張守城

（武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430023）

武漢城市道路交叉口車轍處治方案研究

張守城

（武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430023）

分析了武漢市城市道路交叉口路面車轍成因，既有客觀因素，如行車荷載、自然環(huán)境、材料特性，還有主觀因素，如設(shè)計施工、養(yǎng)護管理等。結(jié)合交叉口路面的車轍成因特點和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，劃定了交叉口車轍處治范圍，提出了雙層改性和添加抗車轍劑的路面結(jié)構(gòu)，輔以降溫、標線移位等措施延緩交叉口路面車轍。

城市道路、交叉口、車轍

1　背　景

近年來，城市道路無論從數(shù)量上還是從質(zhì)量上都有了質(zhì)的飛躍。但是隨著這些道路的投入使用，新的問題接踵而至，道路交叉口質(zhì)量問題顯得尤為突出。交叉口是城市交通的樞紐位置，車輛、行人大量匯聚，車輛頻繁啟停，而交叉路口增加車道，減小車道寬度進一步加劇了交通渠化程度，這些因素使得交叉口瀝青路面出現(xiàn)了不同程度車轍，以及由車轍引發(fā)的波浪、擁包、疲勞開裂等病害。

武漢市自2003年實施“白改黑”以來，城市道路中大量采用瀝青混凝土路面，提高了道路行駛舒適性，但由于瀝青材料抗車轍性能和抗剪切性能較差，部分路段出現(xiàn)了較為嚴重的車轍、波浪、擁包、開裂等病害。

2　成因分析

車轍產(chǎn)生的原因是多方面的，既有客觀因素，如行車荷載、自然環(huán)境、材料特性，還有主觀因素，如設(shè)計施工、養(yǎng)護管理等。

2.1行車荷載的影響

車輛軸重、輪胎胎壓、車速、車輛頻繁啟停都使得路面處于復(fù)雜的受力狀態(tài)，研究[1]證實，車轍軸重和胎壓對路面結(jié)構(gòu)的影響呈指數(shù)級增加，在同等軸重條件下，當車速低于20 km/h時，車輛產(chǎn)生的縱橫向應(yīng)變較車速60 km/h時增加80%以上，車輛啟停時產(chǎn)生的剪切應(yīng)力可達到豎向應(yīng)力的0.7～0.8倍。城市道路交叉口及公交車站，正好處在車速較低、車輛頻繁啟停的路段，極易產(chǎn)生車轍、擁包、開裂等質(zhì)量問題。

據(jù)武漢市交通年報數(shù)據(jù)[2]，2014年武漢市主城區(qū)平均車速為21 km/h，且近幾年主城區(qū)平均車速呈下降趨勢。大量車輛低速行駛，導(dǎo)致瀝青路面內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變大幅度增加，對交叉口路面質(zhì)量造成了嚴重的損害。

2.2自然環(huán)境的影響

瀝青及瀝青混凝土均屬于溫度敏感性材料，隨著溫度的升高，抵抗變形的能力減弱。武漢市是全國知名的火爐城市，夏季氣溫高且持續(xù)時間長，路面最高溫度可達60℃以上，而普通瀝青軟化點不到50℃，導(dǎo)致瀝青軟化，嚴重削弱瀝青路面的抗車轍性能。

2.3材料特性的影響

瀝青膠結(jié)料是瀝青混凝土的粘結(jié)材料，其提供了瀝青路面40%的抗車轍性能，采用性能優(yōu)異的改性瀝青能夠提供瀝青路面的抗車轍性能。集料提供了瀝青混凝土的骨架，其提供了瀝青路面的60%的抗車轍性能，采用性能指標高的集料，設(shè)計合理的集料級配能夠大幅提高瀝青路面的抗車轍性能。

武漢市現(xiàn)有路面大多是上面層采用改性瀝青混合料，而路面車轍多發(fā)生在中面層，導(dǎo)致現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)整體抗車轍性能不足。

2.4設(shè)計方面的因素

瀝青路面交叉口、公交車站等路段，由于其受力較一般路段更為復(fù)雜，但是武漢市早期瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時均與正常路段采用同一方案，導(dǎo)致交叉口、公交車站等路段較早的出現(xiàn)車轍。

2.5施工質(zhì)量的影響

瀝青路面施工質(zhì)量好壞直接影響瀝青混凝土路面性能，瀝青混合料級配設(shè)計不合理、攤鋪溫度過低、壓實度不足等都會導(dǎo)致瀝青混合料高溫抗車轍性能和抗剪切變形能力下降。

2.6養(yǎng)護管理的影響

瀝青路面車轍是一種累積變形，其產(chǎn)生需要一個過程，當路面出現(xiàn)車轍時，應(yīng)該根據(jù)車轍深度采取養(yǎng)護措施，及時封閉路面裂縫、修補車轍，可以防止車轍繼續(xù)擴大加深。

瀝青路面設(shè)計壽命15 a，一般5～8 a左右需要進行一次大中修工程改善路面狀況，某路段建成通車逾十年未進行大中修改造，交叉口路面最大車轍深度高達80 mm。

3　交叉口車轍處治范圍

車輛剎車、停車多發(fā)生在交叉口進口一定長度范圍內(nèi)，這一區(qū)域的車轍病害也是相對嚴重的。據(jù)此，車轍處理范圍涵蓋進口道漸變段及展寬段范圍、漸變段外30 m范圍以及出口道30 m范圍，見圖1。

