摘 ?要：我國公路建設飛速發(fā)展，瀝青路面廣泛使用在各種道路上，車轍病害已經(jīng)是瀝青混凝土路面的主要破壞形式之一。湖北黃石地區(qū)及周邊夏季氣溫較高，路面溫度可以達到70℃以上，并且夏季高溫持續(xù)時間較長，隨著交通量的日益增加和汽車軸載的增大以及渠化作用的影響，黃石地區(qū)及周邊道路車轍病害尤為突出，亟需對瀝青路面車轍病害的影響因素與防治措施進行深入研究。下文將以湖北黃石某一級公路大修工程作為案例，對車轍病害進行檢測分析，并提出建設性防治措施，以供參考。

關鍵詞：重載交通;瀝青路面;車轍病害;防治措施

中圖分類號：U418文獻標識碼：A???文章編號：1671-2064（2019）16-0000-00

1案例概況

湖北黃石某一級公路大修工程，全長約24.12km，路基平均寬度為23m，路幅構成：0.5m（土路肩）+3.5m（硬路肩）+3.5m（行車道）×2+1m（中分帶）+3.5m（行車道）×2+3.5m（硬路肩）+0.5m（土路肩）=23m。路面大修方案為：將原有道路的病害采用水泥穩(wěn)定碎石修復后，鋪水穩(wěn)基層及三層瀝青面層至設計標高的處治方案，經(jīng)計算后從上至下路面結(jié)構如下：4cm 細粒式改性瀝青砼AC-13C+5cm 中粒式改性瀝青砼AC-20C+7cm 粗粒式瀝青砼 AC-25C+1cm SBS同步碎石封層+18cm水泥穩(wěn)定碎石基層+水泥穩(wěn)定碎石調(diào)平層+原有路面結(jié)構。

該路面大修工程5月份建成通車后，7月份部分路段相繼出現(xiàn)車轍，為摸清車轍原因，提出科學合理處理方案，業(yè)主方委托第三方檢測機構對該工程進行彎沉、車轍深度和平整度檢測，以及瀝青路面各結(jié)構層的厚度、壓實度檢測及級配分析。同時收集了第三方的70號A級瀝青、SBS改性瀝青、上面層和中下面層粗集料質(zhì)檢資料，施工過程試驗檢測資料，以及質(zhì)量控制、氣候、交通量等相關資料，對車轍形成原因進行了全面分析。

2瀝青面層試驗檢測結(jié)果及綜合分析

2.1瀝青路面原材料及配合比試驗結(jié)果

根據(jù)監(jiān)理單位提供的施工單位委托第三方機構進行的AC-13C、AC-20C、AC-25C型瀝青混合料目標配合比設計、瀝青混合料性能驗證試驗，原材料外委試驗檢測報告，瀝青路面上、中、下面層采用的各種原材料及配合比設計各項技術指標均滿足規(guī)范和施工圖設計文件要求。

2.2瀝青路面彎沉檢測結(jié)果

彎沉檢測采用ZOYON-LDD激光動態(tài)彎沉車，激光動態(tài)彎沉車是利用多普勒測速原理，在以正常交通速度（15-90km/h）行駛過程中，能夠測量路面的動態(tài)彎沉值，相關測量結(jié)果滿足國家標準。

考慮到路面出現(xiàn)車轍引起平整度降低對激光彎沉測試的影響，根據(jù)對激光彎沉檢測車檢測數(shù)據(jù)剔除異常值后，并與貝克曼梁彎沉檢測結(jié)果進行比對、修正后得到的彎沉檢測結(jié)果，本項目彎沉檢測結(jié)果滿足設計文件要求。

2.3瀝青路面車轍深度檢測結(jié)果

根據(jù)公路技術狀況評定標準（JTG H20-2015）規(guī)定，車轍深度在10～15mm之間為輕度車轍，車轍深度在15mm以上為重度車轍。該一級公路全線瀝青路面共發(fā)生重度車轍22.7公里（單車道長度），其中右幅主車道6.2公里，超車道0.7公里;左幅行車道8.3公里，超車道7.5公里，其中超車道重度車轍是車輛雙向行駛時造成;主要發(fā)生在交通流量大，重載車多，上坡及十字路口等路段。

目前，車轍形式為追密性車轍和流動性車轍，輪跡帶下陷，周邊隆起，局部標線扭曲。

2.4瀝青路面取芯檢測結(jié)果

（1）瀝青路面車轍路段上中下面層厚度變化。經(jīng)取芯檢測，瀝青路面車轍車道與硬路肩對比分析，最大車轍深度為47.22mm，上面層車轍深度最大為10mm，中面層最大車轍深度15mm，下面層最大車轍深度為 20mm。

