高 莉，尤廣華(.江蘇省交通運輸廳公路局，江蘇 南京 0004； .江蘇東交工程設計顧問有限公司，江蘇 南京 0000)

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江蘇省干線公路交叉口車轍處治方案研究

高 莉1，尤廣華2
(1.江蘇省交通運輸廳公路局，江蘇 南京 210004； 2.江蘇東交工程設計顧問有限公司，江蘇 南京 210000)

為了解決江蘇省干線公路交叉口車轍病害，提高道路服務水平，通過對車轍病害的現場調查，分析交叉口車轍發(fā)生的成因。針對車轍的實際情況，提出適用于處治交叉口車轍的新技術，并通過對工程案例的跟蹤觀測，對其處治的效果進行評價。研究結果表明，灌入式復合路面對于緩解江蘇省干線公路交叉口車轍病害具有很好的效果。

道路工程；干線公路交叉口；車轍病害；灌入式復合路面

0 引 言

車轍是江蘇省干線交叉口最常見的病害，這也是干線公路與高速公路的最大區(qū)別；因為普通干線公路存在著大量的交叉口，重載、超載情況嚴重，交通量巨大，再加上交叉口是普通干線公路上一個特殊路段，存在著車輛匯聚、起停、制動、轉向等復雜情況，故導致交叉口的車轍病害極為常見[1-5]。目前，對于一般路段，車轍問題的處治措施有封層類、罩面類、再生類以及銑刨重鋪等技術，而對于交叉口車轍問題，最常見的是添加抗車轍劑類處治技術，但是每次處治完成一段時間后病害就會再次出現，嚴重影響行車安全和路面服務質量。

國內相關學者對瀝青路面車轍問題做了大量研究：李彥偉在分析車轍形成機理和分類的基礎上，從原材料質量控制、瀝青混合料組成設計、施工質量管理以及路面結構、線形設計和交通環(huán)境治理等方面有針對性地提出了防治車轍的技術措施[6]；楊修志結合京滬高速公路微表處車轍修復施工，介紹微表處配合比設計、材料和設備選用、混合料選型等,重點闡述微表處車轍修復的施工工藝和質量控制措施[7]；范萌等對蘇嘉杭高速公路路面使用現狀及交通量等條件進行了分析，研究了現場熱再生和ECA-10兩種車轍處治方案，并根據應用及觀測結果對2項車轍處治措施效果進行了系統評估[8]；劉慶華等分析了高速公路車轍病害的成因、特征和危害，并簡要介紹了車轍病害的處治方法[9]。本文通過對江蘇省多條干線公路交叉口車轍的現狀調查，分析車轍產生的原因，并提出相應的處治措施，結合工程案例對相關應用效果進行評價。

1 干線公路交叉口車轍病害調查及成因分析

車轍產生的原因可以分為內因(原材料、級配類型、施工質量)和外因(交通條件、氣候條件)2個方面。為了分析江蘇省普通干線公路交叉口車轍形成的原因，本文根據現場調查情況，從交通條件、氣候條件、原材料以及瀝青混合料級配類型等多個方面的進行分析。

1.1 現場調查

(1)車轍病害調查。在本次調查中，選定江陰市的多個交叉口車轍作為調查對象。每個交叉口調查300 m，采用直尺法進行車轍測定，具體如圖1、2所示。該方法具有簡便、準確的特點，能真實客觀地顯示出各個路段的車轍情況。

根據調查顯示，所調查的交叉口路段均出現了不同程度的車轍，而且由于車轍的出現，引發(fā)路面出現裂縫病害等。

(2)交通量調查。江陰地區(qū)隸屬無錫市，夏季炎熱，冬季低溫，全年降雨量大，屬于較典型的溫差大、雨水多的公路建設難點地區(qū)之一；同時作為長三角經濟圈的重要城市，干線公路承載著極大的交通流量。

為了分析研究交通量對車轍病害的影響，分別對江陰市S228國民路交叉口和芙蓉大道長江路交叉口進行了交通量的調查，具體見表1。

表1 各交叉口日交通量 veh

由表1可知，無錫地區(qū)干線公路的交通量比較大，車輛對瀝青路面的作用時間長、頻率高，使瀝青混合料的延遲彈性變形得不到有效恢復，蠕變變形加??；且大量重型或者超載車輛所占比例較高，在交叉口地區(qū)剎車、啟動時會產生更大的剪切力，從而容易產生車轍病害。

