瀝青路面車轍病害治理措施

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)公路事業(yè)取得了令人矚目的成績(jī)。然而，在長(zhǎng)期行車荷載作用下，路面出現(xiàn)了不同程度的病害，尤其是車轍病害，危害性較大。為此，在全面了解車轍分類及形成機(jī)理的前提下，闡述了車轍主要影響因素，并提出了幾點(diǎn)防治對(duì)策，最后通過(guò)具體案例對(duì)車轍病害防治進(jìn)行了詳細(xì)地分析與探討。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；車轍病害；車轍分類；形成機(jī)理；影響因素

中圖分類號(hào)：U416.217 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：2096-6903（2022）10-0026-03

0 引言

作為現(xiàn)代社會(huì)的重要交通運(yùn)輸方式，公路建設(shè)是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的關(guān)鍵要素。目前，我國(guó)95%以上路面面層以瀝青材料為主，與水泥混凝土材料相比，瀝青混凝土材料具有平整、無(wú)接縫、耐久性好、噪音小及行車舒適等優(yōu)勢(shì)。然而，在長(zhǎng)期實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在行車荷載和自然因素的反復(fù)作用下，瀝青路面通車運(yùn)營(yíng)2～3年便會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，其中車轍病害最為突出。車轍的出現(xiàn)，會(huì)破壞道路面層材料和結(jié)構(gòu)，減弱路面的路用性能和強(qiáng)度，大大縮短工程使用壽命。為此，開(kāi)展瀝青路面車轍病害防治研究具有十分重要的意義。

1 車轍的分類及形成機(jī)理

在行車荷載的長(zhǎng)期作用下，極易出現(xiàn)車轍病害。按車轍形成原因，可以將車轍分為4種類型，具體如下。

第一，壓密型車轍。路面碾壓后，尚未達(dá)到完全致密時(shí)，瀝青混合料內(nèi)仍存在很多孔隙。待竣工驗(yàn)收后，在車輛的荷載作用下，瀝青路面的密實(shí)度將不斷提升，在輪跡帶等位置，很容易產(chǎn)生壓密型車轍?；蛘哒f(shuō)，由于施工操作不規(guī)范、養(yǎng)護(hù)不到位等原因，也會(huì)出現(xiàn)壓密型車轍。

第二，結(jié)構(gòu)型車轍。在瀝青面層以下產(chǎn)生的車轍，可認(rèn)為是結(jié)構(gòu)型車轍。結(jié)構(gòu)型車轍包括路基在內(nèi)的路面所有結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生的永久變形。此類車轍形成的主要原因是行車荷載和路面各結(jié)構(gòu)間強(qiáng)度的不同，當(dāng)車輛通行時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)型車轍，結(jié)構(gòu)型車轍多呈凹陷式。

第三，失穩(wěn)型車轍。作為一種流動(dòng)形式的車轍，失穩(wěn)型車轍形成原因主要是因?yàn)闉r青混合料自身特性。瀝青材料在高溫環(huán)境下將會(huì)出現(xiàn)軟化，由于這一特性，在高溫條件下，加上車輛荷載作用，路面結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大剪切力，導(dǎo)致車輪輪跡帶位置變形，形成失穩(wěn)型車轍。

第四，磨耗型車轍。表面層材料在車輪磨耗等因素作用下，極易產(chǎn)生磨耗型車轍。在鋪筑瀝青路面時(shí)，不同結(jié)構(gòu)層采用的材料也有所差異，對(duì)于瀝青路面結(jié)構(gòu)的表面層材料來(lái)講，由于其直接接觸車輪碾壓和雨水等自然環(huán)境，在兩者共同作用下，很容易出現(xiàn)表層材料損耗問(wèn)題，長(zhǎng)期累積便會(huì)產(chǎn)生磨耗型車轍。在道路通行過(guò)程中路面表層材料磨耗性損失是不可避免的，因此，想要減少此類車轍病害，需要在瀝青混合料設(shè)計(jì)及施工環(huán)節(jié)，采取有針對(duì)性的措施，有效提升路面面層材料的抗磨耗能力。

