瀝青路面車轍損壞原因及防治措施

侯源

摘 要：車轍是瀝青路面最常見、破壞較大的病害之一，不僅會影響汽車運(yùn)行的舒適性與安全，更會縮短路面使用壽命。為此，對瀝青路面車轍損害形成機(jī)理、損壞原因等進(jìn)行研究，對控制車轍病害，采取科學(xué)、有效的措施進(jìn)行防治具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;車轍病害;損壞原因;防治措施

伴隨國民經(jīng)濟(jì)的快速增長及交通事業(yè)的不斷進(jìn)步，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施短板逐步加強(qiáng)。公路工程作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，有效拉動了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為人們?nèi)粘３鲂刑峁┝吮憷５诠吠度胧褂弥螅捎谲囕v超載等因素作用下，會導(dǎo)致開裂、坑槽等病害產(chǎn)生，必須加強(qiáng)病害處治措施，以免病害程度逐漸加深，影響車輛行駛安全性，降低工程使用壽命。車轍是瀝青路面最常見的病害之一，合理選用處治措施，可有效遏制病害程度加深，提高工程使用性能。在具體施工中，應(yīng)充分了解原有路面結(jié)構(gòu)性能，掌握病害原因，提高處治質(zhì)量。

1 車轍形成機(jī)理

作為一種多相分散體，瀝青混合料的主要構(gòu)成成分為石質(zhì)骨料與瀝青膠結(jié)料，其是通過松散礦料顆粒本身互相嵌擠構(gòu)成骨架，且利用瀝青結(jié)合料膠結(jié)作用形成的混合體。瀝青混合料在外荷載作用下，具有較為復(fù)雜的應(yīng)力及應(yīng)變特點(diǎn)，其彈性變形在低溫或瞬時(shí)荷載影響下起關(guān)鍵作用，絕大多數(shù)情況下，粘彈性為其變形主要狀態(tài)。一般瀝青混合料變形特性可通過蠕變試驗(yàn)進(jìn)行直觀、形象地表述，在加載瞬間將有瞬時(shí)彈性應(yīng)變與塑性應(yīng)變在混合料內(nèi)產(chǎn)生，同時(shí)在不斷增加荷載作用時(shí)間的過程中，材料應(yīng)變也會隨之增加，但該增加應(yīng)變部分可看做是粘彈性應(yīng)變，可通過荷載作用將其荷載卸除，此時(shí)材料能夠迅速恢復(fù)彈性，但其應(yīng)變卻無法徹底恢復(fù)，塑性應(yīng)變與粘塑性應(yīng)變則為剩余應(yīng)變，也可看做是永久變形。在行車荷載長期作用下，路面永久變形將逐步增多，宏觀上可稱為車轍。

2 瀝青路面車轍損壞原因

2.1 瀝青混合料

現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計(jì)的主要依據(jù)指標(biāo)是瀝青混合料的強(qiáng)度，其取決于混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角的影響;粘結(jié)力又取決于瀝青材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、膠體結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)、稠度、瀝青膜的厚度、瀝青礦料比、瀝青與礦粉系的分散結(jié)構(gòu)特征以及瀝青與礦料的相互作用。

（1）材料性質(zhì)。瀝青的粘度和瀝青與礦料之間的粘附性是影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的兩個因素;瀝青粘度越大，瀝青與礦料之間的粘附越好，那么混合料的高溫穩(wěn)定性越好，因此要選用粘度大的瀝青和非酸性礦料以提高混合料的高溫穩(wěn)定性和強(qiáng)度，以便產(chǎn)生較高的抗車轍能力;瀝青改性是一種提高瀝青高溫穩(wěn)定性的有效手段，改性瀝青混合料同標(biāo)準(zhǔn)混合料相比車轍深度有明顯減少。

（2）礦物集料的表面紋理、料顆粒大小、形狀、級配、顆粒相互位置、礦料數(shù)量，可以影響混合料的孔隙結(jié)構(gòu)，即孔隙的大小、形狀與連通閉合情況、瀝青用量狀況以及瀝青的用量和瀝青同集料的互相作用情況，因而可以對車轍的大小表現(xiàn)出不同的影響。

（3）礦料級配。為探討集料級配對車轍大小的影響，有關(guān)研究人員將集料分為過細(xì)級配組、細(xì)級配組和粗級配組三種，環(huán)道試驗(yàn)結(jié)果表明：熱拌瀝青混合料在最佳瀝青含量、8%空隙率時(shí)粗級配有較大的車轍深度，過細(xì)級配次之，細(xì)級配組車轍深度最小。可見，單純增大礦料粒徑并不能提高路面抗車轍能力。

2.2 路面結(jié)構(gòu)組成

瀝青路面的抗車轍能力還與路基類型和路面厚度有關(guān)。當(dāng)其路基為砂土材料時(shí)，面層厚度對車轍影響很大，面層瀝青混合料較薄時(shí)車轍較深，而且較大部分來自路基的形變;而當(dāng)面層較厚時(shí)，路基基本上不產(chǎn)生車轍。在當(dāng)路基為剛性或半剛性材料時(shí)，車轍的深度隨瀝青混合料面層厚度的增大而增加，這時(shí)的車轍總量90%來自于瀝青混合料面層本身。由此認(rèn)為，當(dāng)路基和基層強(qiáng)度較高時(shí)，采用薄瀝青混合料面層可以有效地控制車轍深度，而當(dāng)路基基層強(qiáng)度較弱時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加面層厚度，但這樣構(gòu)筑的道路，往往由于路面回彈模量與路基回彈模量之間的比值過大，帶來不盡合理的結(jié)構(gòu)組合，而且也不夠經(jīng)濟(jì)。平鐘高速路基地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，車轍病害的成因與結(jié)構(gòu)密不可分。