1.2 交叉口車轍成因分析

(1)渠化交通。渠化交通是干線公路交叉口的最大特點，這意味著在相同的時間內，交叉口路段與其他正常路段相比，其交通流量和車輛荷載對路面的作用時間更長，從而導致車載病害的發(fā)生[10-11]。

由于交叉口是分道行駛，直行、轉道車輛相對比較集中，車輛被進一步渠化，這也是交叉口處路面車轍要比其他位置嚴重的一個主要原因。交叉口路段普遍存在車輛剎車、停車、啟動等情況，導致交叉口車轍問題加劇。

(2)氣候條件。瀝青路面在通車后時刻受到外界氣候環(huán)境的影響，包括溫度、雨水、冰凍、日照等，其中對瀝青路面的抗車轍性能影響最嚴重的是溫度和日照。夏季是瀝青路面車轍病害的高發(fā)期，由于夏季氣溫高，加上烈日暴曬以及黑色的瀝青路面表面超強的吸熱效果，導致瀝青在高溫條件下黏性降低，再加上路面行車荷載的作用，最終產生車轍。

(3)原材料及級配類型。交叉口車轍病害的產生與原材料、路面結構的選用也有密切的關系。對瀝青路面來說，如果瀝青膠結料的黏結力越高，特別是在路面溫度升高時能夠保持較好的黏結力，其抗車轍能力就越強[12-15]；同時瀝青混合料的不同級配類型也對瀝青路面的抗車轍性能產生直接影響，如江蘇省干線公路早期應用最多的懸浮密實型瀝青混合料(AC)，其抗車轍性能取決于瀝青膠結料黏結力，當路面溫度升高時隨著瀝青黏度降低則混合料的抗車轍性能下降。AC型級配混合料的抗車轍效果低于骨架密實型的瀝青混合料(SMA)，因此干線公路交叉口多采用懸浮密實型瀝青路面也是車轍產生的原因之一。

2 交叉口車轍處治措施研究

目前，江蘇省普通干線公路中對于交叉口路段車轍常采用添加抗車轍劑的方式進行處治，主要的添加劑包括路孚8000、硫磺改性劑、多米克斯、路可比和AP高性能瀝青改性劑等。室內試驗顯示，瀝青混合料中添加抗車轍劑后可以有效提高混合料的高溫性能，并且其他性能均滿足規(guī)范要求，如表2所示。

表2 添加抗車轍劑后瀝青混合料室內試驗結果

通過對采用抗車轍劑處治路段的長期觀測發(fā)現，添加抗車轍劑的路段相比未添加路段，其抗車轍效果有一定的改善，但是由于交叉口的渠化交通以及重載等多因素的影響，通車1～2年后車轍病害易重復出現。

因此，本文在江蘇省普通干線交叉口車轍成因分析的前提下，建議采用以下3種途徑提高瀝青混合料的抗車轍能力，進一步改善交叉口車轍處治效果。

(1)采用抗車轍效果更好的瀝青原材料，如低標號硬質瀝青(50#基質瀝青)、橡膠瀝青等黏度更好的瀝青。

(2)采用新材料、新技術，例如采用硬質瀝青富油層和灌入式復合路面技術等。

(3)根據長壽命瀝青路面設計理念，對于交叉口車轍嚴重路段，可以采用提高中面層模量和厚度的方法進而提高中面層的承載力，避免瀝青中下面層和半剛性水穩(wěn)層在模量上出現突變使整個路面的受力不夠理想；而對路面承載力影響較小的上面層可以采用超薄磨耗層。

根據江蘇省干線公路車轍病害的實際情況，結合交通量和氣候因素，本文提出采用灌入式復合路面技術對江蘇省普通干線公路交叉口進行車轍處治。

3 灌入式復合路面技術

灌入式復合路面是一種半柔性路面，該路面既有水泥混凝土路面抗壓、抗車轍的優(yōu)點，又具有瀝青路面抗裂性能強、耐久性好和行駛舒適等優(yōu)點。灌入式復合路面的設計、施工與傳統普通瀝青路面有很大的不同，設計時要分別設計瀝青混合料和水泥漿體的配合比，施工時要在瀝青混合料施工完成后再進行水泥漿體的灌入施工。