通常來(lái)講，瀝青混合料攪拌均勻，尚未碾壓時(shí)多以松散狀態(tài)呈現(xiàn)。碾壓后，在高溫環(huán)境下，瀝青混合料內(nèi)瀝青等材料由于碾壓作用將會(huì)嵌擠到礦料間隙。也就是說(shuō)，在壓路機(jī)的碾壓作用下，瀝青混合料內(nèi)的瀝青、礦料等材料將會(huì)被逐漸壓密，形成穩(wěn)定性良好的路面結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)壓密處理后，瀝青路面在行車荷載作用下，一定程度上瀝青路面仍具有較高的表面溫度。此時(shí)，瀝青混合料多呈半固態(tài)，隨著行車荷載與自然因素的反復(fù)長(zhǎng)期作用，輪跡帶位置瀝青路面結(jié)構(gòu)層會(huì)發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)應(yīng)變，輪跡兩側(cè)隆起變形，最終形成車轍。

2 車轍主要影響因素

2.1 瀝青材料性質(zhì)與添加劑

瀝青是瀝青路面的主要材料，其性能直接影響路面的使用質(zhì)量，尤其是瀝青的針入度對(duì)車轍的形成影響較大。作為衡量瀝青稠度及抗剪能力的技術(shù)指標(biāo)，針入度可以體現(xiàn)瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度的大小，若抗剪強(qiáng)度不足，很可能會(huì)引起車轍。同時(shí)，瀝青使用量多少也會(huì)引發(fā)車轍病害。瀝青混合料當(dāng)中，瀝青材料的應(yīng)用可以與礦料充分粘結(jié)。若瀝青含量太多，將會(huì)加大瀝青流動(dòng)性，導(dǎo)致集料間的嵌擠作用下降，進(jìn)而降低混合料的抗剪強(qiáng)度，從而產(chǎn)生車轍病害，為此，必須合理選擇瀝青用量。

對(duì)于瀝青混合料的性能來(lái)講，添加劑影響較大。一般初期材料密實(shí)性不受添加劑的營(yíng)銷，但是后期階段，通過(guò)摻加適量添加劑可以有效抑制側(cè)向變形，提升瀝青混合料的粘附性及穩(wěn)定性，增強(qiáng)瀝青路面的抗車轍能力。

2.2 環(huán)境溫度

溫度對(duì)瀝青材料性能影響較大，具有明顯的敏感性反應(yīng)。在實(shí)際工程中，瀝青混合料具有吸熱特性，若外界氣溫較高，路面溫度也會(huì)隨之增長(zhǎng)，尤其是夏季高溫時(shí)期，室外溫度達(dá)到35℃時(shí)，瀝青路面的溫度甚至可以達(dá)到50℃以上，這種情況下，將大大增加車轍病害發(fā)生的概率。

3 車轍病害防治對(duì)策

3.1 優(yōu)化瀝青面層材料

第一，摻加適量改性劑。在交通壓力不斷加大的今天，為了保障瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能，可以適量摻加改性劑。通過(guò)采用改性瀝青材料，不僅可以改善路面性能，還能增強(qiáng)養(yǎng)護(hù)效果，且具有良好的經(jīng)濟(jì)性。比如，在路面養(yǎng)護(hù)維修當(dāng)中，采用改性瀝青材料進(jìn)行薄層罩面，可以降低罩面層的厚度，減少養(yǎng)護(hù)成本。比如，重載、高溫路段，摻加3%～5%的PR RLAST.S抗車轍劑，可以起到延長(zhǎng)路面使用壽命的作用。

第二，摻加適量纖維材料。作為一種增強(qiáng)材料，纖維的特點(diǎn)為質(zhì)輕、耐久、高強(qiáng)等，在瀝青混合料當(dāng)中，摻加適量纖維材料，可以有效提升瀝青混合料的力學(xué)性能，尤其是高溫穩(wěn)定性，同時(shí)還可以延長(zhǎng)路面的使用壽命。當(dāng)前，在瀝青路面纖維材料當(dāng)中，主要有3種，即木質(zhì)纖維、礦物纖維及聚合物纖維，不同纖維材料的性能各有不同，因此在工程當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。一般來(lái)講，在纖維材料應(yīng)用當(dāng)中，需要控制好纖維的摻加量，本文采用了聚合物纖維，用量為2%～2.5%，通過(guò)纖維材料的摻加，可以提高路面的抗車轍性能，還能改善混合料的水穩(wěn)定性。

第三，瀝青調(diào)配措施。瀝青調(diào)配是指按照一定比例，將主配瀝青材料均勻混合其他調(diào)配材料，以此彌補(bǔ)主配瀝青材料性能缺陷。目前，在改善主配瀝青抗車轍性能當(dāng)中，常用的調(diào)配瀝青材料有3種，即湖瀝青、硬質(zhì)瀝青（低標(biāo)號(hào)）及巖瀝青。

3.2 優(yōu)化瀝青面層設(shè)計(jì)

