摘 ?要：我國(guó)公路建設(shè)飛速發(fā)展，瀝青路面廣泛使用在各種道路上，車轍病害已經(jīng)是瀝青混凝土路面的主要破壞形式之一。湖北黃石地區(qū)及周邊夏季氣溫較高，路面溫度可以達(dá)到70℃以上，并且夏季高溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，隨著交通量的日益增加和汽車軸載的增大以及渠化作用的影響，黃石地區(qū)及周邊道路車轍病害尤為突出，亟需對(duì)瀝青路面車轍病害的影響因素與防治措施進(jìn)行深入研究。下文將以湖北黃石某一級(jí)公路大修工程作為案例，對(duì)車轍病害進(jìn)行檢測(cè)分析，并提出建設(shè)性防治措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：重載交通;瀝青路面;車轍病害;防治措施

中圖分類號(hào)：U418文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???文章編號(hào)：1671-2064（2019）16-0000-00

1案例概況

湖北黃石某一級(jí)公路大修工程，全長(zhǎng)約24.12km，路基平均寬度為23m，路幅構(gòu)成：0.5m（土路肩）+3.5m（硬路肩）+3.5m（行車道）×2+1m（中分帶）+3.5m（行車道）×2+3.5m（硬路肩）+0.5m（土路肩）=23m。路面大修方案為：將原有道路的病害采用水泥穩(wěn)定碎石修復(fù)后，鋪水穩(wěn)基層及三層瀝青面層至設(shè)計(jì)標(biāo)高的處治方案，經(jīng)計(jì)算后從上至下路面結(jié)構(gòu)如下：4cm 細(xì)粒式改性瀝青砼AC-13C+5cm 中粒式改性瀝青砼AC-20C+7cm 粗粒式瀝青砼 AC-25C+1cm SBS同步碎石封層+18cm水泥穩(wěn)定碎石基層+水泥穩(wěn)定碎石調(diào)平層+原有路面結(jié)構(gòu)。

該路面大修工程5月份建成通車后，7月份部分路段相繼出現(xiàn)車轍，為摸清車轍原因，提出科學(xué)合理處理方案，業(yè)主方委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)該工程進(jìn)行彎沉、車轍深度和平整度檢測(cè)，以及瀝青路面各結(jié)構(gòu)層的厚度、壓實(shí)度檢測(cè)及級(jí)配分析。同時(shí)收集了第三方的70號(hào)A級(jí)瀝青、SBS改性瀝青、上面層和中下面層粗集料質(zhì)檢資料，施工過(guò)程試驗(yàn)檢測(cè)資料，以及質(zhì)量控制、氣候、交通量等相關(guān)資料，對(duì)車轍形成原因進(jìn)行了全面分析。

2瀝青面層試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果及綜合分析

2.1瀝青路面原材料及配合比試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)監(jiān)理單位提供的施工單位委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行的AC-13C、AC-20C、AC-25C型瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、瀝青混合料性能驗(yàn)證試驗(yàn)，原材料外委試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，瀝青路面上、中、下面層采用的各種原材料及配合比設(shè)計(jì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范和施工圖設(shè)計(jì)文件要求。

2.2瀝青路面彎沉檢測(cè)結(jié)果

彎沉檢測(cè)采用ZOYON-LDD激光動(dòng)態(tài)彎沉車，激光動(dòng)態(tài)彎沉車是利用多普勒測(cè)速原理，在以正常交通速度（15-90km/h）行駛過(guò)程中，能夠測(cè)量路面的動(dòng)態(tài)彎沉值，相關(guān)測(cè)量結(jié)果滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

考慮到路面出現(xiàn)車轍引起平整度降低對(duì)激光彎沉測(cè)試的影響，根據(jù)對(duì)激光彎沉檢測(cè)車檢測(cè)數(shù)據(jù)剔除異常值后，并與貝克曼梁彎沉檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)、修正后得到的彎沉檢測(cè)結(jié)果，本項(xiàng)目彎沉檢測(cè)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)文件要求。

2.3瀝青路面車轍深度檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG H20-2015）規(guī)定，車轍深度在10～15mm之間為輕度車轍，車轍深度在15mm以上為重度車轍。該一級(jí)公路全線瀝青路面共發(fā)生重度車轍22.7公里（單車道長(zhǎng)度），其中右幅主車道6.2公里，超車道0.7公里;左幅行車道8.3公里，超車道7.5公里，其中超車道重度車轍是車輛雙向行駛時(shí)造成;主要發(fā)生在交通流量大，重載車多，上坡及十字路口等路段。

