蘭峰

（南陽(yáng)市臥龍區(qū)公路事業(yè)發(fā)展中心，河南南陽(yáng) 473000）

0.引言

在車輛長(zhǎng)期重復(fù)荷載作用下，極易出現(xiàn)車轍病害。作為一種永久性變形，車轍病害極易危害道路安全。在瀝青路面車轍病害當(dāng)中，其特點(diǎn)主要包括2點(diǎn)：（1）早期嚴(yán)重車轍基本上屬于失穩(wěn)型車轍，也就是在行車荷載的影響下，車輪痕跡下陷，極易形成側(cè)向流動(dòng)變形的車轍。（2）多在瀝青路面上、中面層產(chǎn)生車轍。車轍的出現(xiàn)，不僅會(huì)影響路面平整性，還會(huì)對(duì)行車舒適性和安全造成很大威脅。為此，開展瀝青路面車轍病害研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1.瀝青路面車轍形成機(jī)理

基于瀝青混合料的特殊性，在行車荷載的重復(fù)作用下，路面很容易形成壓密變形的累積形變，一旦產(chǎn)生車轍病害，路面想要恢復(fù)難度很大，甚至是不可逆的病害。一般來(lái)講，車轍受高溫環(huán)境影響較大，多出現(xiàn)于高溫夏季。隨著改革開放的不斷深入，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速騰飛，交通運(yùn)輸業(yè)越來(lái)越繁忙，交通壓力進(jìn)一步加大，車輛交通渠化和重載超載問題加劇，導(dǎo)致瀝青面層壓密程度提升，在車輛輪跡帶處路面下陷問題極為普遍，車轍病害也會(huì)越來(lái)越多，嚴(yán)重影響路面行車舒適性和安全性。

2.瀝青路面車轍病害的危害

作為現(xiàn)代交通的重要方式之一，公路建設(shè)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家基建能力的指標(biāo)。瀝青路面是我國(guó)高等級(jí)公路的主要路面結(jié)構(gòu)形式，相比其他路面材料，瀝青路面優(yōu)點(diǎn)很多。隨著交通運(yùn)輸需求的逐年增長(zhǎng)，路面出現(xiàn)了不同程度的早期病害，經(jīng)實(shí)踐考察可知，車轍病害是路面病害之一，對(duì)于道路自身及車輛、人員來(lái)講，一旦形成車轍，便會(huì)帶來(lái)危害[2]。

（1）車轍的出現(xiàn)將會(huì)影響路面的平整度，極易產(chǎn)生滑移情況，對(duì)行車舒適性造成危害。按照現(xiàn)行規(guī)定要求，對(duì)于高等級(jí)瀝青路面容許永久變形量有明確的規(guī)定，要求控制在15mm以內(nèi)，若車轍深度在40mm以上，在高速行車時(shí)，車輛彎道控制難度加大，將會(huì)大幅降低行車安全系數(shù)[3]。

（2）行車荷載重復(fù)作用下，車轍病害附近的瀝青混合料將會(huì)不斷被壓密、擠壓，大幅降低混合料的孔隙率，在雨水的影響下，車轍部位很容易產(chǎn)生積水或水霧等情況，進(jìn)而影響路面摩擦阻力，導(dǎo)致安全事故率增加。

（3）一旦出現(xiàn)車轍病害，便代表著瀝青路面面層材料及結(jié)構(gòu)已被破壞，大幅降低了路面強(qiáng)度，影響了路面的使用性能。加上其他因素的影響，將進(jìn)一步破壞路面，嚴(yán)重影響使用壽命。

3.工程概況

某公路工程通車運(yùn)營(yíng)5年后，發(fā)現(xiàn)局部路段出現(xiàn)了大量病害，主要包括：車轍、擁包等，且呈不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)于路面正常行車功能造成了一定影響。為此，提出了養(yǎng)護(hù)維修的建議。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及鉆芯取樣可知，車轍為主要病害，類型為壓密型車轍、失穩(wěn)型車轍，基本上沒有出現(xiàn)磨損型及結(jié)構(gòu)型車轍[4]。在鉆芯取樣當(dāng)中，共設(shè)了8個(gè)芯樣，取出的芯樣當(dāng)中，均具有較為完整的瀝青面層，但中面層、低面層則存在較大空隙。且芯樣的瀝青層和水穩(wěn)層內(nèi)存在不均勻的較多泥土[5]。

4.瀝青路面車轍病害的成因

當(dāng)前，流動(dòng)性車轍是瀝青路面最常見的車轍類型，此類車轍的出現(xiàn)并非一個(gè)原因，而是多種因素的共同作用，在本工程當(dāng)中，車轍病害的成因如下：

