城市工業園區主干道車轍病害的產生原因及處理措施

【摘要】

工業園區主干道由于周邊企業及在建工地施工的影響存在超載現象，導致了建成后的瀝青混凝土路面短時間內出現車轍病害，通過調查分析采用車載產生的原因對病害進行治理，施工后效果良好。為類似的公路、城市道路建設的防車轍處理提供了參考。

【關鍵詞】城市工業園區主干道; 超載; 抗車轍; 改性瀝青混凝土

【中圖分類號】U418.6【文獻標志碼】B

［定稿日期］2023-06-21

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

0 引言

湖南澧縣工業大道提質改造工程道路全長約2 km，寬44 m。改造后的機動車道的路面結構為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 水泥穩定碎石基層（三層）。

路面施工于當年6月基本結束，到8月份時路面機動車道（靠近中央分隔帶的雙向四個機動車道）出現了嚴重的車轍病害。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行調查、分析，并出具相應的車轍病害處理方案。

1 交通量調查和軸載計算

經過為期三天的交通量調查，共統計各種類型的車12 988輛，小車10 071輛，貨車2917 輛，貨車比例達到22.5%。稱重數據顯示，貨車超重車737 輛，超重率達25.25%，特別交通量調查的第一天（11 月28 日），上行方向貨車超重。

經過計算，該項目累計當量軸次為Ne=2.8×107gt;2.5×107次/車道，根據CJJ 169-2012《城市道路路面設計規范》的規定，交通量等級為特重交通荷載等級。

通過調查連續三天的交通流量進行交通量預測與分析，最終得出工業大道在設計年限內為特重交通量等級。當然交通量調查持續時間越長，數據越有代表性，相關單位應加強后續的交通量跟蹤調查。但是，工業大道作為縣城工業園區的主要運輸通道，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）現象極其嚴重，對路面的破壞作用是巨大的、不可逆的。

2 病害調查

工業大道是城市主干道，也是縣城工業園區主要運輸通道，道路兩側坐落大量的工廠廠房和房建項目，貨物運輸車輛、施工車輛以及渣土運輸車輛重載、超載現象比較嚴重，致使工業大道兩側路面機動車道產生了較為嚴重的車轍病害，總體分析有幾個特點：

（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重程度基本相當，車轍病害主要集中在機動車道1 與機動車道2，但機動車道2 的平均車轍深度大于機動車道1 的平均車轍深度。

（3）交叉路口以及紅綠燈等候區域車轍深度相對于其他位置要大，例如起點LK0+020 斷面最大車轍深度達到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生。

（4）調查發現車轍嚴重路段（車轍深度大于15 mm）主要表現為輪胎下方的下沉以及同時出現的兩側隆起，車轍斷面呈W 形，屬于典型的失穩型車轍；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1 220車道；車轍深度大于15.0 mm 的路段有5 段（車道），共計3 300 車道。

3 混合料動穩定度試驗

對現場取回來的車轍板試件加工后進行動穩定試驗（圖1），由于上、中面層的分割會對試件產生破壞作用，故首先進行上+中面層混合料的動穩定試驗，待試驗完成后再進行試件加工，切割上面層后，單獨進行中面層混合料的動穩定試驗，試驗結果如表1所示。

從表1可以得出幾點結論：

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

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

（3）所有的動穩定數據均較大，特別是上面層+中面層的組合試件的動穩定度較大，主要是經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

項目的車轍病害主要表現為輪胎下方的下沉以及同時出現的兩側隆起，車轍斷面呈W 形，屬于典型的失穩型車轍。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生了剪切變形，引起集料顆粒出現相對位移，車輪反復碾壓作用載荷應力超過瀝青混合料的抗剪強度，使流動變形不斷積累形成車轍。

調查組通過現場踏查、取樣以及查閱配合比設計報告進行綜合考量，并進行了瀝青混凝土面層鉆芯實驗室檢測數據和車轍試件動穩定度實驗分析其病害形成因素可能主要有幾點：

（1）工業大道是縣城工業園區主要運輸通道，周邊廠區較多，且有大量的房建工程在施工，渣土車以及貨物運輸車輛存在嚴重的超載現象（有些貨車的重量甚至超過了100 t）。經過為期三天的交通量調查，共統計各種類型的車12 988輛，小車10 071 輛，貨車2 917 輛，貨車比例達到22.5%。3天稱重數據顯示，貨車超重車737 輛，超重率達25.3%，特別在交通量調查的第一天（11 月28 日），上行方向貨車超重率高達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，短時間內就可以形成嚴重車轍。這是本項目產生車轍病害的主要原因。

（2）路面的上面層以及中面層的實際級配偏細，雖然滿足規范C 型級配要求，但離骨架密實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定性的措施，難以適應如此大交通量的渠化交通，容易形成車轍。當然，瀝青面層局部有不密實現象，也會發生壓密型車轍。

5 病害處理方案

根據對車轍病害進行檢測，發現變形主要發生在中面層，因此主要采用銑刨車轍路段瀝青中、上面層，采用優化后的瀝青中、上面層混合料重新進行攤鋪，較為徹底修復車轍病害。

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。如果銑刨后發現下面層有松散、裂縫，應先對下承層病害進行處治。

車道銑刨應設置臺階，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 結束語

（1）通過鋪設改性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量監督措施，道路整治后并經過暑期高溫考驗，目前運營情況相當良好，未出現任何病害。希望為類似的公路、城市道路建設的采空區路基處理提供參考。

（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，這是本項目完工后短期內產生車轍病害的主要原因。因此，相關的管理單位今后要加大對工業大道周邊道路的查超、治超力度，堅決遏制此類違法、違規現象發生，同時在高溫季節要采取灑水降溫等措施盡可能減少道路車轍病害產生。

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

（4）建議設計單位在進行路面結構設計時，應對道路周邊實際交通量和軸載情況予以調查和明確指標，如周邊短時間內有存在超載和重載情況，應予以針對性設計，可在中面層也采用改性瀝青混凝土，同時適當提高動穩度系數等設計指標，以保證路面結構能抵抗這種極限超載車輛作用，防止車載病害的產生。

參考文獻

［1］ 湖南省建筑設計院.澧縣工業大道車轍處理施工圖設計［R］.2019.02

［2］ 張亮.重載交通瀝青路面設計指標研究［J］.交通標準化.2013（2）：44-47.