本路段路面承載力較為一般，部分路段存在幾種病害發(fā)生情況。針對(duì)這一問題，決定選擇具有代表性的路段作為試驗(yàn)段進(jìn)行病害處治。

四、 瀝青路面車轍病害處治措施

在車轍深度較大路段，為保證路面施工性能良好，避免后期渠化交通帶來嚴(yán)重安全隱患。決定以車轍病害深度為依據(jù)，合理選擇病害處治措施。針對(duì)深度20mm 以內(nèi)的車轍病害，本路段可采用微表處施工方案，針對(duì)深度20mm 以上車轍病害路段，則采用銑刨攤鋪施工方案?；诙喾N因素考慮，本文僅對(duì)銑刨攤鋪在瀝青路面車轍病害處治中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析。

(一) 銑刨攤鋪工作原理

銑刨攤鋪處理法多用于結(jié)構(gòu)性車轍病害，一旦瀝青路面基層被破壞，先挖除基層，再換填新混合料，隨后施工面層。這種處置方法，可保證粘結(jié)層和防水層施工效果，避免二次車轍等病害發(fā)生。先銑刨再罩面，可進(jìn)一步提升路面承載力，有效改善原路面使用性能。當(dāng)基層破壞后，通過攤鋪施工可以及時(shí)養(yǎng)護(hù)維修，從根本上消除或控制車轍病害。

(二) 銑刨攤鋪處治流程

1.路面銑刨

瀝青路面車轍病害產(chǎn)生原因多種多樣，其形式也各不相同。因此，需綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)地形、病害原因等多種因素，并在確定車轍深度的前提下，才能最終確定銑刨深度和面積。沿道路行車方向采用銑刨機(jī)進(jìn)行銑刨施工。在施工過程中，通常情況下，前期均要按照設(shè)定高度銑刨，隨著施工的持續(xù)進(jìn)行，可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，適當(dāng)調(diào)整銑刨高度，隨時(shí)查看病害下面路面是否存在病害，銑刨至底層無病害才可停止施工。本次銑刨施工，采用分層銑刨方式，應(yīng)留設(shè)橫向臺(tái)階，不得在同一端面設(shè)置橫縫。圖2（a）為分層銑刨施工第一層銑刨施工圖；圖2（b）為三層銑刨圖。

圖2 （a）銑刨第一層后

表1 路面車轍病害情況表

圖2 （b）銑刨三層后

由此可見，在銑刨完第一層時(shí)，路面存在橫向裂縫，且發(fā)現(xiàn)有水，表明仍有病害存于瀝青下面層或基層處，因此，需向底基層銑刨，保證路面病害得到有效解決，恢復(fù)路面使用性能。圖2（b）為銑刨三層后的路面情況，銑刨后，即可一層一層處理，提高路面穩(wěn)定性。

在銑刨施工中，應(yīng)保證施工面清潔、干凈。完成上述作業(yè)后，可均勻噴灑乳化瀝青，待乳化瀝青破乳后，即可進(jìn)行攤鋪施工。

2.拌合和運(yùn)輸

按照配合比設(shè)計(jì)，做好瀝青混合料拌和施工。拌和前，應(yīng)對(duì)瀝青、礦料等材料的加熱溫度進(jìn)行詳細(xì)檢查，保證滿足規(guī)范要求。出料前還要做好試拌工作，待確定質(zhì)量合格后，才能用于施工。同時(shí)，拌和期間要根據(jù)規(guī)定，合理控制拌和溫度、時(shí)間及含水量，避免出現(xiàn)材料離析、花白等情況。

基于經(jīng)濟(jì)性考慮，合理控制運(yùn)距，采用自卸式運(yùn)輸車進(jìn)行瀝青混合料運(yùn)輸，裝料一般分三次放料，順序?yàn)橄惹?、后，再中部。每裝一次，需對(duì)汽車位置進(jìn)行一次移動(dòng)，從而降低集料離析的可能。

為達(dá)到保溫的作用，需將篷布加蓋的車輛頂部，相比拌合能力，運(yùn)能應(yīng)略大一些，這樣才能保障施工的連續(xù)性。若材料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，已出現(xiàn)離析、結(jié)團(tuán)等情況，嚴(yán)禁使用。

3.攤鋪和碾壓

攤鋪前，需保證施工面干凈、無污染，且保持干燥。卸料時(shí)，需做混合料溫度測(cè)定，若不滿足規(guī)范要求，則不得使用。當(dāng)銑刨厚度在10cm 以上，應(yīng)根據(jù)攤鋪深度進(jìn)行分層攤鋪，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定松鋪厚度、松鋪系數(shù)，保證路面壓實(shí)后，與原路面高度一致。

攤鋪施工后，需及時(shí)進(jìn)行路面碾壓，碾壓一般分為3 個(gè)階段，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)原則合理確定壓實(shí)設(shè)備、碾壓速度、遍數(shù)等參數(shù)。初壓時(shí)采用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行1～2 遍靜壓，碾壓速度為2～4km/h。復(fù)壓時(shí)先進(jìn)行1 遍靜壓，再進(jìn)行2 遍振壓，碾壓速度為1.5～3km/h。終壓是為了消除明顯輪跡，因此，碾壓遍數(shù)為2～3 遍，碾壓速度控制在2～3km 即可。

五、 結(jié)束語

綜上所述，隨著公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國公路網(wǎng)建設(shè)基本完善，瀝青路面因其穩(wěn)定性好、施工速度快、行車舒適、無接縫等優(yōu)點(diǎn)在高等級(jí)公路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。然而，在行車荷載和自然因素的長(zhǎng)期作用下，瀝青路面會(huì)呈現(xiàn)出不同程度的病害問題，如車轍、裂縫、坑槽等，其中車轍病害影響較大，若不及時(shí)處治，將嚴(yán)重影響路面平整性，甚至?xí)l(fā)交通安全事故。為有效治理瀝青路面車轍病害，必須找出車轍產(chǎn)生原因，根據(jù)工程實(shí)際情況，采取有針對(duì)性、合理、科學(xué)的處治措施，提高施工整體質(zhì)量。