烏魯木齊市快速公交（BRT）專用道瀝青路面病害成因分析

楊曉東 席貴川 歐陽振欣

（新疆農(nóng)業(yè)大學交通與物流工程學院 新疆烏魯木齊 830052）

0 引言

瀝青混凝土路面作為烏魯木齊市BRT車道的主要路面，卻并沒有對BRT車道進行專用的路面結構設計，而是直接將現(xiàn)有道路進行使用，然而BRT公交車的承載總質(zhì)量卻遠比普通公交車大很多，再加上瀝青路面本就易損，這使得BRT的專用瀝青路面發(fā)生早期破壞，諸如已經(jīng)出現(xiàn)的車轍、龜裂，松散，擁包、坑洞等的不同程度的病害，既造成了交通服務的不便，大量的人力，物力，資金因而耗費。

1 烏魯木齊BRT車輛現(xiàn)狀分析

近年來，烏魯木齊機動車數(shù)量的不斷增加，導致城市交通環(huán)境的日益擁堵和惡化。烏魯木齊公交面臨挑戰(zhàn)，建地鐵和輕軌投資大、建設周期長，作為一種新型的城市公共交通系統(tǒng)的BRT（快速公交系統(tǒng)）是解決城市交通矛盾，具有投資少，建設周期短，見效快等特點的有效途徑。于是，快速公交建設項目已提上日程。

目前雙節(jié)鉸接車多為烏魯木齊市快速公交車輛（BRT）所運營，車長在18m或24m，車寬約2.5m，車高約3.2m，輪胎氣壓可達到0.9MPa。且輪壓和制動力也較大。18m長車輛其額定容量可達163人，高峰時期可載客180～200人，滿載時總重量接近30t，其質(zhì)量遠比普通公交車大很多，屬于重載車輛，其外廓尺寸及質(zhì)量特點表現(xiàn)為“大，長，重”，并且BRT車輛需在專用車道上運行，這就意味著專用車道受力較多，且車輪作用位置相對集中，車站采用封閉式，并且車輛停靠為定點停車，等等這些因素造成車輛在減速或停車時路面需要承受較大的剪切推移力。

2 BRT車道路況分析調(diào)查

烏魯木齊市BRT車道現(xiàn)狀分析：

（1）烏魯木齊市的BRT擁有較大的交通流量，并且具有較大的行車荷載（重量大），在站臺路段，車輛頻繁停車與啟動，BRT車輛停靠感應門的位置為其作用范圍，路面連續(xù)受到了很大的剪切力，使路面受到了很大的剪切破壞。

（2）現(xiàn)使用瀝青路面是在原有路面上加鋪而成，可能施工壓實度不夠，造成孔隙率大，加之較大的行車荷載造成坑洞損害，并且BRT車道路面坑洞明顯較其他普通車道多。

（3）在冬季與春季更是損害常發(fā)生的時間段，冬季積雪，春季化雪，并且烏魯木齊晝夜溫差較大，雪水會在夜晚結冰并在白天融化，雪水不好清理，停留時間較長，在路表停留的水便會透過孔隙進入瀝青面層，基體表面停留在BRT在重負載下的持續(xù)行動，容易使瀝青發(fā)生剝落，瀝青剝落之后，車輛在行駛過程中會帶走一些骨料，造成坑槽。

（4）另外，除雪劑也會損壞道路。目前常用的除雪劑主要成分有氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉等，被稱作“化雪鹽”，溶解在水中，氯化鈣使瀝青混凝土形成孔洞，瀝青被鹽水侵蝕，浮鹽在孔隙中結晶和聚集，使瀝青混凝土膨脹和開裂。基層的抗壓強度被極大程度的降低，又進一步降低基層與面層的附著力。

