公路抗車轍瀝青路面技術研究

李國良

（贛州市公路發展中心南康分中心，江西 贛州 341400）

0 引言

隨著交通流量的不斷增加，造成很多超載、重載問題，使部分瀝青路面出現了永久變形。例如，車轍是主要的病害問題，路面出現輪跡導致下凹，形成不平整的情況或者路面隆起，對車輛行駛的安全性、舒適度造成負面的影響。因此，加強公路抗車轍瀝青路面技術的分析和應用尤為重要。

1 瀝青路面車轍形成機理及影響因素

1.1 形成機理

為了消除瀝青路面車轍的影響，首先要分析其形成機理，具體是如下幾個方面：其一，在瀝青路面壓實階段，碾壓成型時面層與各個結構層存在空隙。在這種情況下，如果開放交通，路面就會受到汽車荷載作用而不斷地擠壓密實。其二，瀝青混合料的流動。受到高溫的持續性作用，瀝青混合料會表現出流動性，再加上車輪荷載的持續性作用，瀝青以及瀝青膠漿不斷流動，從而出現結構部分失穩的情況，造成車輪兩側隆起。其三，礦料重新排布以及骨架損壞。因為高溫的持續性作用，瀝青混合料以半固體形式存在，如果荷載作用下出現流動變化，此時礦質骨架是主要荷載的承擔者，再加上瀝青材料有潤滑的效果，會存在錯動的情況，瀝青和膠漿不斷流動，集中出現在某個區域最終造成車轍的問題。

1.2 影響因素

1.2.1 外界溫度的影響

分析瀝青路面的車轍形成原因可以發現，該病害的出現存在季節性變化的趨勢。瀝青材料在長期的使用中，外部環境的溫度是造成車轍的主要原因。我國很多地區的夏季溫度都會超過30C，因為瀝青路面的吸熱能力較強，而散熱能力比較差，所以造成夏季瀝青路面的溫度往往在40C 以上。在這種情況下，瀝青路面每升高5C，荷載作用下會造成其變形概率升高2 倍。因此，瀝青車轍通常都是出現在夏季。

1.2.2 瀝青路面材料的影響

瀝青混合料包含多種組成成分，任何一種成分加入比例發生變化，都會對路面抗車轍能力產生影響。在瀝青混合料的制作中，主要是加入改性瀝青、集料等材料，可以提高固結性作用，從而提升瀝青路面的抗車轍能力。使用粒徑比較大的集料，能夠提升抗變形能力，預防受到外部作用力而發生的變形問題。因此，瀝青混合料的性能對抗車轍能力影響比較大。

1.2.3 瀝青面層厚度的影響

目前我國的瀝青路面的建設厚度主要是8cm、12cm、15cm、18cm。厚度的差異對于瀝青路面的剪應力也會有不同的影響，通常最大剪應力為2～9MPa，中面層是主要承受剪應力的結構。如果瀝青路面厚度達到18cm，則剪應力幾乎為零。

1.2.4 瀝青路面的運營管理

如果瀝青路面在運行中，實際受到的荷載力超出設計規定荷載參數，此時的車轍病害發生率會不斷提高。隨著現代社會的發展，很多地區都存在嚴重的超載、重載運行的情況。雖然我國加大了治理力度，但是依然無法消除這些問題。如果長期處于這種交通環境下，瀝青路面的損壞問題會變得更加嚴重。這是因為在車輪的碾壓下，瀝青路面受到較大的剪應力。如果剪應力超出瀝青路面結構的承載能力，變形就無法恢復，還會不斷累積，最終形成車轍病害問題。

2 工程概況

某國道項目建設總長度為88.96km，基層結構設計為20～30cm 厚度的水泥穩定碎石，面層為厚度20cm 的瀝青混凝土。經過現場勘察發現，整個區域的自然環境比較惡劣，施工難度高，且通行后交通量比較大。為了防止在公路運行中出現嚴重的車轍病害問題，施工單位根據現場情況采取抗車轍的施工方式，以提升項目通行的安全性、穩定性。

3 抗車轍瀝青路面施工

3.1 材料選擇

在該工程項目實施中，選擇使用的原材料主要是瀝青、礦粉、集料等。瀝青采用石油瀝青材料，礦粉為石灰巖制作，粗集料為碎石，細集料為中粗砂，各項指標經過檢驗符合工程的要求。因為選取的抗車轍瀝青混合料與以往的瀝青混合料有明顯的差異，即改性劑不同。抗車轍瀝青混合料內加入改性劑材料的性能，見表1。下面層的加入比例為3%，上面層則加入0.35%。瀝青混合料各種材料的加入比例確定后，直接進行攪拌處理，經過材料性能檢驗發現，穩定性超出普通瀝青混合料3 倍以上。

