浅谈高速公路沥青路面车辙成因及对策

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈高速公路沥青路面车辙成因及 对策 摘要：根据笔者从事高速公路路 面建设的经验，从车辙对道路使用性能 的影响，车辙形成的可能原因及其相应 防治对策等方面阐述了自己的看法，并 对一些可能引起车辙的诱因提出了疑问。 中国论文网 /2/view-12911367.htm 关键词：沥青路面车辙 成因 对 策 截至 2009 年底，我国高速公路 通车里程已经突破 6.5 万公里。沥青路 面以其良好的性能倍受青睐，在现代高 等级道路建设中得到了广泛的应用。但 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 是，部分高速公路在通车 5 年甚至更短 的时间内就出现了车辙等早期病害，不 仅降低了道路的使用性能，而且道路寿 命大大折减，造成巨大经济损失。当前， 重载条件下沥青混合料流动失稳以及由 此造成的车辙病害是高速公路沥青路面 的主要问题，已经成为沥青路面的主要 破坏形式之一。 一、车辙对道路性能的影响 车辙是指沿道路纵向在车轮集中 通过的路面位置出现的带状凹槽，它是 路基和路面各结构层在荷载作用下塑性 变形的累计。目前我国现行规范对沥青 路面容许车辙深度仍未提出明确标准， 但容许车辙深度建议要求为 15mm 以内。 车辙对沥青路面的破坏影响主要体现在： 1、路表的永久变形直接影响路 面的平整度，从而降低了道路的服务水 平。 2、车辙处沥青混合料厚度减薄， 消弱了面层和路面结构层的整体强度， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 缩短了路面的使用寿命； 3、由于路表车辙处雨水排水不 畅，降低了路面抗滑能力，甚至因积水 而导致车辆漂移，影响行车的安全。 4、由于车辙处的凹槽，会使车 辆变换车道难度加大，在一定程度上降 低了道路的通行能力。 二、车辙成因分析 1、外部条件 外部条件主要包括高温、重载、 渠化交通、弯道与陡坡等，其中高温和 重荷载是两个影响最大、最普遍的因素， 这在多数病害调查报告中有所表明。沥 青路面温度高，沥青混合料的劲度模量 越低，抗车辙能力越小。根据相关调查， 温度低于 30时，一般不会产生大的车 辙，而气温超过 35，车辙就会快速增 长，如果气温连续超过 40，几天就会 使路面发生严重的车辙损害。而重载车 的出现，使层间最大剪应力迅速增大， 极易超过层间抗剪强度而发生滑移破坏。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 2、内在因素 内在因素主要包括原材科品质、 沥青混合科配合比设计、沥青路面施工 质量、评价方法不完善等有关，其中原 材料品质和配合比是两个影响最大、最 普遍的因素。 1）原材料品质 有研究认为，对于沥青混合料的 抗变形能力，集料的贡献占 70%，而沥 青仅占 30%。在集料因素方面，集料的 级配又有很大的影响。目前沥青路面集 料的生产控制是相当薄弱的环节，集料 加工监控指标和验收标准仍不够明确， 验收制度松弛，致使集料产品的合格率 低，级配变异性较大，现有规范只提出 了粗、细集料规格要求，但对生产加工 技术要求不严，使得一些地区有理由在 一定程度上放松对集料规范的验收要求。 沥青结合料的品种是影响沥青混合料抗 车辙能力的主要因素。试验表明，采用 针入度小、软化点高的沥青，特别是改 性沥青的抗车辙效果十分明显，因为弹 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 性变形在总变形中的比例增大，这样路 面承受荷载后，恢复变形的能力较强。 2）在配合比设计方面 在配合比设计时，如果沥青混合 料的材料配合比不当，具体来说指各集 料的比例、油石比不合适，沥青路面就 会因不适应公路所在地的交通和气候条 件而产生损害，因而成为早期损害的先 天因素。其中反映在沥青混合料的指标 上首先是空隙率、矿物间隙率 VMA、 沥青饱和度 VFA 不合适，同时各项配 合比设计指标不达标，混合料路用性能 较差。 3）施工质量控制方面 施工质量差也是造成路面车辙病 害的主要原因之一，施工中存在的问题 主要有：重目标配合比设计，轻生产配 合比控制；生产中，沥青和集料加热温 度控制不准确；油石比控制不准确；混 合料离析比较严重，粗、细集料成团， 不能形成骨架密实结构；过分注重平整 度，降低了对压实度的要求；现场施工 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 组织差，碾压不及时或漏压；施工过程 中层间结合差，造成沥青路面层间滑动。 4）评价方法不完善，早期采用 马歇尔稳定度与流值来控制沥青路面变 形能力，但由于相关性不好，又增加了 室内车辙试验作为补充，虽然动稳定度 指标与沥青混合料的永久变形存在一定 的相关性，但试验条件的限制，并不能 完全反映沥青混凝土路面实际发生的永 久变形。 三、车辙的防治措施 1、优化沥青路面结构组合 我国早期的路面设计规范对指导 路面建设起到了重要作用，但许多标准 形成的时间较早，对高速重载条件下的 适用性已明显不足。因此，在今后沥青 路面结构组合设计时，对适应行车荷载 要求的各层类型、适当的各结构层厚度 等方面应进一步完善。