淺析氣候條件對城市道路瀝青路面車轍的影響

陳華

長沙市市政工程有限責任公司 湖南 長沙 410000

伴隨著我國國民生活水平的不斷提高，人們對于道路出行平整度、舒適度也提出了更高要求，瀝青路面具有較高的平整度和耐磨性，因此被廣泛應用在城市道路中，但是因為氣候條件的影響，加上長期車輛荷載，導致瀝青路面經常出現車轍現象，車轍嚴重者，直接影響車輛正常行駛。本研究針對湖南某路段車轍現象進行分析，通過試驗檢測方式，分析路面車轍和氣候條件之間的關系。

1 瀝青路面車轍類型

1.1 磨損性車轍

磨損性車轍多數是因為人為因素導致的，如雨天、雪天等，車輛為了避免打滑，使用杜鍍釘輪胎，或者在車輪上安裝防滑鏈等，這種類型的車轍多數出現在北方寒冷地區[1]。

1.2 失穩性車轍

失穩性車轍是因為瀝青路面被進一步壓實后形成了塑性流動，從而出現變形現象，對于這種類型的變形基本上是因為重載車輛車輪而導致的，這種類型的車轍特點主要表現為部位下凹，同時兩側向上隆起。

1.3 結構性車轍

結構性車轍主要是指瀝青面層、基層以及路基的結構層強度不夠，從而出現永久性變形，這種類型的車轍的特點為橫斷面出現凹陷，兩側沒有出現隆起現象，車轍寬度相對較大。

1.4 壓密性車轍

壓密性車轍是因為瀝青路面碾壓不足，開放交通之后，車輛過密，從而形成車轍。這種類型的車轍是因為路面施工質量不達標，導致路面出現非正常病害。

2 瀝青里面出現車轍的主要原因

2.1 紫外線輻射

紫外線輻射會導致瀝青材料迅速老化，這就降低了瀝青材料的使用性能，甚至導致瀝青路面喪失了使用功能，這種情況下，雨水侵入后反復行車荷載作用的綜合作用，導致路面產生車轍。

2.2 剪切作用

伴隨著車輛輪軸數目的迅速增加以及車輛載重的增加，導致瀝青路所承受的剪力逐漸增大，特別是在路口和轉彎的位置，因為制動頻發，車輛較為密集，增加了剪切力，導致瀝青路面出現車轍。

2.3 交通壓力

道路所承受的交通壓力日益增加，車輛荷載也不斷增加，對于瀝青路面會帶來直接影響。再加上對瀝青路面維護不夠及時，經過長期累積，則容易導致瀝青路面產生車轍[2]。

2.4 瀝青質量

在瀝青材料當中含有較多蠟 ，因為高溫天氣的影響，導致瀝青粘度下降，同時瀝青集料當中的酸性物質相對較多，容易促使混合料的穩定性下降，導致瀝青路面黏結力下降。這種情況下，車載負荷和其他外界因素的影響，導致瀝青路面抗車轍能力下降，穩定性也隨之下降，導致車轍產生。

2.5 厚度因素

若瀝青路面所鋪設瀝青過厚，長期行車則會導致路面上形成半剛性基層，導致瀝青路面上層結構出現半剛性基層，從而促使瀝青路面穩定性下降，加上車輛荷載，容易導致瀝青路面產生車轍。

2.6 施工質量因素

瀝青路面施工質量直接影響車轍形成，若瀝青路面施工質量不達標，各個環節不夠嚴謹，材料配比缺乏合理性，加上溫度上的不合理等，均會導致瀝青路面出現車轍。

3 案例概況

選取湖南某市一條典型干道，將路面溫度和車轍作為研究對象。對同一條路段在不同時間段氣溫以及路面溫度進行調查。使用ABAQUS有限元軟件，針對不同溫度下車轍深度進行模擬和計算，從而分析城市氣候條件對于車轍的影響[3]。

4 結果分析

4.1 湖南某市氣候條件和路面溫度

在低溫月份，該市氣溫較低，最高氣溫在7月份，從7月中選取3天，24h測路面溫度，內容有地表溫度、地表下4cm溫度和地表下10cm溫度。選取3天數據平均值，獲得24h路面溫度變化情況。經測試可得，24h內，早上6時開始，氣溫逐漸升高，到下午14點，溫度達到峰值。對路面車轍發展情況進行測試，發現車轍發展與溫度發展成正比，車轍速率會隨著溫度的增加而增加。

4.2 氣候條件和車轍的關系

測得該市一天最高溫度可達40℃，而7月份的最高氣溫均值在35℃以上，高溫天氣持續時間較長，加上車輛荷載，從而很容易導致瀝青路面出現車轍。在每天13點以后，氣溫會達到峰值，14點路面溫度達到最高，這種情況下，路面溫度變化和氣溫相比，具有滯后性，氣溫越高，路面結果越深，滯后性越強。經過調查顯示，路面溫度要比實際氣溫高出15～20℃，因此在高溫天氣影響下，路面溫度最高可達60℃。綜上所述，氣溫對路面車轍情況產生極大影響，一天24h內，車轍發展速度出現極大的波動，在0:00～8:00之間，路面溫度水平相對較低，8:30以后，路面溫度開始升溫，最高可達40℃，這時路面結構整體溫度可達35℃，同時伴隨著車轍發展速率增加，當在一天當中的13：00～15:00期間，車轍速率可達1.8mm/h，15:00以后則迅速下降。到晚上22:00，車轍速率下降到0.2mm/h。當路面在11:00～17:00之間的時候，車轍發展速度迅速，其他時間發展速度相對緩慢。當氣溫在25℃、路面結構溫度在30℃時，車轍的發展則可以被忽略。

5 瀝青路面車轍防治措施

車轍的形成有多種因素，也會形成不同類型的車轍。氣溫較高時，瀝青抗剪能力下降，加上車輛的反復碾壓，和氣溫低時相比，抗剪能力很容易達到極限。那么相應管理人員則需要結合車轍程度采用不同類型處理方法。

5.1 輪跡兩側無隆起

如圖1所示：這種情況路面僅出現下陷現象，技術人員僅需對其進行輕微修補，需要先目測修補范圍輪廓線，然后沿著輪廓線對塌陷寬度范圍內部面層去除，在對面層去除過程中，需要注意的是將槽壁和底逐漸保持垂直狀態，清理完成后，涂刷粘層瀝青，使用原面層相同的材料對其進行修補，此后進行充分壓實，確保其和原路面保持平整。

5.2 兩側條狀隆起

針對這種車轍，需要先將隆起部位清除，去除深度大于原有面層材料最大粒徑的兩倍。要求槽壁和槽底之間處于垂直狀態，對輪跡的下方原有面層鑿毛，進行清掃之后， 涂刷0.3～0.6kg/m2的粘層瀝青，此后輔以和原面層相同等級的瀝青混合料，將其壓實并鋪平，和原路面之間相互對接。

6 結束語

總而言之，車轍的出現，不但影響道路美觀和車輛行駛舒適性，嚴重時會導致車輛出現交通事故。相關學者認為，氣候條件直接影響車轍產生速率。本研究結果顯示，溫度越高，車轍產生可能性越大，相應技術人員需及時處理，以免影響正常通行。