2.3 交通荷載及環(huán)境條件

（1）渠化交通。由于城市道路交通組織的渠化，導(dǎo)致瀝青路面車轍破壞的情況日漸突出。在同一結(jié)構(gòu)、同一條道路上，劃分出不同交通形式的兩段道路進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果證明：渠化交通路段的車轍顯著增長，混合交通路段車轍增加較慢，其原因是混合交通時(shí)荷載作用范圍較寬，變形面較大，同一位置的車轍累積較小，而渠化交通同一位置處的車轍累積量大。

（2）荷載。試驗(yàn)研究證明：車輛超載加快路面的病害。在不同的軸載作用下，重軸載作用產(chǎn)生的車轍較輕軸載大得多;道路交叉口和停車點(diǎn)的車轍通常為正常行駛路段的2～5倍。

2.4 環(huán)境氣候條件

溫度升高時(shí)瀝青粘度變小，其抵抗蠕變的能力下降，在受到外力時(shí)很容易產(chǎn)生永久剪切變形導(dǎo)致瀝青材料橫向流動而產(chǎn)生車轍。當(dāng)路面積水或路面結(jié)構(gòu)含水量增加時(shí)，瀝青和礦料之間的粘結(jié)力在潮濕條件下會被削弱或破壞，在行車荷載和水分的聯(lián)合作用下，這種病害會明顯加劇，導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生較大的車轍。

3 瀝青路面車轍防治措施

某公路工程總長為10.8km，為雙向6車道。自通車以后，因交通量逐年上漲，且超載、超重問題嚴(yán)重，導(dǎo)致路面車道多處位置集中產(chǎn)生大量車轍現(xiàn)象，為確保行車安全，必須制止病害發(fā)展，采取有效處治措施治理車轍病害。經(jīng)相關(guān)檢測分析，I車道車轍深度在1.5cm以內(nèi);II、III車道車轍發(fā)展速度相對較快，其中車轍深度在1.5cm以上的單車道長度為6km，在總數(shù)中所占比例高達(dá)55%;車轍深度在3cm以上的單車道長度為1.2km，在總數(shù)中所占比例為11%;6cm為車轍最大深度。相比II車道，III車道車轍深度、長度更甚。為充分掌握該道路車轍情況，需進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z測工作，結(jié)果顯示，4mm為III車道8個月行車作用下車轍深度平均值增加量，3mm為II車道8個月行車作用下車轍深度平均值增加量。相比原車轍較大深度路段，原深度較小段車轍發(fā)展速度更快，變化更大。結(jié)合該道路車轍病害特征，對其病害產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，提出了相應(yīng)的治理方法。

根據(jù)工程實(shí)際情況，車轍病害較為嚴(yán)重的車道主要集中于II、III車道，為提高道路質(zhì)量，改善行車條件，應(yīng)有針對性地進(jìn)行車轍治理。

（1）先銑刨維修II、III車道車轍，7.95m為治理寬度，車轍深度在3cm以下的路段，則4.5cm為其銑刨深度，隨后進(jìn)行改性乳化瀝青粘層油灑布，并將4.5cmSMA表面層再次攤鋪。

（2）車轍深度在3cm以上的路段，需將9cm定為其銑刨深度，并進(jìn)行改性乳化瀝青粘層油灑布，隨后進(jìn)行中粒式瀝青混凝土（5cm ）+SMA表面層（4cm）鋪筑。選取SMA-161型作為路面表面層，選取改性瀝青中粒式瀝青混凝土AC-201型作為中面層結(jié)構(gòu)，選取SBS改性瀝青作為全部瀝青混合料。

（3）如下面層已松散，需銑刨掉原中、下面層，隨后由新分層開始進(jìn)行瀝青混凝土面層攤鋪，如損壞過于險(xiǎn)種，需徹底翻修，保證施工效果。

必須與道路建設(shè)具體現(xiàn)狀結(jié)合，深入探究車轍治理技術(shù)，總結(jié)病害特征，及時(shí)找出病害原因，并采取行之有效的措施予以治理。以此，更好地服務(wù)于市政道路工作，保證行車安全、舒適，最大限度延長路面使用年限，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)社會效益及經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，近年來，我國公路交通量增長非常迅猛，往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了設(shè)計(jì)預(yù)期增長速度，高速公路重車比例在不斷提高，車輛超載超限現(xiàn)象非常普遍，這種交通條件對路面的破壞作用非常嚴(yán)重，尤其會導(dǎo)致路面車轍的產(chǎn)生。我們應(yīng)該重視車轍問題，在施工過程中時(shí)刻牢記對各種病害的防治，在不斷總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)和研究的同時(shí)，積極引進(jìn)國際先進(jìn)的防治車轍的新工藝、新技術(shù)及新材料，為我國的交通事業(yè)騰飛奠定良好基礎(chǔ)。

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