表1 改性劑性能

3.2 基層清理

該工程抗車轍路面在正式施工前，應及時做好路面的清理工作。先應用平地機進行基層的整平處理，裸露出基層結構，再應用高壓水槍進行持續性沖洗處理，確保表面沒有任何黏土等材料，且不會有浮塵、雜質等。上述清理工作結束后，應保持一定的時間，達到干燥性效果，符合要求才能繼續進行后續施工。

3.3 碎石及瀝青撒布

基層結構清理工作結束后，即可進行表面碎石和瀝青材料的撒布、碾壓施工，主要的作用是提高基層與面層結構的黏結性。撒布作業開始前，首先是進行撒布機的噴頭預熱施工，然后從基層起始位置進行垂直撒布施工，單次撒布長度在2m 以上。在撒布施工環節，應保持均勻、慢速地行駛，達到噴撒均勻的要求。機械無法施工的邊角位置需進行補撒處理。

碎石撒布施工也非常重要，必須加強撒布量的控制。通常按照10～10.5kg/m的要求進行，瀝青撒布量則為2.2～2.5kg/m；在現場撒布施工中，溫度保持在5～28C 之間，以免影響撒布施工的效果和質量；不能存在任何漏撒或者重復噴撒的情況。

碎石和瀝青在鋪撒施工結束后，開始進行碾壓施工，一般應碾壓3 遍。選擇應用26t 的膠輪壓路機，設備數量為2 臺。按照高頻低幅的原則進行，速度控制在2.0～2.5km/h 之間，設備相鄰部位要重疊30cm 的寬度，且碾壓時禁止掉頭、急剎車、急停等情況。

碾壓結束的3h 內，組織人員開展表面清掃處理，把散落的碎石材料清理掉，以免對路面的平整度產生影響；在施工后3h 內封閉交通，禁止人員、車輛進入作業現場；清理工作結束后，溫度下降到合理范圍內，才能開放交通，但車輛速度應控制在25km/h 以內。

3.4 面層施工

3.4.1 瀝青混合料拌和

基層結構處理完成之后，開始進行抗車轍瀝青路面的面層施工。首先，需要準備符合工程需要的抗車轍瀝青混合料，該項目是在拌和站統一制作，應用間歇式攪拌設備進行。在材料的制作環節，加強溫度控制，保持在175～185C 之間，瀝青材料溫度處于165～175C 之間。在拌和環節，通過人工方式加入改性劑，并持續攪拌60s 的時間，其中干拌15s、濕拌45s。拌和工作完成后，材料溫度達到170～175C，且材料均勻，無離析、花白料等情況，性能參數符合工程的要求，不會影響工程的質量。

3.4.2 瀝青混合料攤鋪

（1）抗車轍瀝青混合料在攤鋪前，首先要調試設備，在攤鋪機的料斗、熨平板等直接和混合料接觸的位置涂抹一層黏層油，油水比例為3∶1。其次，開啟攤鋪機進行預熱，時間在30min 以內，預熱后的溫度在100C 左右。最后，調節熨平板，確保攤鋪施工作業厚度達到設計標準的要求。如果經過試驗分析不合格的話，則需要進行再次調整。

（2）在主干道路的攤鋪施工中，采用兩臺攤鋪機同時進行的方式，間隔3～6m 即可，并且兩臺攤鋪機要重疊30cm 左右。第一臺攤鋪機采用機械自動找平梁的方式找平施工，而第二臺攤鋪機采用聲吶控制自動找平系統找平。在攤鋪匝道的位置，應用一臺攤鋪機對全幅寬度進行攤鋪，并應用機械式自動找平系統找平施工。在攤鋪環節，控制攤鋪機的行駛速度為3m/min，路面溫度為160～170C，保持均勻、慢速攤鋪施工，且沒有漏涂的問題。

3.4.3 瀝青混合料碾壓

在瀝青面層攤鋪施工階段，壓實度對于路面的抗車轍性能產生直接的影響。因此，在現場施工中，選擇最佳的碾壓機械設備，并且落實碾壓速度、路面溫度的控制。施工人員必須有足夠的專業知識，不能認為碾壓遍數越多，則路面性能越高。因此，在公路項目的實施環節，施工人員應遵循設計方案和技術標準，加強配合比、溫度等方面的控制，并且合理地控制碾壓遍數，以免造成混合料的損壞，產生不利的影響。

攤鋪工作結束后，立即開始碾壓施工。為了預防抗車轍路面存在過振或者平整度不足的問題，碾壓環節應將速度控制在2.0～2.2km/h 之間，并按照初壓、復壓、終壓的順序進行。在抗車轍路面碾壓施工中，對混合料的溫度要求非常高。初壓時，應用雙鋼輪壓路機進行，靜壓2 遍，溫度在150～160C 左右；復壓用膠輪壓路機進行，遍數為4～6 遍，溫度為140～150C；終壓時，應用雙鋼輪壓路機，遍數為1～2 遍，溫度為120～130C。碾壓工作全部完成后，質檢人員立即進行壓實度檢測，以確保符合技術標準要求。

