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        城市工業(yè)園區(qū)主干道車轍病害的產(chǎn)生原因及處理措施

        2024-02-08 00:00:00胡建冬
        四川建筑 2024年6期

        【摘要】

        工業(yè)園區(qū)主干道由于周邊企業(yè)及在建工地施工的影響存在超載現(xiàn)象,導(dǎo)致了建成后的瀝青混凝土路面短時間內(nèi)出現(xiàn)車轍病害,通過調(diào)查分析采用車載產(chǎn)生的原因?qū)Σ『M(jìn)行治理,施工后效果良好。為類似的公路、城市道路建設(shè)的防車轍處理提供了參考。

        【關(guān)鍵詞】城市工業(yè)園區(qū)主干道; 超載; 抗車轍; 改性瀝青混凝土

        【中圖分類號】U418.6【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

        [定稿日期]2023-06-21

        [作者簡介]胡建冬(1981—),男,本科,高級工程師,從事市政路橋設(shè)計(jì)工作。

        0 引言

        湖南澧縣工業(yè)大道提質(zhì)改造工程道路全長約2 km,寬44 m。改造后的機(jī)動車道的路面結(jié)構(gòu)為4 cmSBS 改性瀝青AC-13C 上面層+6 cm70 號A 級道路石油瀝青AC-20C 中面層+8 cm70 號A 級道路石油瀝青AC-25 下面層+1 cm 同步碎石封層+54 cm 水泥穩(wěn)定碎石基層(三層)。

        路面施工于當(dāng)年6月基本結(jié)束,到8月份時路面機(jī)動車道(靠近中央分隔帶的雙向四個機(jī)動車道)出現(xiàn)了嚴(yán)重的車轍病害。為了治理車轍病害保證行車舒適和安全,需對路面車轍病害進(jìn)行調(diào)查、分析,并出具相應(yīng)的車轍病害處理方案。

        1 交通量調(diào)查和軸載計(jì)算

        經(jīng)過為期三天的交通量調(diào)查,共統(tǒng)計(jì)各種類型的車12 988輛,小車10 071輛,貨車2917 輛,貨車比例達(dá)到22.5%。稱重?cái)?shù)據(jù)顯示,貨車超重車737 輛,超重率達(dá)25.25%,特別交通量調(diào)查的第一天(11 月28 日),上行方向貨車超重。

        經(jīng)過計(jì)算,該項(xiàng)目累計(jì)當(dāng)量軸次為Ne=2.8×107gt;2.5×107次/車道,根據(jù)CJJ 169-2012《城市道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,交通量等級為特重交通荷載等級。

        通過調(diào)查連續(xù)三天的交通流量進(jìn)行交通量預(yù)測與分析,最終得出工業(yè)大道在設(shè)計(jì)年限內(nèi)為特重交通量等級。當(dāng)然交通量調(diào)查持續(xù)時間越長,數(shù)據(jù)越有代表性,相關(guān)單位應(yīng)加強(qiáng)后續(xù)的交通量跟蹤調(diào)查。但是,工業(yè)大道作為縣城工業(yè)園區(qū)的主要運(yùn)輸通道,周邊分布大量工廠以及建筑工地,重載、超載(特別是存在大量單軸超15 t 以上的多軸車輛)現(xiàn)象極其嚴(yán)重,對路面的破壞作用是巨大的、不可逆的。

        2 病害調(diào)查

        工業(yè)大道是城市主干道,也是縣城工業(yè)園區(qū)主要運(yùn)輸通道,道路兩側(cè)坐落大量的工廠廠房和房建項(xiàng)目,貨物運(yùn)輸車輛、施工車輛以及渣土運(yùn)輸車輛重載、超載現(xiàn)象比較嚴(yán)重,致使工業(yè)大道兩側(cè)路面機(jī)動車道產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的車轍病害,總體分析有幾個特點(diǎn):

        (1)全線瀝青路面只有車轍病害,無裂縫、坑槽、沉陷等其他病害。

        (2)左右兩幅平均車轍嚴(yán)重程度基本相當(dāng),車轍病害主要集中在機(jī)動車道1 與機(jī)動車道2,但機(jī)動車道2 的平均車轍深度大于機(jī)動車道1 的平均車轍深度。

        (3)交叉路口以及紅綠燈等候區(qū)域車轍深度相對于其他位置要大,例如起點(diǎn)LK0+020 斷面最大車轍深度達(dá)到80 mm,重載車輛急剎車以及長時間作用會加劇路面車轍病害的產(chǎn)生。