3 BRT車道瀝青路面損害成因分析

3.1 車轍

烏魯木齊市城市道路BRT專用車道瀝青路面病害中，車轍病害是最為常見的一種病害。可分為磨損型車轍，結構型車轍，不穩(wěn)定型車轍。有幾個原因車轍現(xiàn)象：①瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和塑性變形抗力較差。由于瀝青混合料是粘彈性的，它們在高溫下比在低溫下表現(xiàn)出更多的粘度，施加行車荷載后，會使空隙率過大的瀝青混合料繼續(xù)密實而壓縮體積產(chǎn)生車轍。而烏魯木齊市在我國屬于瀝青使用性能分區(qū)的夏熱區(qū)，瀝青本身的抗變形，穩(wěn)定性與其他地區(qū)相比，在高溫下的其穩(wěn)定性更加不足，抗塑性變形能力再度變低，BRT車輛加上較大的負載，路表在車輪的反復碾壓下變形增大，因此，車輪移動的區(qū)域將形成永久變形，同時也很容易出現(xiàn)橫向的剪切變形，而瀝青混合料車轍現(xiàn)象實際上是壓密變形和流動變形的共同表現(xiàn)；②烏魯木齊屬于北方的寒冷地區(qū)，在冬季，路面結冰積雪的現(xiàn)象十分普遍，為了避免交通事故發(fā)生，許多汽車都會裝上防滑鏈。但是如果長時間使用防滑鏈，會使瀝青路面磨損性材料缺失，導致車轍現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.2 坑槽

（1）由于烏魯木齊BRT線路并未進行特殊設計，而是在原有路面進行改造，所以，路基壓實度可能會有不足，進而引起路基承載力不足，在長時間的過載之下，不均勻的沉降會使路基形成裂縫，引起坑槽。

（2）烏魯木齊相比于內(nèi)地較為干旱，因此，路基的排水設施不夠完善，路基的水無法及時排出，進而引起路基失穩(wěn)，瀝青面層被表面水透過直接停留在基層上，在重載的反復作用下，移動的水沖洗基層，水將瀝青面從基層中除去..在瀝青面層不夠厚薄的條件下，驅動荷載通過面層孔隙向表面滲透水壓，就會引起瀝青面層產(chǎn)生網(wǎng)裂，進而就可能產(chǎn)生坑槽。

3.3 疲勞開裂

因為材料的內(nèi)部存有局部缺陷或者是不均勻而產(chǎn)生疲勞，路面在重荷載的影響下，局部的應力會加大并集中，造成一些小裂縫，這種小裂縫的出現(xiàn)會導致承載應力的部分面積減小，在應力的連續(xù)作用并使裂縫繼續(xù)擴大終而導致路面病損。引起瀝青裂縫的還有非荷載型裂縫，溫度裂縫算其中一種，裂紋一個溫度計算，而溫度被分成兩個瑕疵，裂縫，或簡單地低溫收縮裂縫和低溫疲勞開裂。烏魯木齊晝夜溫差大，容易產(chǎn)生溫度疲勞裂紋，由于溫度的反復和連續(xù)的上升和下降，瀝青表面溫度應力的疲勞反應使瀝青混合料的剛度模量變小，瀝青的老化導致瀝青的剛度增加，應力松弛性能降低，達到極限抗拉強度使路面產(chǎn)生裂縫。

3.4 推移

烏魯木齊市城市道路BRT專用車道路面出現(xiàn)推移病害有以下兩個主要原因：①通過對烏魯木齊市城市道路BRT專用車道路面鉆芯取樣及檢測發(fā)現(xiàn)，部分瀝青混合料面層點位壓實度偏低，碾壓是表面層質(zhì)量的關鍵工序，如果沒有按標準的步驟進行面層的壓實度就達不到標準要求值，在車輛長時間的反復作用下會形成通道；②道路整體強度和穩(wěn)定性不足，是引起推移病害的直接原因。通過檢測發(fā)現(xiàn)部分瀝青混合料面層動穩(wěn)定度偏低，瀝青層間有雜物，在基部和瀝青層之間的接觸也弱，整體屬于非連續(xù)體系，這便導致推移病害的出現(xiàn)。

4 結語

烏魯木齊的BRT路面是在原有路面上改造加鋪而成的，問題也很快顯現(xiàn)出來，在重荷載作用下，較大的剪切力與應力引起的路面結構變形并且很容易造成路面由內(nèi)向外逐步擴散的疲勞開裂，烏魯木齊的高溫使得瀝青路面性能降低，這些都是瀝青路面問題的主要原因。

設計研究人員等需要對重載交通背景下瀝青路面損害類型進行全面分析，在此基礎之上對BRT專用車道進行科學細致的設計處理，不斷提高和完善BRT瀝青路面的性能和質(zhì)量，讓其更高質(zhì)量，更長壽命地滿足城市BRT的需要。