公路瀝青混凝土路面車轍成因及防治措施

李自友LI Zi-you

（中鐵十七局集團第三工程有限公司，石家莊 050000）

0 引言

隨著科學技術的迅速發展，交通建設工程逐步增加。在道路工程施工中，瀝青路面的應用最為普遍，瀝青路面受到施工技術、環境以及交通量、載重量的影響，出現不同程度的病害，特別是路面車轍病害。車轍的病害產生不僅影響到路面的行車安全性、舒適性，還會隨著車轍的不斷發育，使路面病害進一步惡化、降低使用壽命。因此，對瀝青混凝土路面車轍的成因進行分析，制定出防治措施具有重要的意義。

1 車轍的定義

車轍是指車輛在道路路面上行駛后，通過荷載留下的車輪壓痕，是評價路面周期性的一項重要指標。路面車轍的深度直接影響了路面的通行安全性、車輛行駛的舒適度及使用年限。

2 產生車轍的機理過程及種類

2.1 產生車轍的機理過程

瀝青混凝土路面出現車轍是在不斷的荷載作用下產生的一種累積變形，極易在高溫環境下造成車轍現象的發生。

通過三個階段對車轍的形成過程進行劃分，第一階段為瀝青路面的初始壓實階段、第二階段為瀝青混凝土的塑性流動階段、第三階段為瀝青混合料的礦架結構剪切、破壞階段。車轍的形成階段圖見（圖1）。

圖1 車轍形成過程示意圖

2.2 公路瀝青路面車轍種類

瀝青混凝土路面在長期的使用過程中，極易出現各種病害，其中車轍病害極為常見，在路面投入使用以后，長時間受到車輛荷載的反復碾壓作用，自然因素的影響等，出現變形，極易形成車轍病害。根據目前公路瀝青混凝土路面車轍病害的具體情況來看，根據其形成原因的差異性，主要包含以下類型：①失穩型車轍。②結構型車轍。③壓實型車轍。④磨耗型車轍。

3 瀝青路面車轍成因分析及防治措施

3.1 成因分析

3.1.1 溫度

烏魯木齊地區夏季日照時間長，在高溫狀態下，瀝青路面經車輛荷載往復作用，瀝青混合料便會產生在高溫下失穩的狀況，進而形成車轍。外部溫度對路面車轍影響較大，主要為當溫度升高時，瀝青的抵抗蠕變的能力變小，，很容易產生在受外力時造成的永久剪切變形從而導致瀝青材料橫向移動，加快車轍形成；當路面含水量增加或出現積水現象時，瀝青混合料的粘結力會在潮濕環境下出現削減或破壞，在內部水分和車輛荷載的作用下，導致車轍的形成。特別是溫度上升至40℃以上時，輪跡帶位置處的豎向位移快速增大、瀝青混合料的流動性逐漸增大。從而造成瀝青路面車轍現象的發生，造成路面破損。

3.1.2 荷載

烏魯木齊地處祖國邊陲，進疆道路匱乏，主干線偏少。隨著國家經濟快速的發展，大型車輛數量逐步增加，且車輛超載現象較多。車輛軸載和胎壓的變化勢必會引起其接地壓力的變化，且接地壓力隨軸載和胎壓的增加而逐漸增大，在反復的荷載作用下，路面產生累計塑性變形，從而造成路面剪切破壞。

3.1.3 原材料

原材料也是影響車轍的重要方面之一，瀝青材料的高溫穩定性差，在夏季高溫及日照時間長的條件下很容易造成永久性變形。集料的壓碎值指標偏高，造成荷載下抗壓碎的能力降低，從而造成車轍產生。

3.1.4 礦料級配不合理

瀝青混合料的礦料級配偏細，細集料偏多，粗集料處于懸浮狀態，無法形成骨架結構，從而降低混合料的抗車轍能力，在施工過程中容易出現推移、臃包現象的產生，導致路面在荷載的作用下容易產生變形，造成路面破損。

3.2 預防措施

3.2.1 合理選用瀝青材料

通常在路面設計時為綜合考慮經濟的情況下，下面層一般選用普通道路石油瀝青，為改善下承層抗車轍能力，在普通道路石油瀝青中摻加抗車轍劑，抗車轍劑的摻加量為瀝青用量的3‰的（按重量計），能夠有效提高下承層的抗車轍能力。對比見表1。同時考慮重載車輛及交通量的影響，避免瀝青路面出現車轍現象，施工時路面中、上面層控制尤其重要。在中、上面層配合比設計時，骨料采用質地堅硬的玄武巖，瀝青采用SBS 1-B 改性瀝青，加強瀝青與骨料的粘結力，增強混合料高溫穩定性和低溫抗裂性，從而提升瀝青面層的抗車轍能力。

