高等级公路路面车辙病害分析及处理措施

高等级公路路面车辙病害分析及处理措施

马新媛

马新媛

菏泽市公路管理局开发区分局山东菏泽274000

摘要：本文针对高等级公路路面车辙病害分析及处理措施，结合理论实践，在简要阐述车辙类型和发生层位的基础上，分析了车辙病害产生的原因，并提出相应的处理措施。得出合理选择路面材料、合理设置路面结构、加强施工质量控制是抑制高等级公路路面车辙病害发生主要途径的结论，希望对提高高等级公路路面施工寿命和确保车辆行驶的安全性有一定参考。

关键词：高等级公路路面；车辙病害；层位；路面材料；路面结构

引言：近年来，我国路网建设不断发展，到2017年3月，中国高等级公路通车总里程达到125373公里。但随着高等级公路使用年限的增加，重载超载现象频繁发生，车辙病害愈发严重。发展至今已经成为高等级公路主要的病害类型。一旦发生车辙病害，不但会大幅度降低行车的舒适性和安全性，而且也降低了公路的使用寿命。在这样的基础上，开展高等级公路路面车辙病害分析及处理措施的研究就显得尤为重要。

1高等级公路路面车辙类型

总体而言，高等级公路路面车辙可分为两大类型，一类是荷载超过路面的最大强度，导致沥青层面以下各结构层发生永久变形，被称之为结构性车辙。另一类沥青混凝土发生流动变形，在高温条件下，车轮反复碾压，使得公路路面荷载应力超过沥青混合料极限稳定度，并且此种流动变形会不但累积，从而形成车辙病害，被称之为流动性车辙。针对高等级公路，国外以车辙深度10mm、13mm、15mm作为临界值，当超过固定深度时，就必须进行维护。我国高等级公路路面的分类等级为：0～25mm为轻车辙，25mm以上为重车辙。在《公路沥青路面养护技术规范》中明确规定【1】，高等级公路路面车辙病害养护标准为15mm，当车辙深度小于8mm时，并不会对车辆行驶造成不适感；当车辙深度在8～10mm时属于车辙的形成的初始阶段；10～20mm车辙病害的发展阶段；20mm以上是车辙病害的破坏阶段。

2高等级公路路面病害发生的层位

相关部门调查结果显示，在高等级公路路面车辙位置处取芯厚度和设计值之间存在较大差距，在公路路面的表层、中层、下层均发现了不同程度的流动变形。在进行沥青混合料剪切试验时发现，当轴载从10t，逐步增加到13t、15t、18t时，剪切力分布范围从公路路面下3～5cm，增加到3～7cm、3～9cm、3～11cm。

剪应力是导致失稳型车辙发生的主要原因，随着轴载力不断增加，剪应力逐步由公路路面表层向中层转移，使得车辙深度进一步增加，因此，公路路面中层更加容易产生车辙，然后是表明，其次是下层。

3产生车辙病害的主要原因

影响高等级公路路面车辙病害深浅的在因素有：路面结构特性和沥青混凝土自身等内在因素，以及气候、车流量、交通组成等外在因素。

3.1外因

第一，近年来，受到全球气候不断变化的影响，夏季温度持续增长，且支持时间也在增加。

第二，超重超载现象频繁发生，导致新开通的高等级公路路面在开通不久后就会发生严重变形，不断降低了高等级公路的使用年限，而且维护费用也在大幅度提升。

第三，路面维护都使得原本单行车道逆向行驶，大量载重车辆的行驶速度大幅降低，不足正常行驶车市的50%，使得车辆荷载车成本延长，公路路面变形也越来越快。

3.2内因

高等级公路路面的强度取决于沥青混凝土混合料的内摩擦角和粘结力，可用公式：来阐述矿料及沥青对路面抗剪力强度的影响。此公式中，表示沥青混凝土的抗剪力强度；c表示混合料的粘结力。影响因素包括：沥青的性质及用量；表示混合料所承受的正应力；表示内摩擦角，影响因素包括：混合料中集料的颗粒形状、砂含量、沥青用量等【2】。

