高速公路路面車轍成因與防治措施

韓紅亮

中交國通公路工程技術(shù)有限公司，河南 南陽 473000

在公路施工中，出現(xiàn)車轍較明顯的是二級公路以上的并實(shí)行渠化交通的公路瀝青路面，流動(dòng)變形就是在平交路口、汽車經(jīng)常制動(dòng)、啟動(dòng)極易停車經(jīng)常擁堵的現(xiàn)象。而對于高速和一級公路行駛車輛實(shí)行嚴(yán)格的渠化變通以后，有關(guān)車轍病害問題越顯突出。

1 車轍的成因

車轍問題已經(jīng)逐漸成為我國瀝青路面破壞的重要問題，這種病害現(xiàn)象不僅對行車舒適度造成一定影響，而且對于交通安全也構(gòu)成一定威脅，如在車輛變換操作路道時(shí)，車轍內(nèi)積水及產(chǎn)生高速行車水漂或結(jié)冰，另外就是氣候的影響，例如在惡劣的氣候條件下造成制動(dòng)距離不足。

1.1 車轍的分類

在正常情況下，瀝青路面的車轍有3種類型：

1）結(jié)構(gòu)性車轍

由于荷載作用超出了路面的承受力，會(huì)造成瀝青面層以下的包括路基在內(nèi)的結(jié)構(gòu)發(fā)生永久性的變形，這種現(xiàn)象叫做結(jié)構(gòu)性車轍。這種車轍現(xiàn)象的特點(diǎn)是：寬度大，兩側(cè)無明顯的隆起顯像，V字形橫斷面。

2）失穩(wěn)性車轍

另外還有一種車轍叫做瀝青混合料的流動(dòng)性或失穩(wěn)性車轍，即在高溫條件影響下，車輪反復(fù)作用，使荷載能力超出瀝青混合料的穩(wěn)定極限所導(dǎo)致的現(xiàn)象。損壞時(shí)容易使車輪對應(yīng)的路面部位下凹，車輪作用的路面兩側(cè)容易產(chǎn)生隆起現(xiàn)象。在彎道處還明顯向外推擠，使車道線與停車線容易變成彎曲的曲線，造成交通事故的發(fā)生。毫無疑問，這部分的車轍主要表現(xiàn)為于瀝青混合料流動(dòng)的特性。這種車轍現(xiàn)象主要發(fā)生在上坡路段和交叉口附近，因?yàn)檫@段里面的車速慢、輪胎接地發(fā)生的橫向應(yīng)力較大，對主要行駛雙輪車的路段，車轍斷面成w形，對行駛寬幅單輪車的路段，車轍成非對稱形狀。

3）磨損性車轍

磨損性車轍在我國的發(fā)生現(xiàn)象是比較少的，幾乎可以說從來沒有發(fā)生過，由于我國的基層基本上都是半剛性基層，而車轍基本上都屬于瀝青混合料的流動(dòng)性車轍，目前，針對這一車轍還沒有研究出有效的解決方法，只能通過采用新材料和改造再生材料來對付和防止磨損性車轍現(xiàn)象的產(chǎn)生。

還有一種現(xiàn)象，在我國發(fā)生的頻率較高，而在國外卻很少出現(xiàn)的情況，在我國，由于瀝青面層的壓密性而造成的，有些高速公路在壓實(shí)施工方面沒有使路面的刀片充分的壓實(shí)度，并且過分的追求平整度，待降低溫度后碾壓，都會(huì)造成壓實(shí)度不足致使通車后的第一個(gè)高溫季節(jié)混合料繼續(xù)壓密，在交通車輛的反復(fù)碾壓作用下，空隙率不斷減小，達(dá)到極限的殘余空隙率后才趨于穩(wěn)定。車轍產(chǎn)生的原因是壓密變形導(dǎo)致平整度下降，造成明顯的車轍現(xiàn)象。此車轍也有明顯的特點(diǎn)；兩側(cè)未隆起，有下凹，V字形或w形呈現(xiàn)。這屬于施工不當(dāng)造成的非正常情況下的車轍現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在車轍形成的初期，車道線附近，而對車輪作用次數(shù)較少的部位，產(chǎn)生的變形影響不大。為減少車轍，碾壓的加強(qiáng)時(shí)施工中最重要的一個(gè)過程，不要一味的追求平整度而忽略了對壓實(shí)度的充足，要把孔隙率控制的規(guī)定的范圍內(nèi)。

1.2 車轍產(chǎn)生的原因

瀝青路面的車轍是外因與內(nèi)因共同作用的結(jié)果，一方面是由于在高溫的影響下，加上荷載的反復(fù)作用，時(shí)瀝青混合料黏塑性變形累積的結(jié)果。一般認(rèn)為瀝青對車轍的貢獻(xiàn)率可達(dá)40%，其中主要因素是瀝青的高溫黏度和瀝青用量。占貢獻(xiàn)率60%的非瀝青因素，主要是瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)是原材料、級配和工藝的函數(shù)，骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著關(guān)鍵性作用。