目前，車轍形式為追密性車轍和流動(dòng)性車轍，輪跡帶下陷，周邊隆起，局部標(biāo)線扭曲。

2.4瀝青路面取芯檢測(cè)結(jié)果

（1）瀝青路面車轍路段上中下面層厚度變化。經(jīng)取芯檢測(cè)，瀝青路面車轍車道與硬路肩對(duì)比分析，最大車轍深度為47.22mm，上面層車轍深度最大為10mm，中面層最大車轍深度15mm，下面層最大車轍深度為 20mm。

在16處重度車轍處取芯檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，上面層車轍深度5～10mm;中面層車轍深度5～15mm;下面層車轍深度7～20mm，嚴(yán)重處發(fā)現(xiàn)瀝青混合料松散。

剔除不能取出完整芯樣，分析車轍路段三層瀝青面層平均車轍深度發(fā)現(xiàn)，上面層平均車轍深度4.86mm，中面層平均車轍深度6.50mm，下面層平均車轍深度8.71mm。說(shuō)明嚴(yán)重車轍路段3層都發(fā)生了車轍，中下面層更為嚴(yán)重，分析認(rèn)為下面層采用70號(hào)A級(jí)瀝青，其瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度1084次/mm，雖然符合規(guī)范要求，但是不適應(yīng)重載交通要求;同時(shí)也說(shuō)明車輛荷載偏大，導(dǎo)致車輪荷載影響深度增加。

（2）瀝青路面壓實(shí)度及空隙率檢測(cè)結(jié)果。從左右幅瀝青路面車轍病害處和完好處取芯的壓實(shí)度測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，主車道和超車道的壓實(shí)度都滿足要求，但是部分硬路肩的壓實(shí)度不滿足≥92%的要求。如果硬路肩與行車道壓實(shí)工藝方法一致，說(shuō)明部分路段下面層壓實(shí)度偏低，存在車轍隱患;如果硬路肩下面層壓實(shí)工藝不到位，則不存在壓實(shí)不足造成車轍的隱患。

從左右幅瀝青路面車轍病害處和完好處取芯的空隙率測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，主車道和超車道的車轍嚴(yán)重處的空隙率要明顯小于硬路肩完好處的空隙率，硬路肩完好處少數(shù)點(diǎn)空隙率已超出設(shè)計(jì)空隙率的上限。車轍路段上、中、下瀝青面層空隙率小于硬路肩處空隙率，說(shuō)明行車追密對(duì)車轍有一定作用。值得注意的是有8段左幅和右幅上面層的空隙率小于2%，共計(jì)1600米。根據(jù)美國(guó)戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃（SHRP）研究成果，空隙率小于2%，瀝青路面存在車轍的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（3）瀝青路面配合比分析。從主車道嚴(yán)重車轍處和硬路肩完好處分別取瀝青面層板塊在瀝青燃燒爐中538℃條件下進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，當(dāng)連續(xù)3分鐘內(nèi)重量變化小于0.01%時(shí)試驗(yàn)停止，將剩下的集料進(jìn)行篩分，可以得出上面層、中面層和下面層的篩分結(jié)果和級(jí)配曲線。

從車轍病害處、完好處與生產(chǎn)級(jí)配的級(jí)配曲線進(jìn)行對(duì)比可以看出，車轍病害處和完好處的級(jí)配均在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)，但完好處的上面層、中面層和下面層的級(jí)配與生產(chǎn)級(jí)配偏差最小，說(shuō)明施工過(guò)程中配合比控制較好;而車轍病害處的偏差較大，特別是中下面層4.75mm以上篩網(wǎng)通過(guò)率偏高，說(shuō)明粗集料被壓碎，也反映了車輛荷載過(guò)大。

通過(guò)第三方提供的原材料檢驗(yàn)結(jié)果，中面層和下面層的壓碎值指標(biāo)分別為19.9%和19.7%，雖在規(guī)范的范圍內(nèi)（≤28%），但出現(xiàn)粗集料壓碎現(xiàn)象，說(shuō)明大棋一級(jí)公路車輛荷載較大。