        (4)調(diào)查發(fā)現(xiàn)車轍嚴(yán)重路段(車轍深度大于15 mm)主要表現(xiàn)為輪胎下方的下沉以及同時出現(xiàn)的兩側(cè)隆起,車轍斷面呈W 形,屬于典型的失穩(wěn)型車轍;部分車轍輕微路段(車轍深度小于10 mm)目前主要處于二次壓密變形過程,轍槽兩側(cè)隆起不明顯。

        (5)車轍深度大于10.0 mm 且小于15.0 mm 的路段有8 段(車道),共計(jì)1 220車道;車轍深度大于15.0 mm 的路段有5 段(車道),共計(jì)3 300 車道。

        3 混合料動穩(wěn)定度試驗(yàn)

        對現(xiàn)場取回來的車轍板試件加工后進(jìn)行動穩(wěn)定試驗(yàn)(圖1),由于上、中面層的分割會對試件產(chǎn)生破壞作用,故首先進(jìn)行上+中面層混合料的動穩(wěn)定試驗(yàn),待試驗(yàn)完成后再進(jìn)行試件加工,切割上面層后,單獨(dú)進(jìn)行中面層混合料的動穩(wěn)定試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

        從表1可以得出幾點(diǎn)結(jié)論:

        (1)上面層+中面層組合試件的動穩(wěn)定度值在4 737~9 844 次/mm 之間,滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》關(guān)于改性瀝青混合料在夏炎熱區(qū)(1-4)動穩(wěn)定度不小于2 800 次/mm 的要求。

        (2)中面層試件的動穩(wěn)定度值在1 548~3 462 次/mm 之間,滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》關(guān)于普通瀝青混合料在夏炎熱區(qū)(1-4)動穩(wěn)定度不小于1 000 次/mm 的要求。

        (3)所有的動穩(wěn)定數(shù)據(jù)均較大,特別是上面層+中面層的組合試件的動穩(wěn)定度較大,主要是經(jīng)過半年行車荷載作用后,混合料的密度有所增大,加上表面的瀝青在路面上經(jīng)過一段時間的自然老化,其黏度一定程度增加。

        4 病害原因分析

        項(xiàng)目的車轍病害主要表現(xiàn)為輪胎下方的下沉以及同時出現(xiàn)的兩側(cè)隆起,車轍斷面呈W 形,屬于典型的失穩(wěn)型車轍。即在高溫條件下,由于瀝青混合料中顆粒之間瀝青膜在外力作用下產(chǎn)生了剪切變形,引起集料顆粒出現(xiàn)相對位移,車輪反復(fù)碾壓作用載荷應(yīng)力超過瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度,使流動變形不斷積累形成車轍。

        調(diào)查組通過現(xiàn)場踏查、取樣以及查閱配合比設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行綜合考量,并進(jìn)行了瀝青混凝土面層鉆芯實(shí)驗(yàn)室檢測數(shù)據(jù)和車轍試件動穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)分析其病害形成因素可能主要有幾點(diǎn):

        (1)工業(yè)大道是縣城工業(yè)園區(qū)主要運(yùn)輸通道,周邊廠區(qū)較多,且有大量的房建工程在施工,渣土車以及貨物運(yùn)輸車輛存在嚴(yán)重的超載現(xiàn)象(有些貨車的重量甚至超過了100 t)。經(jīng)過為期三天的交通量調(diào)查,共統(tǒng)計(jì)各種類型的車12 988輛,小車10 071 輛,貨車2 917 輛,貨車比例達(dá)到22.5%。3天稱重?cái)?shù)據(jù)顯示,貨車超重車737 輛,超重率達(dá)25.3%,特別在交通量調(diào)查的第一天(11 月28 日),上行方向貨車超重率高達(dá)40.0%。瀝青路面在如此巨大的交通荷載作用下,只需要在稍高溫度天氣影響下,短時間內(nèi)就可以形成嚴(yán)重車轍。這是本項(xiàng)目產(chǎn)生車轍病害的主要原因。

        (2)路面的上面層以及中面層的實(shí)際級配偏細(xì),雖然滿足規(guī)范C 型級配要求,但離骨架密實(shí)型級配要求有一定差距,混合料的級配嵌所能力偏弱。另外,中面層使用的是普通70 號A 級道路石油瀝青,未使用改性瀝青,也沒有采取其他提高高溫穩(wěn)定性的措施,難以適應(yīng)如此大交通量的渠化交通,容易形成車轍。當(dāng)然,瀝青面層局部有不密實(shí)現(xiàn)象,也會發(fā)生壓密型車轍。