在16處重度車轍處取芯檢測發(fā)現(xiàn)，上面層車轍深度5～10mm;中面層車轍深度5～15mm;下面層車轍深度7～20mm，嚴重處發(fā)現(xiàn)瀝青混合料松散。

剔除不能取出完整芯樣，分析車轍路段三層瀝青面層平均車轍深度發(fā)現(xiàn)，上面層平均車轍深度4.86mm，中面層平均車轍深度6.50mm，下面層平均車轍深度8.71mm。說明嚴重車轍路段3層都發(fā)生了車轍，中下面層更為嚴重，分析認為下面層采用70號A級瀝青，其瀝青混合料動穩(wěn)定度1084次/mm，雖然符合規(guī)范要求，但是不適應重載交通要求;同時也說明車輛荷載偏大，導致車輪荷載影響深度增加。

（2）瀝青路面壓實度及空隙率檢測結(jié)果。從左右幅瀝青路面車轍病害處和完好處取芯的壓實度測試數(shù)據(jù)可以看出，主車道和超車道的壓實度都滿足要求，但是部分硬路肩的壓實度不滿足≥92%的要求。如果硬路肩與行車道壓實工藝方法一致，說明部分路段下面層壓實度偏低，存在車轍隱患;如果硬路肩下面層壓實工藝不到位，則不存在壓實不足造成車轍的隱患。

從左右幅瀝青路面車轍病害處和完好處取芯的空隙率測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，主車道和超車道的車轍嚴重處的空隙率要明顯小于硬路肩完好處的空隙率，硬路肩完好處少數(shù)點空隙率已超出設計空隙率的上限。車轍路段上、中、下瀝青面層空隙率小于硬路肩處空隙率，說明行車追密對車轍有一定作用。值得注意的是有8段左幅和右幅上面層的空隙率小于2%，共計1600米。根據(jù)美國戰(zhàn)略公路研究計劃（SHRP）研究成果，空隙率小于2%，瀝青路面存在車轍的潛在風險。

（3）瀝青路面配合比分析。從主車道嚴重車轍處和硬路肩完好處分別取瀝青面層板塊在瀝青燃燒爐中538℃條件下進行燃燒試驗，當連續(xù)3分鐘內(nèi)重量變化小于0.01%時試驗停止，將剩下的集料進行篩分，可以得出上面層、中面層和下面層的篩分結(jié)果和級配曲線。

從車轍病害處、完好處與生產(chǎn)級配的級配曲線進行對比可以看出，車轍病害處和完好處的級配均在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)，但完好處的上面層、中面層和下面層的級配與生產(chǎn)級配偏差最小，說明施工過程中配合比控制較好;而車轍病害處的偏差較大，特別是中下面層4.75mm以上篩網(wǎng)通過率偏高，說明粗集料被壓碎，也反映了車輛荷載過大。

通過第三方提供的原材料檢驗結(jié)果，中面層和下面層的壓碎值指標分別為19.9%和19.7%，雖在規(guī)范的范圍內(nèi)（≤28%），但出現(xiàn)粗集料壓碎現(xiàn)象，說明大棋一級公路車輛荷載較大。

2.5瀝青路面試驗檢測綜合分析

根據(jù)該一級公路瀝青路面各結(jié)構層配合比設計及現(xiàn)場取樣試驗檢測結(jié)果綜合分析可得到以下結(jié)論：

（1）行車道瀝青路面各結(jié)構層配合比設計的級配、油石比和體積指標，以及施工壓實度都滿足規(guī)范要求。

（2）重度車轍路段瀝青路面的大多數(shù)上、中、下面層都發(fā)生了車轍，其車轍深度平均值分別為4.86mm、6.50mm和8.71mm，說明三層都對總體車轍深度有影響，且車輛荷載影響深度較大，也說明車輛荷載過大。

（3）對比分析車轍處和硬路肩上、中、下面層級配發(fā)現(xiàn)，瀝青混合料的級配控制較好，車轍處部分篩孔通過率明顯偏高，特別是4.75mm以上篩網(wǎng)通過率偏差大。通過第三方提供的原材料檢驗結(jié)果，中面層和下面層的壓碎值指標分別為19.9%和19.7%，都滿足規(guī)范要求（≤28%），但出現(xiàn)粗集料壓碎現(xiàn)象，說明車輛荷載過大。

（4）車轍嚴重處的空隙率明顯小于硬路肩完好處的空隙率，說明行車追密對車轍有一定作用。需要注意的是共有8段上面層空隙率小于2%，雖然滿足我國規(guī)范要求，但是根據(jù)美國戰(zhàn)略公路研究成果，瀝青路面使用期末空隙率不宜小于2%，否則存在車轍的潛在風險。

3氣候觀測數(shù)據(jù)