2.5瀝青路面試驗(yàn)檢測(cè)綜合分析

根據(jù)該一級(jí)公路瀝青路面各結(jié)構(gòu)層配合比設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果綜合分析可得到以下結(jié)論：

（1）行車道瀝青路面各結(jié)構(gòu)層配合比設(shè)計(jì)的級(jí)配、油石比和體積指標(biāo)，以及施工壓實(shí)度都滿足規(guī)范要求。

（2）重度車轍路段瀝青路面的大多數(shù)上、中、下面層都發(fā)生了車轍，其車轍深度平均值分別為4.86mm、6.50mm和8.71mm，說(shuō)明三層都對(duì)總體車轍深度有影響，且車輛荷載影響深度較大，也說(shuō)明車輛荷載過(guò)大。

（3）對(duì)比分析車轍處和硬路肩上、中、下面層級(jí)配發(fā)現(xiàn)，瀝青混合料的級(jí)配控制較好，車轍處部分篩孔通過(guò)率明顯偏高，特別是4.75mm以上篩網(wǎng)通過(guò)率偏差大。通過(guò)第三方提供的原材料檢驗(yàn)結(jié)果，中面層和下面層的壓碎值指標(biāo)分別為19.9%和19.7%，都滿足規(guī)范要求（≤28%），但出現(xiàn)粗集料壓碎現(xiàn)象，說(shuō)明車輛荷載過(guò)大。

（4）車轍嚴(yán)重處的空隙率明顯小于硬路肩完好處的空隙率，說(shuō)明行車追密對(duì)車轍有一定作用。需要注意的是共有8段上面層空隙率小于2%，雖然滿足我國(guó)規(guī)范要求，但是根據(jù)美國(guó)戰(zhàn)略公路研究成果，瀝青路面使用期末空隙率不宜小于2%，否則存在車轍的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3氣候觀測(cè)數(shù)據(jù)

該一級(jí)公路通車以來(lái)，根據(jù)黃石市氣象臺(tái)公布的日最高氣溫資料（見(jiàn)附件5），自7月2日～8月31日持續(xù)高溫，日最高以上30℃以上60天。

自7月13日～7月31日，日最高氣溫35℃以上共19天。

連續(xù)7天最高溫度發(fā)生在7月24日～7月30日，平均值為：

Tair=（37+38+37+37+38+37+37）/7=37.29℃

該一級(jí)公路地理緯度為北緯29.6°。據(jù)此計(jì)算路表以下20mm瀝青面層溫度為：

T20mm=（Tair-0.00618Lat+0.2289Lat+42.2）*0.9545-17.78

=（37.29-0.00618*30.2+0.2289*30.2+42.2）*0.9545-17.78

=64.5℃

說(shuō)明晴天，路表以下20mm處瀝青面層內(nèi)部溫度將達(dá)到64.5℃。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)瀝青路面表面最高溫度為69℃，接近SBS改性瀝青軟化點(diǎn)70℃。

4交通量觀測(cè)數(shù)據(jù)

通過(guò)連續(xù)7天對(duì)該一級(jí)公路交通車流量的監(jiān)控調(diào)查可以看出，該一級(jí)公路上的主要重載車型為3類（2軸6輪整體式貨車）、4類（3軸整體式貨車）、9類（6軸及以上半掛式貨車）占比分別為20%、48%、26%，貨車綜合占比94%。說(shuō)明3類、4類和9類車型是該一級(jí)公路主流車型，其車輛軸載對(duì)瀝青路面作用的影響最大。

根據(jù)2004年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1589—2004《道路車輛外廊尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》和2000年交通部第2號(hào)令《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，3類車型（2軸6輪整體式貨車）車貨總限重標(biāo)準(zhǔn)為17噸;4類車型（3軸整體式貨車）車貨總限重標(biāo)準(zhǔn)為25噸;9類車型（6軸及以上半掛貨車）車貨總限重標(biāo)準(zhǔn)為49噸。

根據(jù)道路交管部門(mén)提供的現(xiàn)場(chǎng)超載車輛核載抽樣統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，該一級(jí)公路上行駛的3類車輛（2軸6輪整體式貨車）車貨總重平均為43.6噸，超載量為256%，說(shuō)明少數(shù)車輛超載嚴(yán)重。

5車轍原因分析

瀝青路面車轍有以下四種型式：

（1）磨損性車轍，是由于瀝青面層表面經(jīng)過(guò)車輛磨損造成的車轍，由于大棋一級(jí)公路改造工程通車時(shí)間不長(zhǎng)，現(xiàn)階段不會(huì)發(fā)生此類車轍。