有研究表明，沥 青路面车辙一般发生在夏季，当沥青路 面温度达到 40以上时，沥青层内部温 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 度会更高，最大车辙一般发生顶面以 5cm-10cm 处。这就要求根据路面结构 组合的特点，在相应层位增加抗车辙性 能。在我国高速公路建设中，般只重 视抗滑表层的使用性能，致使中下沥青 面层变形成为车辙发生的主要原因，这 在多条高速公路大修中得到证实。因此 对于中、下面层沥青混合料在配合比设 计及原材料选用上亦应给予重视。 2、严控制集料质量 加强集料标准生产过程控制，选 用具有坚硬棱角、粗表面纹理、近似立 方体形态、粒径规格合要求，且与沥青 黏附性好的集料。集料的粗糙度问题值 得注意，有试验表明集料压碎值、磨耗 值都很好，密度也大，可是在马歇尔稳 定度、车辙试验动稳定度却很低，其原 因主要是集料破碎面不粗糙引起。细集 料的含泥量对路面的高温稳定性有着很 大的影响，石屑中的粉尘含量高，将导 致抗车辙性能迅速下降。严格控制粗集 料的针片状含量，如果针片状含量过大， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 在行车作用下，将加速车辙的发生。 3、合适的沥青等级和用量 夏季温度高、高温持续时间长、 重载交通、弯道或上坡路段等，应选用 高质量、高粘度、含蜡量及软化点低的 A 级石油沥青，性能可靠的改性沥青更 佳。一般来讲低标号沥青混合料比高标 号沥青混合料的高温性能要好，沥青用 量略低于设计用量有利于沥青混合料高 温性能的提高。但就沥青对混合料的高 温性能的影晌来讲，其含量可能比沥青 本身特性的影响还重要。对于细粒式或 中粒式密级配的混合料，适当减少沥青 用量有利于抵抗车辙产生。但对于粗粒 式或开级配沥青混合料来说，不能简单 的采用减少沥青用量来改善抵抗车辙性 能，同时应综合考虑级配、集料与沥青 的粘结力、混合料的空隙率等。 4、良好的级配设计 良好的级配设计对沥青混合料的 高温性能有着至关重要的影响，目前骨 架密实型结构的高温性能较好，被越来 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 越多地采用。在沥青混合料设计时，适 度的调整级配曲线，增加粗集料用量， 同时严格控制关键筛孔的通过率，有利 于提高混合料的高温稳定性。在进行生 产配合比设计时，在以目标配合比为依 据的基础上，严格控制冷料仓和热料仓 的配合比，防止生产过程中产生较大的 变异。 5、施工过程质量控制 施工过程质量控制主要包括混合 料的拌制、运输、摊铺、碾压等环节， 由于各环节紧凑、控制的重点较多，因 此控制难度也较大。在实际施工过程中， 一般分为前场控制和后场控制，通过前 后场结合来控制运输过程，在一定程度 上取了较好的实践效果。但后场控制仍 须加强，在生产过程，应重点抽查热料 仓中 0.075mm 的通过率，同时，雨季 施工还应加强对热料仓集料含水量的检 测。对于集料和沥青的加热温度也应加 强控制，防止沥青加热过高或过低问题。 在某条高速公路大修项目中，采用了许 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 多办法进行生产过程控制，纠正了许多 施工中存在的问题，也取得较好的效果。 6、确保结构层连续受力 我国沥青路面设计采用的弹性层 状体系是严格按照层间连续的假定进行 设计计算的，如果由于层间污染使沥青 层不能成为一个整体，将导致沥青路面 的受力状态发生质的变化。为保证沥青 层之间以及沥青层与基层的连接，确保 符合设计时的受力条件，提高抗车辙能 力，必须确保层间粘结，现行规范对此 单独作出说明，足以见其重要性。因此， 在工程实施中应合理安排施工工序，尽 量避免交叉施工产生的污染。 7、对待弯道及纵坡的考虑 对高速公路沥青路面大量的车辙 调查发现，在长大弯道及纵坡较陡的路 段，重载集成的渠化交通作用下，其车 辙的形成要较一般路段形成的早，且较 严重。因偏压和减速的作用，对于同一 点的荷载作用增大或时间延长，处于粘 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 弹性状态的沥青混合料的蠕变量也就越 大。因此，对于重车较多的长大弯道或 纵坡较陡的路段，尤其是在夏季高温地 区应尽量少设置。如处于多方面考虑无 法避免，亦应考虑合理措施进行预防， 如采用水泥混凝土路面、或增加特殊设 计的重载车车道等，在目前很多高速公 路也确实在这样做着。 8、在交通管理方面的考虑 对于刚摊铺完成的沥青路面，在 混合料内部温度没有降低之前，应严禁 施工车辆尤其是重载车通行。对于已通 车的高速公路，如交通量在缓慢增加的 情况下，经过一定时间的老化，则路面 出现车辙相对较为轻微；如刚开通即出 现较大的交通量，尤其是重载车较多， 则出现的车辙相对较为严重。因此夏季 高温时，可通过给路面洒水降温，以减 少车辙；或在交通管制方面采取一定的 措施，如高温时段限制重载车通行等措 施。 影响沥青路面产生车辙的因素很 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 多，当多种因素结合在一起就会产生综 合影响。目前许多在建高速公路仍在遵 循着“模糊的准确胜过精确的错误” 的路 线，但如果切实提高路面的抗车辙能力， 又不损其它方面性能，仍须继续深入研 究。控制沥青路面车辙，不能片面扩大 化，也不能在原地打转，笔者认为仍然 有一些想法可以继续去探索： 1、目前现场工地试验