        5 病害處理方案

        根據(jù)對車轍病害進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)變形主要發(fā)生在中面層,因此主要采用銑刨車轍路段瀝青中、上面層,采用優(yōu)化后的瀝青中、上面層混合料重新進(jìn)行攤鋪,較為徹底修復(fù)車轍病害。

        銑刨中、上面層,銑刨深度為10 cm,(即4 cm 厚改性瀝青AC-13 和6 cm 厚石油瀝青AC-20C),重鋪4 cm 改性瀝青AC-13C+6 cm 改性瀝青AC-20C。

        另外,在銑刨重鋪上面層AC-13C 改性瀝青混合料料中宜添加抗剝落劑(不低于瀝青用量的0.3%)和2%的水泥(替代部分礦粉),以增強(qiáng)面層混合料的抗水損害能力。在重鋪中面層AC-20C 改性瀝青混合料中宜添加抗車轍劑(不低于混合料總量的0.3%),提高中面層的高溫穩(wěn)定性。銑刨清掃后,表面灑布改性乳化瀝青粘層油,灑布量為0.5 L/m2,攤鋪6 cm 改性瀝青AC-20C 中面層,碾壓密實(shí)后,表面灑布改性乳化瀝青粘層油,灑布量為0.5 L/m2,然后再攤鋪4 cm 改性瀝青AC-13C 上面層。如果銑刨后發(fā)現(xiàn)下面層有松散、裂縫,應(yīng)先對下承層病害進(jìn)行處治。

        車道銑刨應(yīng)設(shè)置臺階,橫向臺階寬度不少于15 cm,縱向臺階不少于150 cm,確保搭接寬度(圖2、圖3)。

        6 結(jié)束語

        (1)通過鋪設(shè)改性SBS中層面瀝青混凝土(加入抗車轍劑),同時保證瀝青混凝土出廠配合比和施工質(zhì)量監(jiān)督措施,道路整治后并經(jīng)過暑期高溫考驗(yàn),目前運(yùn)營情況相當(dāng)良好,未出現(xiàn)任何病害。希望為類似的公路、城市道路建設(shè)的采空區(qū)路基處理提供參考。

        (2)為了避免城市道路瀝青混凝土路面出現(xiàn)車轍病害,由于大量重載、超載車對路面的破壞作用是巨大的、不可逆的,這是本項(xiàng)目完工后短期內(nèi)產(chǎn)生車轍病害的主要原因。因此,相關(guān)的管理單位今后要加大對工業(yè)大道周邊道路的查超、治超力度,堅(jiān)決遏制此類違法、違規(guī)現(xiàn)象發(fā)生,同時在高溫季節(jié)要采取灑水降溫等措施盡可能減少道路車轍病害產(chǎn)生。

        (3)在路面施工過程中,施工單位可能會混合料級配控制不嚴(yán)、中面層混合料油石比控制不嚴(yán)以及瀝青面層局部壓實(shí)不足等問題,在一定程度上降低了混合料的高溫穩(wěn)定性,增加了路面產(chǎn)生車轍病害的可能。另外,在施工過程中,瀝青面層厚度控制不嚴(yán),部分芯樣總厚度不滿足規(guī)范要求。而瀝青混合料的瀝青含量(油石比)、礦料級配和路面厚度、壓實(shí)度是瀝青混凝土面層的關(guān)鍵指標(biāo),對瀝青路面的路用性能和使用壽命影響非常大。需要監(jiān)理及業(yè)主單位對施工情況予以監(jiān)督和控制,保證施工質(zhì)量,防止病害產(chǎn)生。

        (4)建議設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,應(yīng)對道路周邊實(shí)際交通量和軸載情況予以調(diào)查和明確指標(biāo),如周邊短時間內(nèi)有存在超載和重載情況,應(yīng)予以針對性設(shè)計(jì),可在中面層也采用改性瀝青混凝土,同時適當(dāng)提高動穩(wěn)度系數(shù)等設(shè)計(jì)指標(biāo),以保證路面結(jié)構(gòu)能抵抗這種極限超載車輛作用,防止車載病害的產(chǎn)生。

        參考文獻(xiàn)

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