高速公路車轍病害分析及對策

郭治統(tǒng)

摘? 要：當(dāng)前我國公路事業(yè)已經(jīng)進(jìn)入“建養(yǎng)并重”的階段，在養(yǎng)護(hù)資金有限的前提下，如何提升路面質(zhì)量成為了關(guān)鍵。該文結(jié)合具體工程案例，闡述了車轍現(xiàn)場檢測情況，并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，提出了具體施工方案，希望能夠有效處治路面車轍病害，提高路面使用性能。

關(guān)鍵詞：高速公路;車轍病害;處治方案;技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號：U416? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 工程概況

某高速公路自建成通車后，交通量日益增長，貨車比例不斷增加，超載重載情況嚴(yán)重，在行車荷載和自然因素的長期作用下，部分路面服務(wù)能力下降，甚至出現(xiàn)了一些功能性或結(jié)構(gòu)性的病害，其中最嚴(yán)重的當(dāng)屬“車轍”。以往針對路面車轍情況，多選擇改善鋪裝層厚度或變換材料等方案，如摻加適量纖維或抗車轍劑等，從而增強(qiáng)材料路用性能。然而，在長期實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，采用上述處治措施，很難徹底解決瀝青路面高溫車轍問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，大量新材料不斷用于公路病害處治工作。其中，排水薄層罩面法的應(yīng)用，可以達(dá)到減少車轍發(fā)生，提高瀝青路面路用性能的目的。為了驗(yàn)證路面車轍病害處治排水瀝青薄層罩面技術(shù)的應(yīng)用效果，該文以該工程為例，在全面掌握車轍現(xiàn)場檢測情況的基礎(chǔ)上，通過對比分析優(yōu)化選擇的方式，提出了合理施工方案，希望能為公路養(yǎng)護(hù)工程中排水瀝青薄層罩面技術(shù)的應(yīng)用與推廣提供技術(shù)依據(jù)。

2 車轍現(xiàn)場檢測分析

為了掌握路面構(gòu)造和車轍實(shí)際情況，該文查看了該路段以往資料，現(xiàn)場檢測路段各車道情況。該高速公路工程屬于雙向四車道，原路面結(jié)構(gòu)形式為AK-13改性瀝青（4 cm）+AC-20改性瀝青（6 cm）+AC-25普通瀝青（8 cm）+水泥穩(wěn)定碎石（40 cm）+二灰穩(wěn)定土（20 cm）。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查分析，該路段最嚴(yán)重的病害為車轍，采用每公里車轍最大值、平均車轍進(jìn)行深入探討，結(jié)果見表1、表2。

由此可見，該工程局部路段存在較為嚴(yán)重的車轍病害。

3 車轍病害防治方案選擇

為了解車轍病害成因，該文選取3個(gè)斷面進(jìn)行取芯驗(yàn)證，其中A斷面為2013年微表處養(yǎng)護(hù)段，B斷面為2014年就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)段，C斷面為2017年就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)段。通過內(nèi)聚力試驗(yàn)、馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、路面回彈模量試驗(yàn)等可得出，車轍病害成因主要在于2點(diǎn)。 1）路面材料原因，中上面層瀝青出現(xiàn)了嚴(yán)重老化的現(xiàn)象，且集料強(qiáng)度下降，從而影響了瀝青路面的抗車轍能力。2）路面結(jié)構(gòu)原因，從車轍貢獻(xiàn)程度角度分析，路面各層位內(nèi)中面層貢獻(xiàn)率最大，其次為上面層，最后為下面層，這與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不符。

通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，上述2種養(yǎng)護(hù)方案中，回彈模量最低的路面結(jié)構(gòu)層位均為中面層，這與規(guī)范不符，因此，造成車轍病害的很大原因可以歸結(jié)為路面結(jié)構(gòu)層位設(shè)計(jì)不合理?；谝陨峡紤]，認(rèn)為可以將一層結(jié)構(gòu)層加鋪到原路面結(jié)構(gòu)，促使路面模量向中面層下移，最終提升中面層回彈模量，這也是提高路面抗車轍性能的主要方法。

在車轍病害處治方法，微表處處治方案效果更好一些，但兩者均屬于被動(dòng)處治方案，無法從根本上處治車轍病害?；诙喾N因素考慮，該文提出了一種新型施工方案，即將排水路面結(jié)構(gòu)層加鋪在原路面上，從而達(dá)到病害處治的效果。

