高速公路車轍原因分析與治理措施

袁 術，燕中林

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司成都分公司，四川成都 610037）

0 前言

從20世紀80年代中期起，我國大陸掀起了建設高速公路的大潮，迄今為止，先后通車運行的有京石鐵路、京津塘鐵路、沈大鐵路、成渝鐵路等，2019年底總里程達到14.3萬km。高速公路的建造與通車，為車輛安全、便捷的通行奠定優良的基礎，象征著中國公路運輸事業步入新的發展階段。

因為瀝青路面運用的是瀝青結合料，為此礦料間的粘合力大幅提升，混合料的穩固性與硬度大大提升，無論是公路的持久性還是建設質量均有了很大程度的提升。我國近20年來修筑了相當數量的瀝青路面，廣泛用于公路和城市道路。在國內高速公路中，瀝青路面占到很高的比例，且伴隨我國經濟建設的加速與交通運輸需求的大幅增多，瀝青路面的應用規模會逐漸擴大。

1 高速公路瀝青路面病害情況

路面出現毀壞的方式有許多，對路面性能所產生的影響有一些差異，然而近些年通過對我國高速公路病害情況進行調研發現，運用兩年以上的道路產生車轍、水損壞的可能性較高。當今階段，車轍是社會各界高度重視的一種路面病害。

車轍是瀝青混凝土路面所存在的一種病害類型，其是在車輛通行負載長期作用、氣候（比如比較高的溫度）等要素一同影響下出現的一種永久性的形狀改變，體現為順著車輪痕跡出現豎向的絲帶形狀的凹槽，如果情形比較嚴重，車轍兩邊會出現突起形變，導致路面無法滿足正常使用需求。對于瀝青混凝土路面而言，車轍一直是難以根本解決的一種重要病害類型，20世紀70年代后期美國各州公路局通過調研發現，參與調研的44條公路中因為車轍原因出現的路面毀壞的公路有13條，占到29.5個百分點；日本有關方面也指出，路面毀壞八成是車轍導致的。另外高速公路載重大的車輛占比持續增大，車輛超載概率很高，這會加速路面病害的產生，致使路面車轍出現的時間縮短。

經過對某省高速公路往年病害調研材料進行剖析可知，大部分高速公路都出現過車轍這種路面病害。不僅牽涉的范圍廣，并且程度比較嚴重，由調查結果可知，瀝青混凝土路面每個架構層皆會出現程度不等的形狀改變，其中變形大多出現在上面層與中面層。

2 車轍的成因剖析

通過對車轍路段現場鉆芯、測驗、尋找有關設計材料等，將車轍的成因歸結為下述幾種：施工材料、施工工藝、路面架構、道路交通條件等。下文將進行具體論述。

2.1 道路交通條件

因為高等級公路的建設質量和交通管理方法日漸完善，車輛通行效率大幅提升，并且載重大的車輛在高速公路行駛比例增大，交通負載的增多，超載車占比的提高，導致路面毀壞情況日益嚴重。車輛負載大多集聚在車輪痕跡處，從而導致路面病害呈現為帶狀。車輪荷載愈重，輪胎氣壓愈高，車輛行駛速率愈快，交通渠道的情況會愈嚴重，這種情況下極易產生車轍。通過有關探究資料可知：車轍的產生時長伴隨載重作用頻次的增多而縮短。然而車轍深度伴隨載重作用頻次的增多而增深，嚴重的會導致道路無法繼續使用。

2.2 氣象條件

在車轍的形成中，路面溫度是一個不可忽視的要素。車轍一般是在溫度較高的季節中，在車輛反復碾壓下產生塑性流動而逐漸形成的。在寒冷地區，產生車轍的概率極低，瀝青路面在溫度、風、光照等要素的影響下，會集聚大量的熱量，從而導致路面溫度升高，為此瀝青類路面較易出現車轍，同樣的，南部地區較易出現車轍，北部地區的夏天也較易出現車轍。

2.3 路面結構和材料的構成

當前柔性路面大部分運用瀝青混合料，在路面架構中，瀝青層材料越厚，產生永久性變形的程度也越嚴重。其他輔料比如級配碎石土等也會出現程度不等的永恒性的形狀改變。運用剛性基層或者半剛性基層材料的瀝青路面，因為基層有比較突出的抗變形性能與卓越的高溫穩固性，為此這種類型的路面產生車轍大多出現在瀝青層，而剛性基層與土基產生車轍占比極低。國內當前實行的瀝青路面設計標準中，盡管對瀝青混合料的配制比例、厚度核算皆進行具體的限定，然而在瀝青混合料配制過程中所運用的馬歇爾試驗方式，在試驗進行期間試件內應力分散形態十分繁雜，為此試驗結果很難對路面現實情況進行關聯評判以證明瀝青混合料的高溫方面的穩固性，更關鍵的是瀝青混凝土的動穩固性和現實道路上的車轍深度間所存在的關聯當前還缺少有關研究材料。

