浅析高速公路沥青路面出现早期车辙现象的原因

浅析高速公路沥青路面出现早期车辙现象的原因

孟永红1闫聚杰2

1.山东华潍工程监理咨询中心潍坊261000；2.中建八局第四建设有限公司青岛266000

摘要：本文详细分析了高速公路沥青路面出现早期车辙现象的种种可能原因，并提出了在沥青混凝土配合比设计、沥青路面材料选择、沥青路面施工过程中为减少沥青路面早期车辙应该注意的问题，以及减轻沥青路面早期车辙的一些措施。

关键词：沥青路面早期车辙产生原因注意问题措施

一、引言

目前，我国建成通车的高速公路沥青面层在通车后不久，往往在二年左右大多数都会产生或多或少、或深或浅的车辙和拥包，这些车辙和拥包主要产生在行车道上，车辙是在行车的轮迹带内产生的均匀或不均匀的下陷。它对路面纵向平整度没有明显影响，但当车辆在行驶过程中，稍稍偏离行车方向时就会引起车辆左右晃动，带来乘坐不舒适的感觉。当车辙的深度足以在轮迹带内存水，快速行驶其上的车辆就可能发生水漂，在寒冷季节，积水可能结冰，使路面的抗滑能力大大降低，给行车带来安全隐患。过深的车辙轻则影响行车的舒适性，降低路面的服务水平，重则影响行车安全。而且车辙超过一定深度，路面就容易破坏。因此，减少和延缓车辙的产生，有必要对车辙的产生机理加以总结研究，以期减少和延缓早期车辙的产生，延长高等级公路沥青面层的服务年限，节约维修费用。

二、车辙的产生机理分析

就我国普遍采用的半刚性基层而言，近年来半刚性基层施工拌和工艺普遍采用性能较好的稳定土拌和机厂拌。稳定土拌和机对混合料的级配控制、水泥剂量控制、含水量控制都达到了一定水平，实事求是的说，对于稳定土而言拌和关键控制点处于可控范围内，混合料的均匀度控制的较好；摊铺工艺采用稳定土一次摊铺成型，克服了平地机摊铺反复找平带来的水分散失、离析、薄层找补、成型慢的缺点。施工质量达到要求的半刚性基层实测弯沉值很小，不会产生压缩永久变形，所以在质量符合要求的半刚性基层上铺筑的沥青面层是产生早期车辙的根源所在。在沥青面层上产生的早期车辙主要由两部分组成：

1、沥青混合料的压实形变

主要由于沥青混凝土路面的竣工后的现场空隙率较大，在开放交通后，在行车荷载的反复作用下逐渐产生的压密形变。

2、沥青混合料的剪切形变

主要由沥青混合料的高温稳定性不足，在高温气候条件下不能抵抗重载货车的反复作用而产生较大的剪切形变。

三、早期车辙产生原因的具体分析

（一）、路用建筑材料的原因

1、沥青材料：常规的进厂检验手段不能检测到沥青质量的所有性能，如沥青含腊量，这就容易给不法分子钻空子，以次充好，造成沥青品质的不稳定，给最终成型的沥青路面带来质量隐患。另外在沥青路面设计阶段沥青标号的选择也是非常重要的工作，如果选择不当，也会产生严重的后果。

2、矿质混合料：

1）、落后原始的矿料开采：国内正规的采石企业极少，且大多数都是个体经营，规模小、开采技术落后，根本没有材料技术人员，完全凭经验开采，缺乏对片石材质的有效监控。再加上材料本身的不均匀性、变异性大，导致片石的质量得不到保证。2）、重视碎石质量忽视细集料的质量：我们知道沥青混凝土形成骨架的是粗骨料，而填充骨料间隙的就是细集料和填料。因而在沥青面层混合料中实际使用的细集料是天然砂和石屑。

a、天然砂：在沥青混合料中使用天然砂会影响沥青混合料强度，用量越多，对混合料的强度影响就越显著，有文献表明，天然砂用量每增加1%，沥青混凝土的抗压强度就会降低1%。大量使用天然砂会使沥青混凝土的抗车辙能力显著降低，容易产生早期车辙。

b、石屑：石屑就是生产碎石时从片石上碰碎的边角料，是片石破碎后经筛分后，剩余的小于4.75mm的部分，石屑的表面粗糙、多棱角，但是针片状颗粒含量高，0.075mm以下的粉尘含量较高，一般达10%以上，石屑中的针片状颗粒在压实过程、行车荷载的作用下会进一步破碎，混凝土中产生没有沥青包裹的破碎面，降低沥青混凝土的水稳定性。