4.1 瀝青混合料抗剪強(qiáng)度不足

作為一種柔性路面，瀝青路面因其優(yōu)異的性能得到了廣泛應(yīng)用。車轍病害是路面破壞的主要形式。在車輛荷載的長(zhǎng)期作用下，瀝青路面承受的剪力作用較大，一旦超過了混合料的抗剪強(qiáng)度，瀝青材料便會(huì)向兩側(cè)流動(dòng)，長(zhǎng)期形變累積便會(huì)產(chǎn)生車轍。造成瀝青混合料抗剪強(qiáng)度不足的因素很多，主要包括以下幾點(diǎn)：（1）瀝青用量過多。瀝青混合料當(dāng)中，瀝青材料的應(yīng)用可以與礦料充分粘結(jié)。若瀝青含量太多，將會(huì)加大瀝青流動(dòng)性，導(dǎo)致集料間的嵌擠作用下降，進(jìn)而降低混合料的抗剪強(qiáng)度，從而產(chǎn)生車轍病害。（2）級(jí)配不合理。在瀝青混合料抗車轍性能當(dāng)中，礦料級(jí)配不合理將會(huì)影響很大。若礦料級(jí)配過粗，會(huì)增大混合料的空隙率，影響材料間的粘結(jié)力，進(jìn)而對(duì)其抗剪能力造成很大影響。若礦料級(jí)配過細(xì)，粗集料用量太少，也會(huì)影響礦料間的嵌擠作用，從而產(chǎn)生車轍。（3）礦粉用量不當(dāng)。在瀝青混合料當(dāng)中，礦粉和瀝青的結(jié)合可以形成瀝青膠漿，此類材料的穩(wěn)定性、黏結(jié)力良好。在混合料當(dāng)中，通過瀝青膠漿可以將不同粒徑的集料形成一個(gè)完整的整體，瀝青膠漿的性能，對(duì)于瀝青混合料的物理力學(xué)性能影響很大。對(duì)于粗集料間的孔隙，礦粉可以起到填充作用，進(jìn)而增加混合料的密度，若礦粉用量與設(shè)計(jì)不符，將會(huì)改變級(jí)配，影響混合料的整體強(qiáng)度。

4.2 重載交通及氣候影響大

影響瀝青路面車轍病害的很大原因在于重載交通和高溫環(huán)境，在道路上若重載超載問題嚴(yán)重，極易產(chǎn)生交通渠化現(xiàn)象，從而加重車轍病害。高溫是影響車轍的一大原因，伴隨氣溫的不斷提升，瀝青混合料的剛度將備受影響，剛度下降，瀝青路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會(huì)隨之降低，從而形成車轍[6]。

4.3 層間結(jié)合處理不理想

在路面設(shè)計(jì)當(dāng)中，界面條件滿足完全連續(xù)是最理想的狀態(tài)。若無(wú)法滿足該條件，則說明路面分層之后，各層之間的極限拉伸應(yīng)力、應(yīng)變不同，這種情況下，極易產(chǎn)生路面病害。

4.4 施工不均勻性

本工程采用了半剛性基層，一般來(lái)講，基層質(zhì)量較好的情況下，高溫環(huán)境中，瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度、面層厚度都會(huì)對(duì)路面抗車轍性能造成一定影響。據(jù)大量車轍試驗(yàn)可知，在級(jí)配、油石比滿足規(guī)定的條件下，若混合料拌和不均勻，則混合料的動(dòng)穩(wěn)定度影響很大，甚至?xí)霈F(xiàn)超過20%的結(jié)果偏差。因此，在工程施工中，若出現(xiàn)拌和不均勻情況，很容易影響混合料自身質(zhì)量，從而影響混合料的整體抗剪強(qiáng)度，降低抗車轍能力。

5.瀝青路面車轍病害養(yǎng)護(hù)措施

5.1 瀝青面層材料優(yōu)化措施

（1）摻加適量改性劑。在交通壓力不斷加大的今天，為了保障瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能，可以適量摻加改性劑。通過采用改性瀝青材料，不僅可以改善路面性能，還能增強(qiáng)養(yǎng)護(hù)效果，且具有良好的經(jīng)濟(jì)性。比如，在路面養(yǎng)護(hù)維修當(dāng)中，采用改性瀝青材料進(jìn)行薄層罩面，可以降低罩面層的厚度，減少養(yǎng)護(hù)成本。如重載、高溫路段摻加3%～5%的PRRLAST.S抗車轍劑可以起到延長(zhǎng)路面使用壽命的作用。

（2）摻加適量纖維材料。作為一種增強(qiáng)材料，纖維的特點(diǎn)為質(zhì)輕、耐久、高強(qiáng)等，在瀝青混合料當(dāng)中，摻加適量纖維材料，可以有效提升瀝青混合料的力學(xué)性能，尤其是高溫穩(wěn)定性，同時(shí)還可以延長(zhǎng)路面的使用壽命。當(dāng)前，在瀝青路面纖維材料當(dāng)中，主要有3種，即木質(zhì)纖維、礦物纖維及聚合物纖維，不同纖維材料的性能各有不同，因此，在工程當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。一般來(lái)講，在纖維材料應(yīng)用當(dāng)中，需要控制好纖維的摻加量，本文采用了聚合物纖維，用量為2%～2.5%，通過纖維材料的摻加可以提高路面的抗車轍性能，還能改善混合料的水穩(wěn)定性。

