公路瀝青路面車轍病害養護標準及養護對策研究

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系，推薦了車轍病害的養護標準，并在分析不同類型車轍成因及影響因素的基礎上，為不同類型的車轍推薦了相應的養護對策。

關鍵詞：瀝青路面;車轍;養護標準;養護對策

中圖分類號：U418.68 文獻標識碼：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象，導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

由于道路標線的渠化作用以及駕駛員的人為習慣，在同一個道路橫斷面上，車輛荷載的作用次數有所差異，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象，當行駛在車轍凹槽的車輛進行變道時，由于高差的存在，車輛輪胎有側滑甚至翻車的風險，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形成積水現象。車轍內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）當瀝青混合料發生失穩型車轍時，內部存在剪切流動現象，在車轍隆起處由于流動拉伸作用，會在路表形成微裂縫，雨水從微裂縫內進入路面結構，進而導致各類路面病害的產生。

2 車轍病害養護標準的確定

2.1車轍深度與行車安全的關系

當瀝青路面產生車轍之后，路面標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，根據車輪在橫斷面上的位置與車轍凹陷凸起位置的關系，主要分為以下兩類：

（1）當輪胎在A區域行駛時：該區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，整體較為穩定。

（2）當輪胎在6區域行駛時：該區域位于車轍凹槽的側邊位置，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定因素，容易引起汽車側翻的危險。水平方向作用力的大小和車轍凹槽側邊的角度。有關，而。的大小與車轍深度有關。

2.2 車轍深度與路面積水的關系

存在車轍的瀝青路面，在雨天或者雪天，凹槽內容易積水或積雪。當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急劇下降，汽車的制動距離變長，在不利天氣下發生交通事故的概率增大。

本文將通過建模，計算車轍深度與路面是否存在積水的關系。計算模型如圖3所示。

在計算模型中，a-b-c組成路面現狀橫斷面，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，常規道路的路面寬度為350-375cm，車轍的分布寬度為70-140cm，本文在計算時選取典型寬度120cm。i為路面橫坡，我國路面橫坡的典型值為2%。

根據簡化模型，RD=i x L/2，計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生的不可恢復的變形，即變形中的塑性部分，在荷載移除后該部分變形不可恢復。

在重復荷載的作用下，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，由于瀝青混合枓內部空隙的存在，在荷載的作用下空隙逐漸減小，集料之間進一步嵌擠在一起。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，變形逐漸進入穩定期，隨著荷載作用次數的增加，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，瀝青混合料內部逐漸進入剪切破壞階段。集枓之間產生相互滑動，瀝青混合料失穩破壞，此時變形量隨著荷載作用次數的增加而增大，并且增大的速度不斷加快，瀝青混合料喪失繼續承載的能力。

研究表明，在路面結構中，當瀝青混合枓在車輛重復荷載的作用下，其變形量達到結構層總厚度的10%時，即進入剪切破壞階段。國內高速公路、一級公路的典型厚度為18cm，即當車轍深度達到18mm時，代表路面中的瀝青混合料已進入剪切破壞階段，應盡快進行處治。

綜上所述，根據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系，推薦對于高速公路、一級公路等高等級道路，當車轍深度達到12mm及以上時，應對相應產生車轍的路段進行處理。

3 車轍病害的養護對策

3.1不同類型車轍的形成原因及影響因素分析

車轍可分為結構型車轍、失穩型車轍、壓密型車轍、磨耗型車轍等。其形成原因及影響因素如下：

（1）結構型車轍等：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定碎石層或路基層的強度或抗變形能力不足，在車輛荷載的反復作用下行成車轍，進而反射到瀝青混合料層及路表。

（2）失穩型車轍：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，混合料內部產生剪切變形，在車輛荷載作用的位置路表凹陷，周邊位置路表隆起。失穩型車轍主要與瀝青混合料的級配、集料的棱角性、瀝青膠結料的黏度等因素有關。

（3）壓密型車轍：由于瀝青混合料內部存在空隙，開放交通之后在荷載的反復作用下，對內部空隙有壓縮作用。若施工時瀝青混合料的壓實度控制不當，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，表現為集料表面的磨光減薄，表面層粗細集料的散失等。

3.2 不同類型車轍的養護對策

（1）結構型車轍：在分析車轍產生層位的基礎上，銑刨瀝青面層后，對產生車轍的層位（基層或路基）進行處理，重鋪瀝青面層。

（2）失穩型車轍：常規瀝青路面包含2-3層瀝青混合料，對此，應通過取芯，確定車轍在瀝青路面中的發生層位。若車轍的主要產生層位在上面層，可通過銑刨回鋪或就地熱再生加以處治;若車轍的產生層位在中下面層，則可將車轍產生層位及以上的結構層一起進行銑刨回鋪。

（3）壓密型車轍：可根據現狀車轍深度的不同進行分類處治。若車轍深度在1.5Cm以內，則可進行就地熱再生或加鋪罩面;若車轍深度在1.5Cm以上，則可進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，修復現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象，則需進行銑刨回鋪。

4 結語

車轍作為瀝青路面的主要病害類型之一，對行車安全會產生不利影響，在引起路面積水后會嚴重影響路面抗滑性能。本文在分析車轍深度與行車安全性、路面積水深度的關系以及瀝青混合料高溫蠕變性能的基礎上，推薦對于高等級道路，車轍深度超過12mm的路段應及時進行處治。針對不同的車轍類型，在分析成因及影響因素的基礎上，推薦了銑刨回鋪、就地熱再生、加鋪薄層、加鋪罩面等不同的養護對策。