從養護角度看特殊路段設計

陳志輝

摘 要：隨著國民經濟的發展，道路交通量以及車輛荷載的不斷增加，使得路面常常達不到設計使用年限就出現了損壞，而需要進行養護維修工作。增加了養護成本及工作量。特別是一些特殊路段，常常會出現早期破壞。從生命周期費用分析法（LCCA）的角度來看，是非常不經濟的。本文就在養護工作中遇到的長大縱坡路段出現車轍的現象，從設計及施工方面如何加以控制，以減少這類病害的出現，淺談一下自己的看法。

關鍵詞：公路養護 特殊路段 設計

中圖分類號：U212 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0052-02

1 路面車轍現象及產生原因分析

（1）現象。

車轍一般最常見的是發生在高等級道路瀝青路面上，由于高等級路面厚度大、實行渠化交通，加上大交通量重載作用，往往導致車轍病害的出現。但筆者在日常養護工作中發現，一般的二級公路，在某些特殊路段也同樣會出現車轍。如我局養護的省道S215廣寧線，在K51+300-450、K55+450--K56+320兩段就反復出現車轍（如圖1、圖2），S215廣寧路于2006年改建完成，路面設計結構為：

40 cm天然砂礫底基層+20 cm5%水穩基層+4 cmAC-20瀝青混凝土+3 cmAC-13瀝青混凝土路面。這兩段道路因縱坡較大，分別達到4.85%和5%，自建成后就反復出現車轍病害。

（2）產生原因分析。

瀝青路面在使用過程中出現車轍的原因，多種多樣，歸納起來主要有以下幾方面。

①任何一種形式的瀝青路面壓實度都沒有達到百分之百，也就是說壓實完的瀝青路面還留有一定的空隙，正因為存在這種空隙，遇到高溫天氣時，在車輪荷載的作用下，特別是在重載、超載車輛的作用下，路面進一步被壓實，使瀝青混合料產生了塑性流動，導致混合料中的礦質混合料原有的骨架重新進行排列。在大量行車，反復作用下，高溫時已經軟化的瀝青使瀝青混凝土的強度降低，瀝青混凝土進一步密實，瀝青混凝土空隙率減小，形成車轍現象。

②在汽車發動機功率一定的情況下，道路縱坡較大路段，車輛在上坡時，在功率不變的情況下，為了加大牽引力而降低車速，路面所受推力加大，作用時間延長，剪應力急劇增加，導致路面出現早期破壞，出現車轍。

③氣候條件。主要包括氣溫、日照、熱流、輻射、風、雨等。除了濕度對瀝青混合料高溫性能的影響機理不同外，其它因素歸結起來都反映在溫度上，這也是影響最為顯著的因素。高溫天氣，特別是連續多天高溫對車轍形成影響極大。近幾年夏季高溫的情況比以前更嚴重，經常遇到幾十年一遇的高溫天氣，且持續時間特別長。2013年夏季廣德縣最高氣溫43℃，通過調查路面的溫度比空氣的溫度高27℃；當空氣溫度達到43℃左右時，其地面溫度達到60℃以上，最高溫度甚至到70℃。在連續高溫作用下瀝青軟化、體積膨脹，瀝青就容易上泛，瀝青混凝土的穩定度隨溫度的升高而急劇下降。公路的車轍通常發生在夏季高溫季節，又是僅僅發生在最高氣溫的幾天里，而低于某個溫度，路面幾乎不會發生流動變形。

④混合料的級配。瀝青混合料由瀝青結合料粘接礦料組成，其高溫穩定性的形成機理也源于瀝青結合料的高溫粘接性和礦料級配的嵌擠作用。瀝青混合料的高溫抗車轍能力有主要依賴礦料級配的嵌擠作用，級配不合理的瀝青混合料，抗車轍能力會出現明顯的下降。瀝青混合料中的粗集料過少，礦質混合料形不成一定骨架。在這種結構的混合料中，集料實際上是懸浮在瀝青砂漿中，車輛荷載主要有瀝青砂漿承受著，在高溫條件下，瀝青砂漿粘度變小，承受變形的能力急劇降低，容易產生永久變形。再者粗集料表面光滑、棱角性太差，集料與集料之間不能相互嵌劑密實極易滑動，集料與瀝青的粘結性也不足，集料表面不易形成瀝青薄膜，造成混合料粘結不好，在車輛外力作用下，容易發生流動變形，造成車轍。