該一級公路通車以來，根據(jù)黃石市氣象臺公布的日最高氣溫資料（見附件5），自7月2日～8月31日持續(xù)高溫，日最高以上30℃以上60天。

自7月13日～7月31日，日最高氣溫35℃以上共19天。

連續(xù)7天最高溫度發(fā)生在7月24日～7月30日，平均值為：

Tair=（37+38+37+37+38+37+37）/7=37.29℃

該一級公路地理緯度為北緯29.6°。據(jù)此計算路表以下20mm瀝青面層溫度為：

T20mm=（Tair-0.00618Lat+0.2289Lat+42.2）*0.9545-17.78

=（37.29-0.00618*30.2+0.2289*30.2+42.2）*0.9545-17.78

=64.5℃

說明晴天，路表以下20mm處瀝青面層內(nèi)部溫度將達到64.5℃。

現(xiàn)場實測瀝青路面表面最高溫度為69℃，接近SBS改性瀝青軟化點70℃。

4交通量觀測數(shù)據(jù)

通過連續(xù)7天對該一級公路交通車流量的監(jiān)控調(diào)查可以看出，該一級公路上的主要重載車型為3類（2軸6輪整體式貨車）、4類（3軸整體式貨車）、9類（6軸及以上半掛式貨車）占比分別為20%、48%、26%，貨車綜合占比94%。說明3類、4類和9類車型是該一級公路主流車型，其車輛軸載對瀝青路面作用的影響最大。

根據(jù)2004年國家標準 GB1589—2004《道路車輛外廊尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》和2000年交通部第2號令《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，3類車型（2軸6輪整體式貨車）車貨總限重標準為17噸;4類車型（3軸整體式貨車）車貨總限重標準為25噸;9類車型（6軸及以上半掛貨車）車貨總限重標準為49噸。

根據(jù)道路交管部門提供的現(xiàn)場超載車輛核載抽樣統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，該一級公路上行駛的3類車輛（2軸6輪整體式貨車）車貨總重平均為43.6噸，超載量為256%，說明少數(shù)車輛超載嚴重。

5車轍原因分析

瀝青路面車轍有以下四種型式：

（1）磨損性車轍，是由于瀝青面層表面經(jīng)過車輛磨損造成的車轍，由于大棋一級公路改造工程通車時間不長，現(xiàn)階段不會發(fā)生此類車轍。

（2）壓密性車轍，是在車輛荷載作用下，瀝青混合料繼續(xù)壓實形成的車轍，其表現(xiàn)形式為瀝青路面下陷變形，但是周邊無隆起現(xiàn)象。

（3）流動性車轍，是瀝青混合料強度不足以承擔車輛荷載作用引起流動變形，造成車轍，其表現(xiàn)形式為輪跡帶下陷，并伴隨周邊隆起變形或標線扭曲。

（4）結(jié)構性車轍，是由于瀝青面層以下基層或路基承載力不足，在車輛荷載作用下，基層或路基下陷變形引起車轍，其表現(xiàn)形式為車輪跡下陷，周邊無隆起。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和試驗檢測結(jié)果，該一級公路改造工程通車時間不長，表面結(jié)構致密，未發(fā)現(xiàn)集料磨損掉?，F(xiàn)象，說明未發(fā)生磨損性車轍。重度車轍路段出現(xiàn)車輪跡周邊隆起，標線扭曲，說明發(fā)生了流動性車轍。

取芯試驗檢測結(jié)果表明，重度車轍處上、中、下瀝青面層空隙率都有降低，說明發(fā)生了壓密性車轍。

根據(jù)該一級公路監(jiān)理單位提供的基層強度檢測結(jié)果，都滿足設計要求，不存在結(jié)構性車轍可能性。鑒于該一級公路改造工程通車時間不長，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查及試驗檢測結(jié)果綜合分析，其主要車轍形式為流動性車轍和壓密性車轍。

根據(jù)該一級公路車轍發(fā)生部位及特點，交通流量特點，氣候環(huán)境條件，施工質(zhì)量控制等因素綜合分析重度車轍原因。

（1）重載交通是瀝青路面車轍的直接影響因素。經(jīng)調(diào)查分析，該一級公路是運輸建筑材料的重要通道，交通特點為車流量大，重載貨車多，以3類、4類和9類為主流車型，貨車綜合占比達到94%。由于重型車輛多，少數(shù)車輛超載嚴重，引起瀝青路面發(fā)生車轍;車轍一旦形成，受渠化交通影響，車輪反復碾壓車輪跡帶，加劇了車轍發(fā)展。

根據(jù)瀝青路面現(xiàn)場檢測結(jié)果分析，瀝青路面3層都發(fā)生了車轍，在荷載應力較小的下面層也發(fā)生較大車轍（平均深度8.71mm），說明車輛荷載影響深度大;中、下面層瀝青混合料中4.75mm以上粗集料被壓碎，都反映了車輛荷載對車轍有重要影響。