灌入式復合路面的施工比普通瀝青路面復雜，目前填充材料灌入工序缺少專用的機械設備，大規(guī)模的施工較少，但是對于普通干線公路交叉口等面積小且車轍反復、損害嚴重的路面非常適用。

為了更直觀地了解灌入復合混合料的抗車轍能力，本文采用室內車轍試驗對傳統的改性瀝青混合料(SBSAC-20)和灌入式復合混合料(70#-GRAC-20)的動穩(wěn)定度進行對比研究(圖3)。

圖3 2種類型混合料的車轍試驗結果

試驗結果顯示混合料70#-GRAC-20的動穩(wěn)定度遠遠大于SBSAC-20，說明灌入式復合混合料具有優(yōu)異的抗車轍效果。因此，認為灌入式復合路面非常適用于處治干線公路交叉口路段的車轍病害。

4 工程應用

為了進一步驗證灌入式復合路面對交叉口車轍的處治效果，本文選定江陰市S228國民路交叉口和芙蓉大道長江路交叉口的車轍處治工程作為研究對象。

江陰市S228國民路交叉口車轍采用灌入式瀝青混合料對其進行修復改造，改造后的路面結構為SMA-13(SBS改性瀝青)上面層+GRAC-20(70#瀝青)中面層+AC-20(70#瀝青)下面層，其面層設計及性能檢測結果見表3。

芙蓉大道長江路交叉口車轍處治工程改造后的路面結構為SMA-13(SBS改性瀝青)+AC-20(SBS改性瀝青)+AC-20(70#瀝青)，其面層設計及性能檢測結果見表4。

表3 S228國民路路口瀝青面層設計及性能檢測結果

表4 芙蓉大道新長江路路口瀝青面層設計及性能檢測結果

由表3、4可知，GRAC-20的抗水損害性能滿足規(guī)范要求，且優(yōu)于AC-20，其動穩(wěn)定度達到了13 840 次·mm-1，遠遠大于規(guī)范要求和AC-20的結果。

為了驗證灌入式復合路面的長期使用性能，對修復后的交叉口路段進行了2次跟蹤檢測，結果表明，2個交叉口車轍深度均較小，且未出現開裂和坑槽病害。其路面狀況及彎沉檢測結果如圖4、5所示。

圖4 灌入式復合路面通車3年后的路面狀況

圖5 彎沉值對比

由圖5可知，隨著時間的增長，路面彎沉值逐漸增大，但GRAC-20路段的彎沉值均小于SBSAC-20路段。路面的彎沉值表征其承載能力，彎沉值越小，承載力越大，所以灌入式復合路面具有較好的承載力。

5 結 語

(1)干線公路目前仍是中國道路交通體系最重要的組成部分，其交叉口車轍問題直接影響了路面的服務水平，要從路面結構設計、原材料選擇、施工質量控制、運營管理、預防性養(yǎng)護等方面綜合考慮并加以解決。

(2)室內試驗和工程案例表明，灌入式復合路面相較于普通瀝青混合料具有更好的高溫性能，對干線公路交叉口的車轍病害處治效果明顯。

(3)灌入式復合路面施工較普通瀝青混合料復雜，填充材料灌入工序缺少專用的機械設備，因此，要加強施工現場質量控制，保證灌漿的飽滿度。

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[責任編輯:高 甜]

Research on Treatment Scheme for Rut Disease at Intersection of Trunk Roads in Jiangsu Province

GAO Li1, YOU Guang-hua2
(1. Highway Administration of Jiangsu Provincial Department of Transportation, Nanjing 210004, Jiangsu, China;2. Jiangsu EASTTRANS Engineering Design Consulting Co., Ltd., Nanjing 210000, Jiangsu, China )

In order to solve the rut disease at the intersection of trunk roads in Jiangsu Province and improve the level of road service, the causes of rutting at intersections were analyzed by on-site investigation. In view of the actual situation of the rut, a new technology suitable for the treatment of the intersection was put forward, and the effect of the treatment was evaluated by the continuous observation of the engineering case. The results show that the grouting compound pavement has a good effect on alleviating the rut disease at the intersection of the trunk roads in Jiangsu Province.

road engineering; intersection of trunk road; rut disease; grouting compound pavement

1000-033X(2017)06-0067-04

2016-12-22

交通運輸部建設科技項目(2011 Y02-1-G2)

高 莉(1975-)，女，江蘇南京人，碩士，高級工程師，研究方向為土木工程。

U418.6

B