2 防治措施

對于大縱坡特殊路段的車轍防治，應該從設計和施工兩方面來加以解決，本文著重從設計出發，來談談自己的觀點。

（1）設計方面：設計質量是工程質量的前提和基礎，是很重要的一環，設計單位應從實際出發，對地形特殊復雜路段，認真調查，精心設計，對于大縱坡路段，可以考慮局部特殊設計，采用改性瀝青混凝土，或者SMA路面。另外，從瀝青的選用到骨料級配的確定都要精心考慮。

①采用改性瀝青混合料。

相對于普通瀝青混合料來說，采用改性瀝青，在瀝青中摻加樹脂類高聚物、橡膠類高聚物和樹脂橡膠共聚物，可以改善瀝青多方面的流變性質，提高瀝青在高溫時的抗流動性，低溫時的脆性，以及抗滑性和耐久性。使路面具有較高抗流動性即高溫下抗車轍能力，良好的路面柔性和彈性即低溫下抗開裂的能力。根據實際需要可對改性劑作如下選擇：為提高抗變形能力，宜使用熱塑性橡膠類（SBS）或熱塑性樹脂類（EVA、PE）等改性劑；為提高抗低溫開裂能力，宜使用熱塑性橡膠類（SBS）或橡膠類改性劑（SBR）；為提高抗疲勞裂縫能力，宜使用熱塑性橡膠類（SBS）、橡膠類（SBR）或熱塑性樹脂類（EVA、PE）改性劑；為提高抗水分侵害能力，宜使用各類抗剝脫劑等外加摻劑。

②采用SMA路面。

SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，4.75 mm以上的粗骨料比例高達70%～80%，礦粉的用量達7%～13%，瀝青用量較多，高達6.5%～7%。這種混合料攤鋪的路面具有非常好的高溫抗車轍能力、低溫變形性能和水穩定性。且構造深度大，抗滑性能好、耐老化及耐久性等路面性能都有較大提高。

③瀝青的選用。

瀝青混合料的使用性能是受瀝青結合料影響的，瀝青質量的優劣與瀝青路面的好壞有著密切關系，直接影響到瀝青路面的使用性能，在給定溫度和加載速率下，高粘度的瀝青會產生勁度高的瀝青混合料，較高的勁度具有較高的抗車轍能力。瀝青種類對車轍深度也要很大影響，使用稠度大，溫度敏感性低的瀝青可以減少或延后車轍的發生。因此，瀝青路面采用的瀝青品種及標號，應安照公路等級、氣候條件、交通條件、路面類型及在結構層中的層位及受力特點、施工方法等確定。對于大縱坡路段，宜采用稠度大、60°C粘度大的瀝青。endprint

④優化瀝青混合料的級配。

瀝青混合料分為按嵌擠原則構成和按密實原則構成的兩大結構類型。按嵌擠原則構成的瀝青混合料的強度，是以礦料顆粒之間的嵌擠力和內摩擦力為主、瀝青結合料的粘結作用為輔而構成的。路面是以較粗的、顆粒尺寸均勻的礦料構成骨架，瀝青結合料填充其空隙，并把礦料粘結成一個整體。這類混合料的結構強度受溫度影響較小。按密實級配原則構成的瀝青混合料的結構強度，是以瀝青與礦料之間的粘結力為主，礦料之間的嵌擠力和內摩擦力為輔而構成的。這類瀝青混合料的結構強度受溫度的影響較大。因此，在路面結構設計時，在大縱坡路段應該綜合考慮，充分發揮兩種結構的優點，選用骨架密實型結構。以較多數量的間斷級配粗骨料形成空間骨架，發揮嵌擠鎖結作用，同時由適當數量的細骨料和瀝青填充骨架間的空隙，形成既嵌擠又密實的結構，不僅內摩擦角較大，粘聚力也較高。這種結構混合料在實際使用中具有很好的路面使用性能，抗車轍能力強，瀝青瑪蹄脂混合料（簡稱SMA）是這種結構的典型代表。

⑤結構層厚度。

根據實際瀝青路面車轍產生的情況看，結構層厚度大的路面，產生車轍的嚴重程度要大于結構層薄的路面，因此，設計時在保證路面滿足力學性能和使用性能的情況下，應減小路面結構層厚度，從而控制或減輕車轍的發生的程度。