（2）壓密性車轍，是在車輛荷載作用下，瀝青混合料繼續(xù)壓實(shí)形成的車轍，其表現(xiàn)形式為瀝青路面下陷變形，但是周邊無(wú)隆起現(xiàn)象。

（3）流動(dòng)性車轍，是瀝青混合料強(qiáng)度不足以承擔(dān)車輛荷載作用引起流動(dòng)變形，造成車轍，其表現(xiàn)形式為輪跡帶下陷，并伴隨周邊隆起變形或標(biāo)線扭曲。

（4）結(jié)構(gòu)性車轍，是由于瀝青面層以下基層或路基承載力不足，在車輛荷載作用下，基層或路基下陷變形引起車轍，其表現(xiàn)形式為車輪跡下陷，周邊無(wú)隆起。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，該一級(jí)公路改造工程通車時(shí)間不長(zhǎng)，表面結(jié)構(gòu)致密，未發(fā)現(xiàn)集料磨損掉?，F(xiàn)象，說(shuō)明未發(fā)生磨損性車轍。重度車轍路段出現(xiàn)車輪跡周邊隆起，標(biāo)線扭曲，說(shuō)明發(fā)生了流動(dòng)性車轍。

取芯試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，重度車轍處上、中、下瀝青面層空隙率都有降低，說(shuō)明發(fā)生了壓密性車轍。

根據(jù)該一級(jí)公路監(jiān)理單位提供的基層強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果，都滿足設(shè)計(jì)要求，不存在結(jié)構(gòu)性車轍可能性。鑒于該一級(jí)公路改造工程通車時(shí)間不長(zhǎng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果綜合分析，其主要車轍形式為流動(dòng)性車轍和壓密性車轍。

根據(jù)該一級(jí)公路車轍發(fā)生部位及特點(diǎn)，交通流量特點(diǎn)，氣候環(huán)境條件，施工質(zhì)量控制等因素綜合分析重度車轍原因。

（1）重載交通是瀝青路面車轍的直接影響因素。經(jīng)調(diào)查分析，該一級(jí)公路是運(yùn)輸建筑材料的重要通道，交通特點(diǎn)為車流量大，重載貨車多，以3類、4類和9類為主流車型，貨車綜合占比達(dá)到94%。由于重型車輛多，少數(shù)車輛超載嚴(yán)重，引起瀝青路面發(fā)生車轍;車轍一旦形成，受渠化交通影響，車輪反復(fù)碾壓車輪跡帶，加劇了車轍發(fā)展。

根據(jù)瀝青路面現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果分析，瀝青路面3層都發(fā)生了車轍，在荷載應(yīng)力較小的下面層也發(fā)生較大車轍（平均深度8.71mm），說(shuō)明車輛荷載影響深度大;中、下面層瀝青混合料中4.75mm以上粗集料被壓碎，都反映了車輛荷載對(duì)車轍有重要影響。

由于該一級(jí)公路通車時(shí)間不長(zhǎng)，瀝青或改性瀝青中芳香分向?yàn)r青質(zhì)轉(zhuǎn)化較少，因此其粘度提高幅度不大，隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，瀝青質(zhì)含量增加，瀝青粘度會(huì)逐步提高，將會(huì)提高瀝青路面抗車轍性能。大量工程實(shí)踐表明，在瀝青路面通車后2年內(nèi)是流動(dòng)性車轍發(fā)生的關(guān)鍵時(shí)期，特別是在交通量大的渠化交通路段?，F(xiàn)階段應(yīng)高度重視超載車輛行駛，以有效控制車轍發(fā)生。

（2）極端高溫是引起瀝青路面車轍的關(guān)鍵影響因素。根據(jù)黃石市氣象資料，自7月10日～8月10日連續(xù)32天高溫，最高氣溫34℃以上。其中7月16日～7月31日共16天，最高氣溫37℃以上，連續(xù)7天最高氣溫平均值37.29℃，屬于極端高溫天氣。根據(jù)美國(guó)戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃研究成果，夏季極端連續(xù)高溫天氣影響，瀝青路面溫度達(dá)到軟化點(diǎn)以上將導(dǎo)致瀝青軟化。