表1 下面層瀝青混合料車轍試驗動穩定度對比表

3.2.2 調整礦料級配

我國現行標準《公路瀝青路面施工技術規范》中連續密級配曲線范圍較廣，根據新疆特殊地理環境及本項目道路等級為特重載高速公路等級，為有效提高路面抗車轍能力，配合比設計中根據實際情況制定適合本項目的級配曲線范圍，以上面層AC-13C 為例。粗型密級配關鍵性篩孔2.36mm 孔徑質量通過率不大于40%，施工技術規范中關鍵性篩孔2.36mm 孔徑質量通過率中值為37%，選用配合比設計中關鍵性篩孔2.36mm 孔徑質量通過率中值為27.5%，通過關鍵性篩孔質量通過率及級配范圍對比見表2，現行標準中級配范圍明顯偏細，故采用設計圖紙中礦料級配選用偏粗型連續級配設計瀝青混凝土配合比，增加粗骨料比例，同時嚴格控制粉膠比。從而提高瀝青混凝土的高溫穩定性，能夠有效的提高路面抗車轍能力。

表2 AC-13C 礦料級配范圍對比表

3.2.3 試驗比對

根據設計理念，本標段根據施工技術規范選定曲線（圖2）和優化后的選定級配曲線（圖3）進行對比（表3），并對兩組級配曲線進行試驗檢測，施工技術規范確定最佳瀝青用量為：4.94%，優化后的級配曲線確定最佳瀝青用量為：4.76%。并對兩組AC-13C 瀝青混合料進行試驗，其他檢測指標均滿足設計要求，施工技術規范曲線動穩定度結果為：5400（次/mm），選用級配曲線動穩定度結果為實測值：8900（次/mm）以＞6000（次/mm）表示，具體檢測結果見表4，車轍動穩定度結果有顯著提高，能夠有效預防車轍病害的產生，提升路面抗車轍能力。

表4 AC-13C 瀝青混合料車轍試驗比對結果

圖3 優化后選定合成級配曲線圖

表3 合成級配比對表

圖2 施工技術規范選定合成級配曲線圖

3.2.4 瀝青混合料的攤鋪

在鋪筑瀝青面層前，下承層質量必須滿足各項技術要求。因此，在施工前要對其下承層質量進行驗收。上面層攤鋪厚度控制采用非接觸式平衡梁裝置，實行等厚控制。在攤鋪過程中混合料供應需連續不間斷，采用兩臺相同型號攤鋪機梯隊作業，兩臺攤鋪機的間距不宜超過10m。縱向搭接的寬度不宜大于10cm。攤鋪機的熨平板不能留有縫隙，要嵌合緊密，為了避免出現條痕，每次攤鋪前0.5-1h 加熱熨平板溫度100℃以上。同時減少混合料離析現象，攤鋪機的兩側的混合料要保持有高于2/3高度。要根據攤鋪的速度及時調整螺旋布料器，保持速度穩定運轉，確保混合料均勻，滿足施工級配要求。

3.2.5 瀝青混合料的碾壓

為達到很好的壓實效果，嚴格按照試驗段總結的參數進行控制，確保壓實效果。瀝青路面的壓實分為三個階段，即：初壓、復壓、終壓。碾壓方法應遵循“高溫緊跟、勻速慢壓、高頻低幅、先邊后中”的原則。混合料攤鋪完成后要在溫度較高的狀態下開始碾壓，碾壓溫度下降過快，影響瀝青路面的壓實質量。為保證在一定溫度損失下完成碾壓，配備壓實設備不少于6 臺。碾壓完成后并做好成品保護。

4 效果跟蹤

在公路瀝青混凝土路面車轍的檢測中，平整度是一項重要檢測指標，也是判定公路工程通車后質量的一項重要內容。因此，通過公路路面驗收時的平整度標準差與半年后跟蹤檢測路面標準差進行對比（表5），通過不同時段的檢測結果來看，通車半年后未發生路面車轍及變形現象，充分表明通過合理選用材料、優化礦料級配組成，加強施工過程管控，能夠有效的消除瀝青路面車轍現象的發生。提升了公路行車舒適度及安全度。

表5 平整度檢測對比結果表

5 經濟及社會效益

本標段改性瀝青路面混合料約25 萬噸，通過優化級配，降低了瀝青用量，每噸瀝青混合料節省瀝青1.8㎏，共計節約瀝青約450 噸，改性瀝青價格按4200 元/噸計算，共計節約成本約189 萬元，實現了降本增效的經濟價值。同時，通過大量試驗，不斷優化混合料配合比，施工過程中嚴格質量管控，有效的防止車轍病害的產生，確保了路面工程實體質量及道路行車安全。增強企業社會責任，為企業帶來更大的社會效益。

6 結語

綜上所述，公路路面車轍病害是一種最為常見的病害類型，一旦出現這種病害，就會嚴重影響公路工程的正常使用，使公路通行面臨著較大的安全隱患。通過對車轍病害的原因進行分析，制定相應的防治措施及過程管控，以避免車轍病害的出現，減小其病害威脅，保證公路工程的安全通行，提高道路的舒適性、使用安全性和使用壽命。因此，需要根據各地區的不同大氣溫度、環境濕度、道路等級等因素，合理選擇瀝青路面材料種類、礦料級配選用和施工工藝等，在施工過程中加強過程管控，確保路面施工成品質量等綜合管理，才能有效減少車轍病害的形成。