当抗剪力强度不足，在高温季节，在车辆荷载的作用下，沥青混凝土混合料就会发生侧向移动，从而形成车辙。车辆重量越大，对地面的压力就越大，形成车辙病害也就越严重。

4高等级公路路面车辙病害处理措施

4.1选择合理的路面施工材料

在高等级公路路栏摊铺时，为避免发生车辙病害，必须严格控制施工材料的质量。比如：在选择粗集料时，尽量选择人工破碎砾石，其形状要尽量接近立方体；在选择细集料时，要尽量选择质地坚硬，粘附性能优良的碱性集料。在选择沥青时可以选择BRA沥青。和前提沥青相比，BRA沥青具有含氮量高、粘度大、抗氧化性能强的优势。某高等级公里路面在施工中应用了此类沥青，此公路上每天车流量为50万，其中30%～35%为重型货车，投入使用5年内没有发生明显的车辙现象，具有极强的路用性能。而且具有很强节能性、经济性，值得大范围推广应用。

4.2合理设置公路路面结构

在设置公路路面结构层是，可选择SMA作为面层，确保公路路面层可形成比较稳定的嵌挤结构，提升路面高温稳定性和抗车辙病害的能力。在结构层设计时，根据各结构层功能和厚度的实际情况，面层结构宜采用4cm厚细粒式改性沥青混混凝土面层+6cm厚中粒式沥青混凝土中面层+5cm厚热拌粗粒式沥青碎石下面层的结构组合模式。通过这样的结构设计，表层可满足抗滑、耐磨、防水、平整度高的要求，中层和下层可充分发挥承重层的功能。而且还能控制低温缩裂现象发生，热拌粗粒式沥青碎石除了具有承重的作用，还具有联结层的功能，有利于提升沥青路面和半刚性基层的粘接力。

4.3加强施工质量控制力度

在高等级公路路面施工中，要严格按照施工规范要求进行施工，控制沥青混凝土混合料到达施工现场的温度和压实效果。如果温度过低，则会增加碾压的难度，而温度过高，则会加速沥青老化速度，降低粘附性。并且在碾压时要严格控制碾压时间，压路机紧跟摊铺机作业，以确保现场压实度，提升路面抗车辙病害的能力【3】。

在碾压过程中，为避免沥青混合料发生压碎现象，可采用以下措施来处理：

第一，在选择石料时，尽量选择针片状含量小，压碎值小的石料，针片状石料的总含量不能超过10%，压碎值控制在24以下。

第二，合理改善碾压工艺，如果在碾压中发现石料有压碎的迹象，则要尽量采用轮胎式压路机进行搓揉碾压。

第三，加强石料压碎检查力度，当终压完成以后，在沥青混凝土还没有冷却的前提下，可进行局部揭开检查，发现压碎现象，及时扎到原因，并制定相应的解决措施，从而根本上提升高等级公路路面施工质量，降低后期使用时发生车辙病害的概率。

4.4合理控制交通和环境

当夏季温度较高时，可适当封闭部分路段的货车交通，并加强对超重超载车辆的检查力度，同时加强车辆行驶速度低限控制，在高等级公路路面上行驶的车辆最低车速不能低于50km/h，降低车辆荷载对公路路面作用时间，减轻车辙病害程度。

5、结束语

综上所述，本文结合理论实践，分析了高等级公路路面车辙病害和处理措施。分析结果表明，随着我国公路事业快速发展，车辙病害处理方法和工艺不断完善。在高等级公路新建和维护中，要突破传统思维的束缚，积极引进先进的技术、材料、工艺，并加强质量控制，才能有效降低路面车辙病害，提升高等级公路使用年限和车辆行驶的安全性。

参考文献：

[1]张冰清.玉元高速公路元江段车辙产生的原因及处理措施[J].筑路机械与施工机械化，2018，35（01）：62-66.

[2]朱宇翔，李春.高速公路沥青混凝土路面车辙病害防治[J].交通世界，2017（32）：59-60.

[3]牛凯浓.高速公路路面病害原因及处理方法[J].交通世界，2017（28）：34-35.