（二）、沥青配合比设计的原因

1、马歇尔试验法的局限性：如没有对混合料级配的选择过程，只是一味追求混合料的级配尽量接近中值，实际上，由于各个地方料源的材料性质及材料的加工特性是不相同的，各个地方的材料的合成级配不可能完全符合规范要求的级配中值。各个地方材料的合成级配有各个地方的特点。处于级配中值的混合料也不一定是最强的结构，笔者认为马歇尔试验法只是获取针对某一确定级配混合料最佳沥青用量的手段，众多的学者研究表明，马歇尔试验的技术指标如稳定度、流值不能反映沥青混合料的抗剪强度，与路面的破坏如车辙、疲劳、低温开裂并没有很好的相关性，可以说马歇尔试验方法并不能预防沥青路面的早期破坏。

2、马歇尔试验试件的成型温度对沥青混合料配合比设计的影响：众所周知，沥青混合料的性状对温度非常敏感，因此各国在规范中都严格规定沥青混合料配合比设计试件的成型温度范围，有些技术人员对沥青的温度敏感性重视度不够，在进行配合比设计过程中，不能很好的控制试件成型各阶段温度控制点。

3、重视目标配合比设计而轻视生产配合比设计：一个设计合理的沥青混合料配合比，是建立在符合设计要求，综合考虑到交通量、交通形式、环境、气候因素兼顾；沥青路面各方面的使用性能，并有所侧重的基础之上的。因此施工单位的试验技术人员一定要掌握常用沥青混合料拌和机的机械性能，熟悉拟用沥青混合料拌和机的特点，在正式生产之前，作大量的试验工作，如选择合适的筛孔尺寸、测定冷料比例等等。力求原原本本地把目标配合比转化为生产配合比，不能仅凭有限的试验得到的试验数据指导大面积的施工生产。

4、沥青混凝土设计空隙率：沥青混凝土的空隙率对沥青混凝土面层的使用性能和使用寿命都有很大的影响。设计的空隙率不能过小，也不能过大，沥青混凝土设计的空隙率过小，面层的高温稳定性差，容易产生辙槽和推挤现象；也容易导致面层泛油，使路面抗滑性能显著降低。沥青混凝土设计的空隙率过大，降水容易透入结构层中，使沥青混凝土路面产生各种各样的水破坏；也使空气容易进入结构层中，使沥青容易氧化变脆，从而导致沥青混凝土容易产生裂缝和松散，直接影响沥青混凝土路面的使用寿命。

（三）、施工工艺、施工过程控制原因

1、施工设备：

各个单位使用的拌和设备、运输设备、摊铺碾压设备常常是各不相同的，而且技术状况也不相同，机械设备的技术性能的变化也会使最终成型的沥青混凝土的技术性能发生变化。或配备的机械设备不能满足高等级公路的施工需要，直接影响路面施工质量。

2、工艺流程控制

（1）、进场材料控制：许多施工单位的材料管理和检验尚缺乏有效的措施和监控手段，对沥青及其他地材进行必要的进场检验后，不能进行科学的保存管理，例如，沥青的保管，不同标号的沥青要分别存放，不能混杂，其储存温度在施工期不高于170℃不低于150℃，长期存放时应在80℃-90℃以下。

（2）、混合料拌和工艺控制：拌和工艺控制的重点是拌和温度控制、级配、沥青用量的控制，施工单位虽然对上述控制要点很清楚，却不能进行有效的控制，因为混合料生产和生产过程控制有管理的空白点，生产人员认为质量控制是试验人员的事，只关心产量。试验人员认为他们进行了规范要求的检测项目，就已经完成了质量控制工作。混合料温度波动、级配波动、沥青含量波动不能得到有效控制，最终影响混凝土的成品质量。