由于該一級公路通車時間不長，瀝青或改性瀝青中芳香分向瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化較少，因此其粘度提高幅度不大，隨著使用時間延長，瀝青質(zhì)含量增加，瀝青粘度會逐步提高，將會提高瀝青路面抗車轍性能。大量工程實踐表明，在瀝青路面通車后2年內(nèi)是流動性車轍發(fā)生的關鍵時期，特別是在交通量大的渠化交通路段。現(xiàn)階段應高度重視超載車輛行駛，以有效控制車轍發(fā)生。

（2）極端高溫是引起瀝青路面車轍的關鍵影響因素。根據(jù)黃石市氣象資料，自7月10日～8月10日連續(xù)32天高溫，最高氣溫34℃以上。其中7月16日～7月31日共16天，最高氣溫37℃以上，連續(xù)7天最高氣溫平均值37.29℃，屬于極端高溫天氣。根據(jù)美國戰(zhàn)略公路研究計劃研究成果，夏季極端連續(xù)高溫天氣影響，瀝青路面溫度達到軟化點以上將導致瀝青軟化。

該一級公路地理緯度為北緯29.6°。

連續(xù)7天最高氣溫平均值為37.29℃。

T20mm=（Tair-0.00618Lat+0.2289Lat+42.2）*0.9545-17.78

=（37.29-0.00618*30.2+0.2289*30.2+42.2）*0.9545-17.78

=64.5℃

對于交通流量在1000～3000ESAL之間，該一級公路設計交通量水平為1.21E+07，屬于重載交通，其高溫等級應提高1個等級。

T20mm=64.5+6=70.5℃

在慢速交通路段，提高1個等級

T20mm=70.5+6=76.5℃

在停駐路段提高2個等級

T20mm=70.5+6*2=82.5℃

理論計算瀝青路面下20mm處最高溫度為64.5℃，其設計交通量為重交通水平，改性瀝青高溫等級應達到PG70，瀝青高溫等級應大于70.5℃，低于改性瀝青軟化點（77℃），說明對于正常路段是適宜的;但是在慢速交通路段改性瀝青高溫等級應達到PG76，在停駐路段改性瀝青高溫等級應達到PG82，說明在慢速交通及停駐路段，改性瀝青高溫穩(wěn)定性不適宜，與該一級公路重度車轍發(fā)生路段十分吻合，需要針對氣候和交通特點進一步提高瀝青路面抗車轍性能。

（3）慢速交通，車輛停駐是加快車轍發(fā)展的重要因素。該一級公路存在多處交叉路口，長縱坡路段，部分路段雙向行駛，加之少數(shù)車輛超載等不利因素引起車輛行駛速度慢，或停駐，延長了車輪與瀝青路面作用時間，在高溫天氣將會引起瀝青面層發(fā)生車轍，受渠化交通影響將會加速車轍發(fā)展。

6養(yǎng)護建議意見

（1）執(zhí)行交通運輸部《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，嚴格控制車輛超限超載，特別是日最高氣溫高于30℃的時段。鑒于3類車，4類車和9類車占比達到94%，為貨車主流車型，應作為超限控制重點車型。

（2）對于車轍深度小于15mm的路段，建議進行跟蹤觀測，如下年度高溫季節(jié)車轍不繼續(xù)發(fā)展，可采取開普封層或精表處養(yǎng)護;如繼續(xù)發(fā)展可根據(jù)車轍深度按以下第（3）和第（4）條方案養(yǎng)護。

（3）對于車轍深度15～25mm路段，銑刨中、上面層，上面層銑刨寬度3.65m，中面層銑刨寬度3.35m，采用瀝青路面結(jié)構恢復，并加入6‰瀝青路面增強材料，綜合提高瀝青面層抗車轍性能和抗裂性能。

（4）對于車轍深度大于25mm路段，銑刨上、中、下面層，上面層銑刨寬度3.65m，中面層銑刨寬度3.35m，下面層3.05m，采用原瀝青路面結(jié)構恢復，并加入約6‰瀝青路面增強材料，綜合提高瀝青面層抗車轍性能和抗裂性能。

（5）鑒于該一級公路重載貨車難以避免，在交叉路口處，中上面層要高度重視瀝青混合料的抗車轍性能，根據(jù)粗集料技術性能優(yōu)化瀝青混合料配合比設計，動穩(wěn)定度宜大于6000次/mm以上。

7結(jié)語

本文以黃石某一級公路大修工程作為案例，對瀝青路面車轍病害進行試驗檢測，據(jù)此綜合分析產(chǎn)生原因，并給出針對性的養(yǎng)護建議?？晒┫募靖邷仄陂L且重載車輛多的地區(qū)瀝青路面設計施工借鑒參考。

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收稿日期：2019-07-04

作者簡介：王水生（1973—），男，漢族，湖北武穴人，本科，高級工程師，研究方向：路橋。