（3）瀝青調(diào)配措施。瀝青調(diào)配是指按照一定比例，將主配瀝青材料均勻混合其他調(diào)配材料，以此彌補(bǔ)主配瀝青材料性能缺陷。目前，在改善主配瀝青抗車轍性能當(dāng)中，常用的調(diào)配瀝青材料有3種，即湖瀝青、硬質(zhì)瀝青（低標(biāo)號(hào)）及巖瀝青。

5.2 優(yōu)化瀝青面層設(shè)計(jì)

在車輛反復(fù)碾壓作用下，高溫環(huán)境下瀝青路面極易產(chǎn)生塑性流動(dòng)，并降低混合料的孔隙率，進(jìn)而產(chǎn)生車轍。因此，由結(jié)構(gòu)層面來(lái)講，如何提升瀝青路面抗車轍性能已成為了研究的重要課題。目前，在很多國(guó)家對(duì)于大粒徑碎石瀝青混合料進(jìn)行了大量研究，按照現(xiàn)行規(guī)定，對(duì)于礦料的最大粒徑有明確要求，即控制在25mm～63mm。在瀝青路面當(dāng)中，大粒徑碎石瀝青混合料主要用于路面的下面層，其特點(diǎn)在于加大粒徑、減少瀝青用量。在養(yǎng)護(hù)成本不增多的情況下，能夠有效提升瀝青路面的抗車轍性能。若路面基層采用大粒徑瀝青混合料，可以增強(qiáng)路面的柔性和抗變形能力，保證混合料骨架穩(wěn)定性，從而提升高溫穩(wěn)定性。

很大程度上來(lái)講，集料粒徑越大，越能提升混合料的抗車轍性能。究其原因在于集料級(jí)配對(duì)于混合料的高溫穩(wěn)定性影響很大。據(jù)相關(guān)研究表明，瀝青混合料的黏結(jié)力、內(nèi)摩擦角會(huì)影響混合料的抗剪強(qiáng)度，當(dāng)?shù)V料粒徑增加時(shí)，粒徑越大粗糙度越大，則混合料的內(nèi)摩擦角越大，這種情況下，混合料的高溫穩(wěn)定性越好。然而，于瀝青路面表面層而言，在瀝青路面抗車轍性能方面，僅僅增加集料的公稱粒徑其效果并不明顯。因此，在具體應(yīng)用當(dāng)中，必須優(yōu)化瀝青面層設(shè)計(jì)，合理選擇施工原材料。

5.3 積極采用主動(dòng)預(yù)防措施

公路項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到通車運(yùn)營(yíng)會(huì)受到各種各樣因素的影響，為了有效防治路面病害，需改變以往的防治策略，應(yīng)從被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)預(yù)防，減少車轍病害，維護(hù)路面使用質(zhì)量。

根據(jù)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)路面溫度在30℃以下，路面基本上不會(huì)出現(xiàn)變形情況，若溫度超過55℃，車輛通行過程中，變形也很小。但若是長(zhǎng)期處于高溫下，路面在車輛荷載反復(fù)碾壓下，變形將會(huì)加劇，進(jìn)而出現(xiàn)車轍。為此，為避免車轍病害出現(xiàn)，需要控制好路面溫度，目前，常用的方法有灑水降溫、路面熱反射涂料等。比如說，路面灑水降溫，作為目前路面常用的降溫方式，路面灑水降溫需要做到2點(diǎn)，（1）滿足降溫的要求；（2）不得出現(xiàn)路面水損壞。因此，在灑水時(shí)，需要滿足一些條件，首先，路面溫度在50℃以上，方可對(duì)路面進(jìn)行定期、定時(shí)灑水，其次，灑水時(shí)，灑水車的速度需要做好控制，一般控制在每小時(shí)30km，并保證均勻噴灑；同時(shí)，還要做好灑水頻次控制，應(yīng)根據(jù)路面溫度合理控制灑水頻次。

6.結(jié)語(yǔ)

瀝青路面由于其自身的優(yōu)異性能，在國(guó)內(nèi)外公路工程建設(shè)中備受青睞，且在現(xiàn)代高等級(jí)公路中得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，交通運(yùn)輸量持續(xù)增加，重載超載問題嚴(yán)峻，加上雨水、高溫等因素影響，在瀝青路面運(yùn)營(yíng)期間極易產(chǎn)生車轍病害。一旦出現(xiàn)車轍病害，極易影響路面瀝青路面使用性能，危害行車安全。通過車轍病害成因的分析，筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合案例，提出了相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)預(yù)防措施，希望能夠有效控制車轍，修復(fù)路面病害，延長(zhǎng)工程使用壽命。