4 車轍病害處治技術(shù)要點(diǎn)

4.1 拌和

通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制瀝青混合料拌合樓的生產(chǎn)流程，嚴(yán)格遵循目標(biāo)配合比，確定各料倉的轉(zhuǎn)速和篩分通過率，做好配比配置。在拌和過程中，應(yīng)保證全部瀝青混合料均勻裹覆瀝青材料，不會出現(xiàn)離析、花白情況?；究梢园凑掌胀r青混合料的拌和順序進(jìn)行施工，僅需摻加適量高黏添加劑即可，根據(jù)拌和實(shí)際情況，可在60 s～70 s控制拌和時(shí)間。拌和溫度也是此次施工的重點(diǎn)，一般來講，可在180 ℃左右控制集料加熱溫度，在160 ℃左右控制SBS改性瀝青加熱溫度，材料出廠溫度則控制在170 ℃～180 ℃[1]。

4.2 運(yùn)輸

該次施工采用PAC13排水瀝青混合料，此類材料的特點(diǎn)為粗集料占比多，空隙率大，相比一般瀝青材料，此類材料溫度降幅更大，因此在施工運(yùn)輸環(huán)節(jié)必須做好合理控制。由于此類材料具有較大黏性，需將適量隔離劑均勻涂抹到運(yùn)輸車廂內(nèi)四周和底部，避免材料粘黏車廂。裝料時(shí)，需要采用移動(dòng)式裝料法，一般分3次完成，避免材料離析。攤鋪能力和運(yùn)輸能力相比，運(yùn)輸能力應(yīng)略多一些，保證在攤鋪機(jī)前等待車輛達(dá)到3輛左右，從而確保連續(xù)不間斷攤鋪施工。為達(dá)到保溫、保濕的效果，可將雙層帆布覆蓋于車頂。待運(yùn)送到施工現(xiàn)場，同樣要檢測瀝青混合料的溫度，該次共進(jìn)行5次檢測，分別為第一次167 ℃，第二次174 ℃，第三次169 ℃，第四次173 ℃，第五次173 ℃，可達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求（165℃～175℃）。

4.3 攤鋪

可按照普通瀝青混合料攤鋪法進(jìn)行此次攤鋪施工，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，以1.20為松鋪系數(shù)，攤鋪前，先調(diào)整好熨平板高度進(jìn)行預(yù)熱施工，預(yù)熱溫度不得低于100 ℃。按照梯隊(duì)作業(yè)法采用2臺不同攤鋪機(jī)進(jìn)行施工，安全距離控制在10 m左右，攤鋪速度不宜過快，可以控制在1.5 m～2.0 m。攤鋪施工中，同樣要做好溫度控制，抽檢結(jié)果顯示，攤鋪溫度范圍為165℃～169℃，可滿足規(guī)范要求（165℃～170℃）。

4.4 碾壓

碾壓是排水瀝青路面施工要點(diǎn)，18%～25%為排水瀝青路面空隙率范圍，此類材料粗集料含量多，宜被壓實(shí)，但也很容易壓碎集料，進(jìn)而影響混合料黏聚力，甚至出現(xiàn)松散、掉粒等問題。基于此，必須合理控制碾壓設(shè)備選型、碾壓遍數(shù)和溫度。

5 應(yīng)用效果評價(jià)

5.1 厚度和壓實(shí)度檢測

施工后，為了驗(yàn)證施工效果，該文選擇鉆芯取樣法進(jìn)行路面性能檢測，該次試驗(yàn)選取10個(gè)芯樣。1）測得芯樣厚為3.8 cm～4.2 cm，平均值為4.01 cm，滿足規(guī)范要求（≥4cm）。2）測得壓實(shí)度范圍為98.3%～100.3%，平均值為99.4%，滿足規(guī)范要求（>98%）。3）測得空隙率范圍為21.7%～23.4%，平均值為22.5%，滿足規(guī)范要求（18%～25%）。

由此表明，該路段采用PAC13排水瀝青路面處治方案，厚度、壓實(shí)度及空隙率均能滿足規(guī)范要求，具有良好的施工效果。

5.2 路面質(zhì)量指標(biāo)評價(jià)