（3）、混合料运输及摊铺控制：运输是容易让人忽略的环节，往往得不到重视。如忽视运输过程中混合料的离析，为防止沥青混合料与车厢粘结，涂抹过多的柴油而损害混合料的质量，运输过程不覆盖，对混合料的温度保持不重视等。这都将给混合料的质量带来不利影响。因此在摊铺工艺控制中防止各种类型的离析是控制重点。

（4）、沥青混合料的压实控制：满足结构要求的沥青路面的耐用性能受两个主要指标影响，即混合料的设计和压实。设计完美的混合料如果缺少充分的压实，就不能保障良好的路面寿命，从而降低路面的使用性能。

（5）、施工过程中温度控制：沥青混合料的拌制、运输、摊铺、碾压

的每一个环节都是特别强调温度控制，这是质量控制的首要因素。温度控制贯穿整个施工过程，任何环节对温度失去控制，都将给最终的混凝土质量带来显著影响。温度控制的重点是首先控制各工艺流程温度控制点的温度符合规范要求，其次是力求温度控制的均匀性，防止温度离析。施工各环节温度满足规范要求，温度控制均匀，混合料的各种性能就不会产生太大的变化，混凝土的技术性能将得以保证。

3、质量检验

建立了质量检验制度，施工规范也都规定了检验内容和检验方法，但是在高等级公路的施工过程中，质量检验工作存在一些问题。

（1）、检验人员的数量不足、素质不高：随着我国公路建设规模的扩大，多数施工企业的施工规模也在不断扩大，相应的质量检验人员的数量增加速度跟不上施工生产规模增长速度，造成施工单位试验人员数量配备不足。多数试验人员的技术水平不高，缺乏高水平的试验技术人员。使施工单位不能有效的进行质量控制，给工程质量带来隐患。

（2）、检验数据存在虚假现象：由于种种原因，建设单位、监理单位、施工单位对检验数据异常敏感。都不希望出现不合格的数据，导致某些检验数据不真实。当某些路段出现质量问题时，从检验数据上查找不出原因，因为检验数据都很好，不但全部达到要求，而且很多数据都达到超标准要求。笔者认为，克服这种现象，需要各方面的努力。

4、施工管理

加强管理对提高路面质量有着重大意义，施工管理贯穿在材料进场和生产过程的各个环节。在施工过程中存在管理原因影响质量的因素。

（1）、施工管理、生产人员缺乏全面质量管理意识。质量控制是贯穿整个生产过程的，实际施工过程中常常出现施工人员只管生产，对出现的质量隐患没有应有的重视，认为质量控制是技术人员的事，质量控制在生产过程中常出现空白点，给路面质量带来隐患。

（2）施工管理经验不足，由于许多施工单位在以往的施工中主要从事二级以下的公路施工，对高等级公路的施工技术接触少，因而缺乏高等级公路施工经验。在进行高等级公路施工时不能进行科学、有效的施工管理，影响工程质量。

（四）、超载对早期车辙的影响。公路上行驶的大货车绝大多数都是超载行驶，超载100%，甚至超载200%。这些大货车的轮胎接地压力很大；还有一些不为人们所关注的是小型货车的超载，因为其轮胎接地面积小对路面的也压力很大。这些货车的容许载重轻重程度不同的超出路面设计容许承载要求，是路面的早期损坏的主要因素。

四、减少早期车辙产生的措施

1完善和提高沥青混凝土结构设计水平。

2规范集料生产，制定集料生产的工业标准。

3科学合理因地制宜进行混合料配合比设计，确保设计参数真实可靠。

4加强施工过程的质量控制，提高施工企业全面质量管理水平。

5提高压实标准、改变目前的采用马歇尔标准密度控制压实度的方法。

6对超载的治理要上升到政府高度，不能单靠某个部门来解决问题。

7采用改性沥青混凝土。

参考文献

1、高速公路沥青路面早期破坏现象及预防．人民交通出版社,

2、沥青路面结构行为理论．同济大学出版社．

3、沥青路面．人民交通出版社．

4、沥青路面工程手册．人民交通出版社．

5、公路沥青路面施工．人民交通出版社．

6、中华人民共和国行业标准．公路沥青路面施工技术规范（JTGF40—2004）．