通過對國內多數高速公路路段調查來看，瀝青混合料運用直徑較大的骨架密實型配制比設計有利于瀝青路面車轍抵御水平的提升。在中面層與下面層架構中運用大粒徑集料配制比，能讓瀝青路面抵御車轍的性能大大提升，在上面層運用改性瀝青的抗滑表層之后，一方面有助于避免環境要素對面層產生一定的不良影響，另一方面也讓瀝青混合料的作業性能得以優化，此外還有助于面層的碾壓，能夠減小瀝青面層產生車轍的概率。反之若面層架構運用不科學的架構組合模式，亦或級配構成不科學、粒徑大小不恰當，會提高瀝青面層產生車轍的概率。為此科學的面層架構與厚度會影響車轍的出現概率。

3 預防瀝青路面車轍的措施

3.1 選用適宜的集料及礦粉

選用堅硬、粗糙度高、顆粒與立方體近似的和瀝青有優良粘合性的尺寸較大的集料一定要包含石灰巖等材料經過細磨所產生的礦粉，這樣能夠讓瀝青混合料在溫度較高情況下的穩定性提升，產生車轍的概率降低。

3.2 采用合理的瀝青混合料配合比

在瀝青混合料的配合比設計中，有兩個要素會影響瀝青路面出現車轍的概率，具體而言：①所有材料的用量占比；②集料的級配構成。這兩個層面皆應當遵照設計標準，將馬歇爾試驗和車轍測驗結果當做根據加以明確，然而對集料的級配構成在當前標準情況下盡量的運用粒徑大的骨架緊密類結構。對瀝青的使用數量應當選取瀝青理想使用區間的最低值。這是由于瀝青使用的數量對于瀝青混合料產生車轍的概率有較為突出的影響。

3.3 采用新結構、新材料

使用間斷型級配瀝青混凝土當做抗滑層，公路面層運用接連級配的粗粒亦或中粒型瀝青混凝土以完成抗滲、持久、抗疲勞等目標，如此便能夠讓瀝青具有抗磨、抗滑、抗滲透、抗車轍等性能。

SMA結構是近些年引人關注的新型抗車轍表面層之一，不但在歐洲得到普遍運用，在國內的八達嶺高速公路、北京機場等公路建設中也有一定運用，然而當前依舊需深層次探究。SMA是持久性能優良、抗車轍功能突出的面層混合料，大多使用在交通荷載重的道路，并且大部分情況下使用在表面層中。其是由充填在骨架縫隙的馬蹄脂和粒徑較小的集料構成的間斷級配瀝青混合料。需要注意的是，為避免混合料發生流動情況，降低瑪蹄脂與粗骨料離析的概率，增加瀝青使用數量，在施工實踐中通常增添纖維穩定劑。SMA通常運用在公路表面層，其較大的粗骨料占比讓粒徑較小的石塊間互相嵌入從而構成礦物骨架，妨礙混合料產生永久性的形狀改變，進而降低瀝青路面產生車轍的概率。

3.4 施工質量

瀝青路面在建設過程中，不但要依照施工標準進行建造，還應當重視以下的內容：①瀝青混合料作業溫度的管控；②瀝青路面的壓實情況。瀝青混合料作業溫度管控包含拌合溫度、出料溫度、到達施工現場的溫度、初壓溫度，應當依照有關標準進行管控，特別是攪拌過程中應當注重瀝青與集料溫度的管控，無論哪個溫度管控不恰當，均會對混合料的質量產生重大影響。瀝青混合料溫度太高，較易致使瀝青出現老化現象，溫度太低會導致攤鋪工作無法順利進行。而高效、充分的碾壓是瀝青路面建設最后一個環節，同時是避免車轍產生的最關鍵環節。為此，瀝青路面碾壓機器的配制不但要達到施工的有關標準，還要數量充足，以此保證瀝青混合料攤鋪完成后能第一時間高效、充分碾壓。

4 瀝青路面車轍的治理措施

通過近幾年對我國公路路面病害的研究，對于車轍這種類型的路面病害大多依據具體的程度采用科學的應對舉措：路的表層有較為顯著的車轍，通過精準測量車轍深度在15mm以上的區域，運用銑刨中上面層重鋪的方式，若車轍深度在30mm以上，使用銑刨面層重鋪的方式；如果車轍深度在15mm以下，基于周邊路面狀況制定改善計劃，若周邊不存在其他類型的路面病害，鑒于成本的考量，先不進行治理。

5 結語

在車輛負載的長期影響下，很多路面會產生車轍，而車轍的產生會導致車輪痕跡處的瀝青面層變薄，導致面層和路面架構總體的硬度減弱，進而誘發其他類型路面病害，且對車輛通行安全、車輛通行舒適程度、車輛行駛穩固性等產生影響。總而言之，車轍的出現，會導致路面使用時間縮短，服務質量下降。高速公路建造完成之后的病害處治是當前公路建造管理的一項主要工作，在增強平常養護的狀況下，不可忽略道路的修護，怎樣在設計、建造、維護等環節嚴控以降低道路病害產生概率，延長其使用時間是所有公路建造參與技術工作者應當深入考量的問題。