圖1　交叉口路面車轍處治范圍

4　交叉口瀝青混合料技術(shù)要求

《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范》[3]中規(guī)定，對于交叉口進口道和公交車停靠站路段瀝青混合料，應(yīng)提高一個交通等級進行設(shè)計，對于1-3區(qū)，特重交通等級上、中面層動穩(wěn)定度要求不小于5 000次/mm，重交通等級上、中面層動穩(wěn)定度要求不小于3 000 次/mm。湖北省地方標準[4]對于特重交通或抗車轍性能要求較高的路段，瀝青混合料應(yīng)滿足表1的指標要求。

表1　抗車轍瀝青混合料技術(shù)要求

5　交叉口路面處治方案

規(guī)范對交叉口路面上、中面層瀝青混合料提出了更高的抗車轍性能要求，根據(jù)現(xiàn)有的瀝青混合料基本性能，重交通和特重交通等級道路交叉口路面應(yīng)采用抗車轍技術(shù)措施。

國內(nèi)外抗車轍技術(shù)大體分為三類：（1）提高瀝青膠結(jié)料高溫性能，如采用高性能改性瀝青、高模量瀝青[5]等；（2）提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，如采用SMA混合料、瀝青混合料中摻加抗車轍劑[6，7]等；（3）改變路面結(jié)構(gòu)設(shè)計組合，如采用水泥混凝土路面、半柔性路面[8]、復(fù)合式路面[8]等。

以上技術(shù)措施都是處治交叉口路面車轍的成功案例，但具體處治方案還需要考慮施工便利性、整體美觀性、技術(shù)成熟度，綜合來看摻加抗車轍劑更適合大規(guī)模推廣使用，優(yōu)點在于技術(shù)成熟度高、不改變混合料類型施工更便利，推薦采用圖2交叉口路面組合結(jié)構(gòu)。

圖2　交叉口路面結(jié)構(gòu)組合方案

適用于新建工程時，基層結(jié)構(gòu)厚度由計算確定，適用于改建工程時，基層采用水泥混凝土進行處治，在交叉口形成復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，面層是否摻加抗車轍劑根據(jù)交通特點取用，建議重交通以上等級均摻加抗車轍劑，中低交通量時可不摻加或僅上面層添加抗車轍劑。

6　其它交叉口車轍改善措施

6.1降溫減少路面高溫車轍

武漢市夏季高溫季節(jié)長，對瀝青路面抗車轍性能產(chǎn)生不利影響，可借鑒其他城市的經(jīng)驗，控制夏季灑水時機，降低瀝青路面表面和內(nèi)部溫度，減緩高溫車轍發(fā)生。

近年來又發(fā)展了一種瀝青路面反射涂層，可降低瀝青層內(nèi)部溫度，從而減少高溫車轍發(fā)生。

6.2標線移位避免渠化車轍

利用標線約束車輛行駛軌跡的原理，條件允許時，在適當?shù)臅r機改變路面標線的位置，主動影響車輛行駛軌跡，減緩渠化交通對路面車轍深度的影響。

6.3改善城區(qū)道路交通狀況

武漢市交叉口路面車轍問題與交通荷載水平、車速、頻繁剎車密切相關(guān)，建議提升智能化交通水平，減少擁堵，合理設(shè)置主次干路紅綠燈間距，減少車輛頻繁啟停，從而有效預(yù)防交叉口路面車轍、開裂等質(zhì)量問題。

7　結(jié)論

（1）交叉口路面較正常路段受力更為復(fù)雜，因此其路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)單獨考慮。

（2）根據(jù)交叉口路面受力特點和車轍產(chǎn)生位置，劃定了交叉口路面處治范圍，處治長度與道路等級有關(guān)。

（3）綜合比較來看，雙層改性+抗車轍劑的抗車轍技術(shù)措施更利于大范圍推廣使用。

（4）交叉口路面車轍產(chǎn)生的原因是多方面的，除了改善路面結(jié)構(gòu)本身抗車轍性能外，有必要輔以降溫、標線移位、提速等其它措施延緩車轍的發(fā)生。

[1]肖川,邱延峻,黃兵.基于車輛加載試驗的瀝青路面動力響應(yīng)分析[J].公路交通科技,2014,31(12):12-18.

[2]武漢市國土和資源規(guī)劃局,武漢市交通發(fā)展戰(zhàn)略研究院.2015年武漢市交通發(fā)展年度報告[R].2015.

[3]CJJ 169-2012,城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范[S].

[4]DB42/T 344-2013,城鎮(zhèn)道路瀝青路面施工技術(shù)及驗收規(guī)程[S].

[5]陸露,王鵬.高模量瀝青在路面交叉口車轍防治中的應(yīng)用研究[J].道路工程,2013(23):39-41.

[6]郝培文,李天降,高立鑫.抗車轍劑對BRT停車段路面抗剪性能分析[J].鐵道勘測與設(shè)計,2009(6):29-33.

[7]徐慶平.南京城市道路交叉口瀝青路面車轍成因與對策分析[J].道路與交通工程,2012,30(5):27-32.

[8]張慧敏,顧啟英.大容量快速公交系統(tǒng)（BRT）路面結(jié)構(gòu)組合方案研究[J].城市道橋與防洪,2008,(7):6-9.

U412.35

B

1009-7716（2016）10-0029-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.10.010

2016-06-27

武漢城建科研計劃項目（201512）

張守城（1981-），男，湖北黃梅人，高級工程師，從事市政工程的研究和檢測工作。