該一級(jí)公路地理緯度為北緯29.6°。

連續(xù)7天最高氣溫平均值為37.29℃。

T20mm=（Tair-0.00618Lat+0.2289Lat+42.2）*0.9545-17.78

=（37.29-0.00618*30.2+0.2289*30.2+42.2）*0.9545-17.78

=64.5℃

對(duì)于交通流量在1000～3000ESAL之間，該一級(jí)公路設(shè)計(jì)交通量水平為1.21E+07，屬于重載交通，其高溫等級(jí)應(yīng)提高1個(gè)等級(jí)。

T20mm=64.5+6=70.5℃

在慢速交通路段，提高1個(gè)等級(jí)

T20mm=70.5+6=76.5℃

在停駐路段提高2個(gè)等級(jí)

T20mm=70.5+6*2=82.5℃

理論計(jì)算瀝青路面下20mm處最高溫度為64.5℃，其設(shè)計(jì)交通量為重交通水平，改性瀝青高溫等級(jí)應(yīng)達(dá)到PG70，瀝青高溫等級(jí)應(yīng)大于70.5℃，低于改性瀝青軟化點(diǎn)（77℃），說(shuō)明對(duì)于正常路段是適宜的;但是在慢速交通路段改性瀝青高溫等級(jí)應(yīng)達(dá)到PG76，在停駐路段改性瀝青高溫等級(jí)應(yīng)達(dá)到PG82，說(shuō)明在慢速交通及停駐路段，改性瀝青高溫穩(wěn)定性不適宜，與該一級(jí)公路重度車轍發(fā)生路段十分吻合，需要針對(duì)氣候和交通特點(diǎn)進(jìn)一步提高瀝青路面抗車轍性能。

（3）慢速交通，車輛停駐是加快車轍發(fā)展的重要因素。該一級(jí)公路存在多處交叉路口，長(zhǎng)縱坡路段，部分路段雙向行駛，加之少數(shù)車輛超載等不利因素引起車輛行駛速度慢，或停駐，延長(zhǎng)了車輪與瀝青路面作用時(shí)間，在高溫天氣將會(huì)引起瀝青面層發(fā)生車轍，受渠化交通影響將會(huì)加速車轍發(fā)展。

6養(yǎng)護(hù)建議意見(jiàn)

（1）執(zhí)行交通運(yùn)輸部《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，嚴(yán)格控制車輛超限超載，特別是日最高氣溫高于30℃的時(shí)段。鑒于3類車，4類車和9類車占比達(dá)到94%，為貨車主流車型，應(yīng)作為超限控制重點(diǎn)車型。

（2）對(duì)于車轍深度小于15mm的路段，建議進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，如下年度高溫季節(jié)車轍不繼續(xù)發(fā)展，可采取開(kāi)普封層或精表處養(yǎng)護(hù);如繼續(xù)發(fā)展可根據(jù)車轍深度按以下第（3）和第（4）條方案養(yǎng)護(hù)。

（3）對(duì)于車轍深度15～25mm路段，銑刨中、上面層，上面層銑刨寬度3.65m，中面層銑刨寬度3.35m，采用瀝青路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)，并加入6‰瀝青路面增強(qiáng)材料，綜合提高瀝青面層抗車轍性能和抗裂性能。

（4）對(duì)于車轍深度大于25mm路段，銑刨上、中、下面層，上面層銑刨寬度3.65m，中面層銑刨寬度3.35m，下面層3.05m，采用原瀝青路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)，并加入約6‰瀝青路面增強(qiáng)材料，綜合提高瀝青面層抗車轍性能和抗裂性能。

（5）鑒于該一級(jí)公路重載貨車難以避免，在交叉路口處，中上面層要高度重視瀝青混合料的抗車轍性能，根據(jù)粗集料技術(shù)性能優(yōu)化瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，動(dòng)穩(wěn)定度宜大于6000次/mm以上。

7結(jié)語(yǔ)

本文以黃石某一級(jí)公路大修工程作為案例，對(duì)瀝青路面車轍病害進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，據(jù)此綜合分析產(chǎn)生原因，并給出針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)建議。可供夏季高溫期長(zhǎng)且重載車輛多的地區(qū)瀝青路面設(shè)計(jì)施工借鑒參考。

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[8]JTG H10-2009，公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

收稿日期：2019-07-04

作者簡(jiǎn)介：王水生（1973—），男，漢族，湖北武穴人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：路橋。