在車輛反復(fù)碾壓作用下，高溫環(huán)境下瀝青路面極易產(chǎn)生塑性流動(dòng)，并降低混合料的孔隙率，進(jìn)而產(chǎn)生車轍。對(duì)于結(jié)構(gòu)層面來(lái)講，如何提升瀝青路面抗車轍性能已成為了研究的重要課題。目前，在很多國(guó)家對(duì)于大粒徑碎石瀝青混合料進(jìn)行了大量研究，按照現(xiàn)行規(guī)定，對(duì)于礦料的最大粒徑有明確要求，即控制在25～63 mm。在瀝青路面當(dāng)中，大粒徑碎石瀝青混合料主要用于路面的下面層，其特點(diǎn)在于加大粒徑，減少瀝青用量。在養(yǎng)護(hù)成本不增大的情況下，能夠有效提升瀝青路面的抗車轍性能。若路面基層采用大粒徑瀝青混合料，可以增強(qiáng)路面的柔性和抗變形能力，保證混合料骨架穩(wěn)定性，從而提升高溫穩(wěn)定性。

很大程度上來(lái)講，集料粒徑越大，越能提升混合料的抗車轍性能。究其原因在于集料級(jí)配對(duì)于混合料的高溫穩(wěn)定性影響很大。據(jù)相關(guān)研究表明，瀝青混合料的黏結(jié)力、內(nèi)摩擦角會(huì)影響混合料的抗剪強(qiáng)度，當(dāng)?shù)V料粒徑增加時(shí)，粒徑越大、粗糙度越大，則混合料的內(nèi)摩擦角越大，混合料的高溫穩(wěn)定性越好。然而，于瀝青路面表面層而言，在瀝青路面抗車轍性能方面，僅僅增加集料的公稱粒徑其效果并不明顯。因此，在具體應(yīng)用當(dāng)中，必須優(yōu)化瀝青面層設(shè)計(jì)，合理選擇施工原材料。

3.3 荷載強(qiáng)度和溫度控制

第一，荷載強(qiáng)度。當(dāng)前，各地交通量與日俱增，交通荷載作用于路面的頻率和荷載值在持續(xù)上漲，很多路面出現(xiàn)了病害問(wèn)題，應(yīng)做好車速控制，要求合理控制車速最低值，避免低速行駛，低速不僅會(huì)造成道路擁堵，還會(huì)引發(fā)高溫車轍病害。同時(shí)，還要做好車輛噸位控制，不得出現(xiàn)超載、重載問(wèn)題。

第二，溫度控制。根據(jù)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)路面溫度在30℃以下，路面基本上不會(huì)出現(xiàn)變形情況，若溫度超過(guò)55℃，車輛通行過(guò)程中，變形也很小。但若是長(zhǎng)期處于高溫下，路面在車輛荷載反復(fù)碾壓下，變形將會(huì)加劇，進(jìn)而出現(xiàn)車轍。為此，為避免車轍病害出現(xiàn)，需要控制好路面溫度。目前常用的方法有灑水降溫、路面熱反射涂料等。比如說(shuō)，將路面灑水降溫，作為目前路面常用的降溫方式，路面灑水降溫需要做到2點(diǎn)：其一，滿足降溫的要求；其二，不得出現(xiàn)路面水損壞。在灑水時(shí)，需要滿足一些條件，首先，路面溫度在50℃以上，方可對(duì)路面進(jìn)行定期、定時(shí)灑水，其次，灑水時(shí)，灑水車的速度需要做好控制，一般控制在30 km/h，并保證均勻噴灑；最后，還要做好灑水頻次控制，應(yīng)根據(jù)路面溫度合理控制灑水頻次。

4 工程概況

某公路工程交通量較大，重載超載問(wèn)題嚴(yán)重，路面已出現(xiàn)了不同程度的病害問(wèn)題，其中局部路段車轍病害較為明顯。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，車轍深度最大可達(dá)到27 mm，為“差”等級(jí)，其中評(píng)價(jià)等級(jí)在“優(yōu)良”級(jí)別的僅占了18%，為了減少車轍危害，需根據(jù)病害實(shí)際情況，合理選擇施工措施。為了恢復(fù)路面的使用性能，延長(zhǎng)路面使用壽命，決定采用微表處施工方案。具體施工要點(diǎn)如下。

4.1 施工流程

第一，施工準(zhǔn)備。正式大規(guī)模施工前，為了保證施工質(zhì)量，需提前做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作。需先進(jìn)行原路面、基層情況的詳細(xì)檢查，在微表處封層施工前，修補(bǔ)完路面的裂縫、坑槽等病害。

