高速公路車轍的成因與防治措施

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1、高速公路路面車轍成因及防治關(guān)鍵詞：高速,高速公路,公路,路面,車轍,成因,防治摘　要　對高速公路使用產(chǎn)生車轍病害,從道路設(shè)計、施工工藝分析了形成的原因,并提出了相關(guān)的措施?！　〗陙?我國修筑的一些高速公路均不同程度出現(xiàn)了較嚴(yán)重的車轍,有些路段在通車后的第一個夏季高溫期就產(chǎn)生深度10～50mm的車轍,有的甚至達100mm以上,使路面平整度變差,并很快出現(xiàn)網(wǎng)裂、坑槽等病害。下面我就車轍形成原因進行分析,并提出防治措施。1　車轍形成原因分析1.1路面結(jié)構(gòu)不合理現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范認(rèn)為粗粒徑混合料比細粒徑混合料的抗高溫車轍性能強,僅要求層厚大于最大公稱粒徑的2倍。殊不知,實際施工過程中,粗粒徑混合

2、料離析嚴(yán)重,粗集料“頂天立地”導(dǎo)致碾壓難以密實,有時甚至將石料壓碎。如銅黃高速公路,查原竣工圖,發(fā)現(xiàn)面層結(jié)構(gòu)為:上面層采用4cm中粒式瀝青混凝土(AC—16I)、中面層采用4cm中粒式瀝青混凝土(AC—20I)、下面層采用5cm粗粒式瀝青混凝土(AC—25I)。此結(jié)構(gòu)存在兩個缺陷:一是表層空隙率大,雨水易滲入并聚積在結(jié)構(gòu)內(nèi)。二是各層集料最大粒徑與層厚不匹配,滿足不了2..53倍的關(guān)系,導(dǎo)致碾壓效果不佳,使后續(xù)變形過大。1.2面層級配不合理現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范強調(diào)中、上面層主要功能是封水,其次是抗高溫車轍性能,導(dǎo)致中上面層都采用I型結(jié)構(gòu),有的甚至提出中面層的空隙率應(yīng)降低為2%～4%.實際上I型

3、級配屬于懸浮密實結(jié)構(gòu),內(nèi)摩阻力小,抗高溫車轍性能差,如再將空隙率降低為2%～4%,則高溫情況下自由瀝青膨脹之后無處去,就會加劇高溫形變。另一方面,中下面層設(shè)計雖為中粒式瀝青混凝土(AC—20I)和粗粒式瀝青混凝土(AC—25I),但從對中下面層混合料抽提試驗結(jié)果看施工配合比級配偏細。1.3層間結(jié)合處理不當(dāng)從多條高速公路取芯發(fā)現(xiàn),基層與面層間沒有透層油滲入的痕跡,在取芯過程中,很難取出基層和面層連在一起的整體芯,而是兩者分開的,這反映了基層與面層的粘結(jié)強度很低,故在陡坡地段發(fā)生推移現(xiàn)象是必然的。1.4交通荷載考慮不周在高速公路的交通構(gòu)成中,重載卡車數(shù)量較多,而且行車速度慢。調(diào)查發(fā)現(xiàn),大

4、型貨車中軸載超過我國標(biāo)準(zhǔn)軸載10t的比例為37%～46%,平均為40.6%,超過國際上最大標(biāo)準(zhǔn)軸載13t的比例為24%～28%,平均為25.7%,有2～4%的甚至超過了18t,可見超重載現(xiàn)象非常嚴(yán)重。經(jīng)分析,軸載從10t依次增加到13t、15t、18t,剪應(yīng)力高值的分布范圍從面層下3～6cm依次增加到3～7cm、3～8cm、3～9cm,剪應(yīng)力的最大值位置從4cm依次增加到4cm、5cm、5cm。說明隨著軸載的增加,剪應(yīng)力高值的分布范圍由表面層向中面層轉(zhuǎn)移,使產(chǎn)生失穩(wěn)性車轍的深度增加。因此,承受重載慢速交通要求瀝青混凝土有較好的抗車轍能力。但是,目前高速公路設(shè)計中沒有詳細考慮此因素。1

5、.5沒有考慮縱坡的影響從調(diào)查發(fā)現(xiàn),車轍嚴(yán)重的路段均在陡坡路段。我們調(diào)查超重載貨車在上坡路段的速度一般為20km/h,根據(jù)瀝青材料的溫度時間換算法則,長時間承受荷載與高溫條件是等效的,而且時間是累積的。車輛如果以100km/h速度行使,對路面瀝青層的作用時間約為0.02s,如果行使速度只有20km/h,則對路面瀝青層的作用時間約為0.1s,即以20km/h速度行駛產(chǎn)生的形變相當(dāng)于以100km/h速度行駛5遍所產(chǎn)生的形變。所以,對于具有粘彈塑性的瀝青混合料,縱坡越大,除了因為應(yīng)力增加和作用深度加深而增加車轍外,還因為行車速度慢和應(yīng)力作用時間長而更容易加重車轍。因此,用于上坡路段上的瀝青混

6、凝土需要有較大的抗車轍能力,但是設(shè)計中沒有對此作特殊的處理。1.6溫度的影響高溫對車轍有明顯的影響,沒有高溫,即使在超重載的交通狀況下,車轍也難以產(chǎn)生。隨著溫度的升高,瀝青的粘度呈對數(shù)級下降,瀝青混合料的抗壓強度和抗剪強度快速下降。有關(guān)研究表明:路表下4～9cm處的溫度最高,這一區(qū)域正好位于中面層。且表面高溫很容易與大氣發(fā)生熱交換,高溫持續(xù)時間短,而瀝青混合料的導(dǎo)熱系數(shù)小,內(nèi)部高溫不易與大氣發(fā)生熱交換,內(nèi)部的高溫持續(xù)時間長,對于具有粘彈塑性的瀝青混合料,其形變與高溫持續(xù)時間成正比,因此中面層更易于發(fā)生車轍。1.7材料把關(guān)不嚴(yán)目前大部分高速公路對瀝青的選擇是比較注重的,大多選用優(yōu)質(zhì)進口

7、瀝青,上面層采用改性瀝青,但是忽視了砂石料的影響。砂石料基本上由當(dāng)?shù)厝罕娮园l(fā)組織的小料廠生產(chǎn),產(chǎn)量低、規(guī)格少、質(zhì)量差。而高速公路建設(shè)速度快,用量大,形成明顯的反差。真正用于高速公路面層的砂、石材料并非全部合格品,更談不上優(yōu)質(zhì)品了。有的砂石料含泥量和風(fēng)化料遠遠超標(biāo),根據(jù)施工現(xiàn)場調(diào)查,有的高速公路用于面層的粗集料含泥量在1.5%～2.0%,扁平顆粒占30%～80%,有的風(fēng)化嚴(yán)重,有的細集料在飽水的情況下能摸成團。從己通車的瀝青路面鉆芯取樣和病害開挖的結(jié)果來看,