⑥瀝青混合料最大粒徑的選擇。

在大縱坡路段，主油層瀝青混合料的最大粒徑宜適當選擇較大粒徑，可考慮采用AC-25瀝青混凝土或ATB-25及以上密級配瀝青穩定碎石，以充分發揮粗骨料的嵌擠作用，增強混合料的抗變形能力，以減少車轍的發生。

（2）施工方面：良好的工程質量是通過良好的設計質量和施工質量來保證的，施工質量是工程質量形成的重要環節，施工過程中必須嚴把質量關，確保工程質量。應主要從以下幾點出發：

①建立完善的質量保證體系。

②嚴把原材料質量關，瀝青及礦料質量要符合規范要求。

③精心做好瀝青混合料配合比設計。

④正式施工前進行試驗段施工，收集有關混合料拌合溫度、攤鋪溫度、初始碾壓、復壓、及終壓溫度、壓路機碾壓遍數、碾壓速度、振動頻率及振幅、攤鋪機行走速度、機械組合等有關數據，以指導后續施工。若試驗段末達到預期目的時，應重新鋪筑試驗路段，直到滿足要求為止。

3 結語

車轍是一種常見的路面病害，在大縱坡路段更容易發生，路表過量的變形影響路面的平整度，輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了路面整體強度，易于誘發其它病害，從而影響路面的使用性能，加大養護工作量和養護成本。因此、道路車轍現象應引起我們足夠的重視，應在設計和施工階段采取有效的措施予以防止。

參考文獻

[1] 公路瀝青路面施工技術規范（TJG F40-2004）[S].

[2] 市政公用工程管理與實務（第三版）[S].

[3] 公路工程質量通病分析與防治（山西省公路局）[S].endprint

④優化瀝青混合料的級配。

瀝青混合料分為按嵌擠原則構成和按密實原則構成的兩大結構類型。按嵌擠原則構成的瀝青混合料的強度，是以礦料顆粒之間的嵌擠力和內摩擦力為主、瀝青結合料的粘結作用為輔而構成的。路面是以較粗的、顆粒尺寸均勻的礦料構成骨架，瀝青結合料填充其空隙，并把礦料粘結成一個整體。這類混合料的結構強度受溫度影響較小。按密實級配原則構成的瀝青混合料的結構強度，是以瀝青與礦料之間的粘結力為主，礦料之間的嵌擠力和內摩擦力為輔而構成的。這類瀝青混合料的結構強度受溫度的影響較大。因此，在路面結構設計時，在大縱坡路段應該綜合考慮，充分發揮兩種結構的優點，選用骨架密實型結構。以較多數量的間斷級配粗骨料形成空間骨架，發揮嵌擠鎖結作用，同時由適當數量的細骨料和瀝青填充骨架間的空隙，形成既嵌擠又密實的結構，不僅內摩擦角較大，粘聚力也較高。這種結構混合料在實際使用中具有很好的路面使用性能，抗車轍能力強，瀝青瑪蹄脂混合料（簡稱SMA）是這種結構的典型代表。

⑤結構層厚度。

根據實際瀝青路面車轍產生的情況看，結構層厚度大的路面，產生車轍的嚴重程度要大于結構層薄的路面，因此，設計時在保證路面滿足力學性能和使用性能的情況下，應減小路面結構層厚度，從而控制或減輕車轍的發生的程度。

⑥瀝青混合料最大粒徑的選擇。

在大縱坡路段，主油層瀝青混合料的最大粒徑宜適當選擇較大粒徑，可考慮采用AC-25瀝青混凝土或ATB-25及以上密級配瀝青穩定碎石，以充分發揮粗骨料的嵌擠作用，增強混合料的抗變形能力，以減少車轍的發生。

（2）施工方面：良好的工程質量是通過良好的設計質量和施工質量來保證的，施工質量是工程質量形成的重要環節，施工過程中必須嚴把質量關，確保工程質量。應主要從以下幾點出發：