滲水系數(shù)、平整度等均為路面質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，針對不同的指標(biāo)，該文采取了不同的測定方法，例如采用滲水儀測定路面滲水系數(shù)，通過3 m直尺測定平整度，采用擺式摩擦系數(shù)測定儀檢測路面摩擦系數(shù)，通過鋪砂法檢測路面構(gòu)造深度。4項(xiàng)指標(biāo)檢測，均采取4個(gè)測點(diǎn)，所得結(jié)果有4個(gè)。1）滲水系數(shù)。檢測結(jié)果范圍為6 098 mL/min～7 019 mL/min，平均值為6 647 mL/min，可滿足規(guī)范要求（≥5 000 mL/min）。2）平整度。檢測結(jié)果范圍為1.3 mm～1.5 mm，平均值為1.46 mm，可滿足規(guī)范要求（≤2.0 mm）。3）擺式摩擦系數(shù)。檢測結(jié)果范圍為56～61，平均值為60.6，可滿足規(guī)范要求（≥54）。4）構(gòu)造深度。檢測結(jié)果范圍為1.3 mm～1.5 mm，平均值為1.34 mm，可滿足規(guī)范要求（≥1 mm）[2]。由此可見，路面質(zhì)量指標(biāo)均可滿足規(guī)范要求。

6 路面抗車轍性能評價(jià)

同樣通過鉆芯取樣法進(jìn)行5個(gè)測點(diǎn)的檢測，主要檢測內(nèi)容為路面2 cm處溫度、內(nèi)聚力和抗拉強(qiáng)度等，對比分析排水路面和對向車道未養(yǎng)護(hù)路面，所得結(jié)果有4點(diǎn)。

6.1 路面2 cm處溫度

排水路面檢測結(jié)果范圍為58.9 ℃～60.2℃，對向車道未養(yǎng)護(hù)路面檢測結(jié)果范圍為62.7 ℃～64.6 ℃，相比之下，排水路面溫度可下降3.8 ℃～4.4 ℃。

6.2 內(nèi)聚力

排水路面檢測結(jié)果范圍為0.78 kN～0.94 kN，對向車道未養(yǎng)護(hù)路面檢測結(jié)果范圍為0.27 kN～0.63 kN，相比之下，排水路面內(nèi)聚力可提升0.31 kN～0.51 kN。

6.3 抗拉強(qiáng)度

排水路面檢測結(jié)果范圍為0.18 MPa～0.26 MPa，對向車道未養(yǎng)護(hù)路面檢測結(jié)果范圍為0.05 MPa～0.10 MPa，相比之下，排水路面抗拉強(qiáng)度可提升0.13 MPa～0.16 MPa。

6.4 回彈模量

排水路面檢測結(jié)果范圍為7 150 MPa～7 653 MPa，對向車道未養(yǎng)護(hù)路面檢測結(jié)果范圍為3 891 MPa～5 421 MPa，相比之下，排水路面回彈模量可提升2 232 MPa～3 259 MPa。

由此可見，排水薄層罩面路面抗車轍性能良好，可以有效控制路面抗車轍發(fā)生概率，施工效果良好。

7 結(jié)語

綜上所述，瀝青路面是高速公路的主要路面形式，吸熱、放熱方面，其特點(diǎn)為吸熱快、放熱慢，特別是在高溫夏季，施工溫度甚至可達(dá)到68 ℃左右，由于溫度過高，將會影響路面結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至出現(xiàn)車轍問題。為了有效解決車轍病害，傳統(tǒng)處治方法為摻加纖維或采用改性瀝青混凝土等。此類方法都屬于被動(dòng)接受高溫鋪裝層，將會增加施工難度或成本，同時(shí)，根本無法徹底解決瀝青路面高溫車轍病害問題。為此，該文提出了一種高效、安全的處治方案，即排水瀝青薄層罩面法，作為一種新型的路面車轍病害處治方案，該方法可以主動(dòng)阻止路面升溫，減少高溫對瀝青混合料性能的影響，進(jìn)而控制車轍病害發(fā)生概率。

參考文獻(xiàn)

[1]范志強(qiáng).瀝青路面車轍產(chǎn)生的原因和防止措施[J].標(biāo)準(zhǔn)化，2011（18）：89-92.

[2]符其海.瀝青路面常見病害原因及處理措施分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（31）：55-56.