第二，材料準(zhǔn)備。材料是公路施工最關(guān)鍵的基礎(chǔ)條件，是工程施工中必不可少的重要因素，對(duì)工程質(zhì)量起決定性作用，也是保障工程質(zhì)量的必要條件。乳化瀝青材料、填料、集料等需嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)按量準(zhǔn)備，確保用量充足。并做好取樣檢測(cè)工作，保證乳液檢查合格，方可用于施工，若質(zhì)量不符合規(guī)定，則不允許使用。

第三，設(shè)備準(zhǔn)備。施工前，做好施工機(jī)械合理組合與配置工作，檢驗(yàn)及調(diào)試好設(shè)備，保證屬于良好的工作狀態(tài)，避免施工過(guò)程中，出現(xiàn)異常狀況。

第四，灑粘層油。原路面清理干凈后，即可噴灑粘層油。從而保證封層和路表粘結(jié)效果良好。噴灑量控制在0.25～0.3 kg/㎡。

第五，攤鋪施工。攤鋪設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)就位，擺好裝置，按要求調(diào)整攤鋪箱的寬度、拱度，并做好走向控制線等設(shè)置。在整個(gè)攤鋪施工階段，需合理控制攤鋪厚度、攤鋪速度，一般情況下，攤鋪速度控制在3～3.53 km/h，且保持勻速前進(jìn)。

第六，接縫處理。接縫處理主要分為兩類，其一，橫向接縫。根據(jù)工程實(shí)際情況，橫向接縫可采用對(duì)接縫處理方式。接縫時(shí)，先整平前一施工段末端，并覆蓋一層油氈，油氈末端和封層材料層邊緣應(yīng)保持平整、對(duì)齊。其二，縱向接縫。本工程以搭接縫進(jìn)行處理。為了確保接縫效果，需合理控制搭接寬度。

第七，養(yǎng)護(hù)。微表處施工后，需進(jìn)行一段時(shí)間的養(yǎng)生。一般來(lái)講，粘結(jié)力滿足2.0 N·m，表明混合料凝固狀態(tài)良好，可滿足開(kāi)放交通的條件。

4.2 施工質(zhì)量控制

第一，集料級(jí)配控制。對(duì)于路表美觀性和內(nèi)在質(zhì)量來(lái)講，微表處混合料的級(jí)配影響較大。一般來(lái)講，微表處厚度較薄，可通過(guò)骨料粒徑?jīng)Q定，而4.75 mm以下的細(xì)集料直接影響其密實(shí)度、防水性能和薄層的穩(wěn)定性，為此，需要嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)要求，合理管控混合料內(nèi)的粗、細(xì)集料用量。

第二，破乳時(shí)間控制。對(duì)于微表處施工而言，破乳時(shí)間太早，會(huì)影響施工質(zhì)量。在拌和、攤鋪環(huán)節(jié)，為了保證施工質(zhì)量，需要控制好乳化瀝青當(dāng)中破乳時(shí)間，若破乳過(guò)早，會(huì)造成瀝青結(jié)團(tuán)、厚度不均勻、甚至出現(xiàn)劃傷問(wèn)題，不利于路面層間粘結(jié)。為此，在施工中，可適當(dāng)調(diào)整用水量、水泥用量，或者摻加一定量的添加劑，從而合理控制破乳時(shí)間。

第三，施工溫度控制。微表處施工中，需合理控制施工溫度，根據(jù)施工具體情況，可在15～37℃控制微表處施工溫度，對(duì)于乳化瀝青材料，溫度越高，破乳越早，據(jù)研究表明，當(dāng)乳化瀝青溫度在60℃之上，則會(huì)加速其破乳速度，這種情況下，將會(huì)加大混合料攤鋪難度，但是溫度過(guò)低，又會(huì)不利于成型，延長(zhǎng)交通封閉時(shí)間。為此，在施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格管控施工溫度，從而保證施工質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著交流量日益倍增，車輛重載超載問(wèn)題嚴(yán)峻，瀝青混凝土路面出現(xiàn)了大量開(kāi)裂、車轍、坑槽病害，相比其他病害，車轍對(duì)瀝青路面損壞更為嚴(yán)重，具有較高的發(fā)生率及維修難度，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)：π熊嚢踩?。為此，必須根?jù)工程實(shí)際情況，合理選擇車轍養(yǎng)護(hù)維修方案，恢復(fù)路面使用性能，提高工程施工整體質(zhì)量。

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