1.2.1 荷載

車輛荷載一次作用下瀝青路面產(chǎn)生的變形可分為3類：彈性的、黏彈性的和黏塑性。形成車轍是由于在渠化交通下，不可恢復(fù)的黏塑性變形和來不及恢復(fù)的黏彈性變形長年累積造成的結(jié)果，因此交通荷載對車轍的影響不但包括大小、作用次數(shù)而且還包括作用的間歇時(shí)間。這也是一個(gè)由靜態(tài)到動(dòng)載的發(fā)展。超載的影響程度與交通量大作用相比，前者對路面的影響程度要更加的不利，如果是軸重超載，作用在路面上的壓力是相當(dāng)大的，而分布在邊緣輪胎的作用力要大于中間的壓力。采取相應(yīng)措施來提高輪胎壓力超載，中心壓力又會(huì)大于邊緣，在交叉路口與停車站所產(chǎn)生的剎車作用力也往往是加劇車轍引發(fā)推移變形的關(guān)鍵原因。

1.2.2 溫度

影響車轍的發(fā)生因素其中也包括溫度，在我國，一般采用的我是7月份的平均溫度來表明影響車轍的溫度值，由于荷載里產(chǎn)生黏彈與黏塑兩部分的黏性變形，而車轍也是由于這些大小不同的黏性變形累及形成的，因此采用平均氣溫較合適，不要以最高溫度來表達(dá)環(huán)境溫度的影響。例如歐洲、美國、日本這些都是與中國地區(qū)在同緯度的地區(qū)，有年溫差較大的特點(diǎn)。在我國不僅華北夏季炎熱，就連東北的溫度也有明顯上升的趨勢。

1.2.3 瀝青

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摻入橡膠、塑料、樹脂三大類添加劑的改性瀝青技術(shù)正進(jìn)入工程應(yīng)用的研究階段，在提高抗車轍方面效果較為顯著。

瀝青用量對瀝青車轍也有著顯著的影響，過多的瀝青用量將在瀝青混合料中形成游離的自由瀝青，黏性流動(dòng)變形在高溫條件下因荷載的作用發(fā)生明顯。

對混合料的配合比也要嚴(yán)格準(zhǔn)確控制，粗、細(xì)集料級配變異過大，表面積的比度不同，就算瀝青的用量控制很高，也難以應(yīng)付用油量的相對波動(dòng)。應(yīng)指出，現(xiàn)行規(guī)范對級配容許誤差過寬。尤其是對礦粉，礦粉用量的慎重，其混合料的比對表面影響也很大。當(dāng)瀝青達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，對瀝青膜的厚度，集料之間的滑動(dòng)變形將因粉膠比造成直接的影響，一般認(rèn)為粉膠比不宜小于1∶12。而礦粉的質(zhì)量瀝青膜的黏結(jié)力存在直接和顯著的影響，因此，在工程建設(shè)中，對配合比的要求必須按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行以此來加足礦粉。

2 高速公路瀝青路面車轍的防治措施

防治高速公路瀝青路面的車轍早期損壞的方法是多樣的，首先我們要從瀝青路面自身來認(rèn)真分析，包括材料從材料、設(shè)計(jì)、施工等方面人手，來提高瀝青混合料的抗車轍性能。有效的防治車轍的措施還必須從根本原因入手，包括高溫的避免、超載的治理、大縱坡的避免等多方面，多管齊下才能出效果。尤為重要的是，要加強(qiáng)“治超”工作。超載問題嚴(yán)重的影響車轍的質(zhì)量，這一問題的解決對車轍現(xiàn)象的避免將會(huì)起到明顯的效果。目前，我國從中央、各級政府到交通公安等部門都加大了對于超載問題的重視并出臺一系列的切實(shí)可行的治超法規(guī)與相關(guān)政策，從而努力使這一現(xiàn)象得到明顯的好轉(zhuǎn)。

高溫屬于自然現(xiàn)象，我們是無法改變的，但是可以針對這一問題提出相應(yīng)的對付措施，國外的一些做法很值得我們借鑒，如在夏季高溫的情況下，對一些高速路段的通行有所控制，尤其是對貨車的限制和重載的通行限制，這對于交通工作不會(huì)造成很大的影響，全年的高溫天氣較少，這種措施所達(dá)到的效果是很好的，另外，可以通過對在高速公路上行駛車輛的速度給予限制，過大和過小的速度會(huì)影響高速公路的交通安全和交通通暢，從而對路面車轍的破壞程度更大，因此，要嚴(yán)格的控制車輛的行駛速度。

3 結(jié)論

綜上所述，以上就是對瀝青路面車轍原因與防治措施的分析，從中我們可以了解到，在高速路面施工過程中，加大對路面質(zhì)量與環(huán)境質(zhì)量的控制勢在必行。瀝青路面的車轍病害對行車的安全性與路面的使用壽命較大的影響，因此，要提高瀝青混合料抗車轍的性能必須首先提高車轍病害的防治技術(shù)。

[1]張毅.陜西省高速公路瀝青路面車轍成因及對策研究[D].長安大學(xué)，2004.

[2]傅珍.超載運(yùn)輸對路面結(jié)構(gòu)的損傷研究[D].長安大學(xué)，2004.