①建立完善的質量保證體系。

②嚴把原材料質量關，瀝青及礦料質量要符合規范要求。

③精心做好瀝青混合料配合比設計。

④正式施工前進行試驗段施工，收集有關混合料拌合溫度、攤鋪溫度、初始碾壓、復壓、及終壓溫度、壓路機碾壓遍數、碾壓速度、振動頻率及振幅、攤鋪機行走速度、機械組合等有關數據，以指導后續施工。若試驗段末達到預期目的時，應重新鋪筑試驗路段，直到滿足要求為止。

3 結語

車轍是一種常見的路面病害，在大縱坡路段更容易發生，路表過量的變形影響路面的平整度，輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了路面整體強度，易于誘發其它病害，從而影響路面的使用性能，加大養護工作量和養護成本。因此、道路車轍現象應引起我們足夠的重視，應在設計和施工階段采取有效的措施予以防止。

參考文獻

[1] 公路瀝青路面施工技術規范（TJG F40-2004）[S].

[2] 市政公用工程管理與實務（第三版）[S].

[3] 公路工程質量通病分析與防治（山西省公路局）[S].endprint

④優化瀝青混合料的級配。

瀝青混合料分為按嵌擠原則構成和按密實原則構成的兩大結構類型。按嵌擠原則構成的瀝青混合料的強度，是以礦料顆粒之間的嵌擠力和內摩擦力為主、瀝青結合料的粘結作用為輔而構成的。路面是以較粗的、顆粒尺寸均勻的礦料構成骨架，瀝青結合料填充其空隙，并把礦料粘結成一個整體。這類混合料的結構強度受溫度影響較小。按密實級配原則構成的瀝青混合料的結構強度，是以瀝青與礦料之間的粘結力為主，礦料之間的嵌擠力和內摩擦力為輔而構成的。這類瀝青混合料的結構強度受溫度的影響較大。因此，在路面結構設計時，在大縱坡路段應該綜合考慮，充分發揮兩種結構的優點，選用骨架密實型結構。以較多數量的間斷級配粗骨料形成空間骨架，發揮嵌擠鎖結作用，同時由適當數量的細骨料和瀝青填充骨架間的空隙，形成既嵌擠又密實的結構，不僅內摩擦角較大，粘聚力也較高。這種結構混合料在實際使用中具有很好的路面使用性能，抗車轍能力強，瀝青瑪蹄脂混合料（簡稱SMA）是這種結構的典型代表。

⑤結構層厚度。

根據實際瀝青路面車轍產生的情況看，結構層厚度大的路面，產生車轍的嚴重程度要大于結構層薄的路面，因此，設計時在保證路面滿足力學性能和使用性能的情況下，應減小路面結構層厚度，從而控制或減輕車轍的發生的程度。

⑥瀝青混合料最大粒徑的選擇。

在大縱坡路段，主油層瀝青混合料的最大粒徑宜適當選擇較大粒徑，可考慮采用AC-25瀝青混凝土或ATB-25及以上密級配瀝青穩定碎石，以充分發揮粗骨料的嵌擠作用，增強混合料的抗變形能力，以減少車轍的發生。

（2）施工方面：良好的工程質量是通過良好的設計質量和施工質量來保證的，施工質量是工程質量形成的重要環節，施工過程中必須嚴把質量關，確保工程質量。應主要從以下幾點出發：

①建立完善的質量保證體系。

②嚴把原材料質量關，瀝青及礦料質量要符合規范要求。

③精心做好瀝青混合料配合比設計。

④正式施工前進行試驗段施工，收集有關混合料拌合溫度、攤鋪溫度、初始碾壓、復壓、及終壓溫度、壓路機碾壓遍數、碾壓速度、振動頻率及振幅、攤鋪機行走速度、機械組合等有關數據，以指導后續施工。若試驗段末達到預期目的時，應重新鋪筑試驗路段，直到滿足要求為止。

3 結語

車轍是一種常見的路面病害，在大縱坡路段更容易發生，路表過量的變形影響路面的平整度，輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了路面整體強度，易于誘發其它病害，從而影響路面的使用性能，加大養護工作量和養護成本。因此、道路車轍現象應引起我們足夠的重視，應在設計和施工階段采取有效的措施予以防止。

參考文獻

[1] 公路瀝青路面施工技術規范（TJG F40-2004）[S].

[2] 市政公用工程管理與實務（第三版）[S].

[3] 公路工程質量通病分析與防治（山西省公路局）[S].endprint