3.4.4 養護

碾壓施工結束后，開始養護施工，一般都會連續性養護7 天以上的時間。養護方法主要是灑水養護、塑料薄膜覆蓋養護。在目前的抗車轍瀝青路面養護中，前3 天的養護極為重要，確保路面有足量的水分。如果存在缺水的情況，應及時補充水分。在養護環節，必須管制交通，待溫度下降到50C 以下后，可以開放交通。

3.5 質保措施

3.5.1 優化路面結構設計

為了保證抗車轍路面的性能合格，施工單位應重視瀝青路面封層結構的施工。在表面噴灑一層透層油，以確保瀝青路面表層結構的封水性、黏結性滿足要求。此外，結合現場的施工情況，選擇合適的路面結構形式。當前我國的瀝青結構主要包含兩種，即半剛性與柔性路面結構形式。柔性路面結構形式的強度相對較差，但是在預防反射裂縫方面的優勢非常明顯。而在環境溫度較高的條件下，半剛性路面結構會延緩車轍病害的發生時間。因此，項目施工單位應結合項目所在地區的自然環境、項目要求，確定最佳路面結構形式，從而可以提高路面結構的性能，達到交通通行的標準和要求。

3.5.2 混合料質量控制

在抗車轍路面施工環節，加強施工質量管理和控制極為重要。其一，加強原材料管控，組織專業人員進行檢查，每項材料都必須有質量合格證明文件、合格證，還要進行性能與數量的檢測分析。其二，在混合料拌和作業中，落實管控措施，遵循實驗室確定的參數和標準，并落實樣品試驗檢測分析工作。在拌和制作完成后，由質檢人員進行性能檢測，合格后才能投入使用，不合格則禁止使用。其三，離析控制。瀝青混合料的離析控制對材料性能的影響是非常直接的，為防止發生離析的問題，施工單位應做好拌和時間的控制。對于不同配比參數的混合料，拌和過程的控制方式不同，時間也不同，所以要根據實際情況做出合理的控制，才能提高混合料的質量水平。此外，拌和完畢且經過檢驗合格的材料，應立即運輸到施工作業現場，不能存放過長的時間，否則將會造成材料性能下降。合理控制材料的運輸距離，避免距離過長而影響材料的性能。在現場施工中，材料存放對時間和環境有特殊規定，不能存放過長時間，以免影響材料的溫度和性能。裝卸料時，要保持車輛前后移動，確保材料均勻性。在瀝青混合料的運輸階段，在車輛頂棚要覆蓋一層苫布，防止受到污染，保持溫度在合理范圍內。其四，成品溫度控制。如果瀝青混合料的溫度比較低，容易發生花白料的問題，對于后續的攤鋪、碾壓施工造成不利的影響；瀝青混合料溫度過高，會造成瀝青材料老化嚴重。在現場施工中，嚴格控制混合料的運輸距離和時間，加強空隙率的控制，確保材料的溫度處于合理范圍內，確保材料性能達標。

3.5.3 混合料運輸控制

瀝青混合料拌和結束后，應立即運輸到現場進行攤鋪施工，加強運輸階段的控制，防止對材料性能造成負面的影響。在混合料裝載環節，需要在車廂內壁表面涂抹一層防黏結劑，以免出現材料黏附在車廂內壁的情況。在材料裝載環節，應采取分次裝載方式。抗車轍瀝青混合料對溫度的要求比較高，需嚴格管理和控制，運輸階段應加強保溫管理，防止溫度不能達到規定的要求而影響材料質量。一般來說，運輸材料的車輛行駛到施工現場后，掛空擋停放在攤鋪機的前方，通常保持20cm 左右的距離，使用攤鋪機頂推完成卸料作業。

3.6 質量檢測

該瀝青路面施工全部結束后，為了提升路面的抗車轍性能，選擇施工路段中5 個測點，對路面的性能參數進行檢測。最終檢測結果見表2。

表2 檢測結果

從表2的數據分析可以發現，各個測點的指標參數完全符合工程的要求，達到設計標準規定。同時，分析測量結論可以發現，抗車轍性能超出以往普通路面的規定，對于提升道路通行效果和質量有非常大的優勢。因此，抗車轍瀝青路面的性能合格，符合預期標準。

4 結語

公路工程是我國重要的基礎設施，但是在長期運營中，容易發生車轍等病害問題，所以必須及時解決這些問題。在公路施工中，采用抗車轍瀝青路面施工技術，分析現場施工條件，確定最佳的施工方案，從而可以保證瀝青路面的抗車轍能力滿足要求，達到交通通行的標準，對我國現代公路事業的全面發展具有積極的意義。