道路平交道口沥青路面车辙的成因及防治措施

jur 卜措施作者：袁力均来源：科技视界 2015年第21期袁力均（江苏金堰交通工程有限公司，江苏 泰州 225500）【摘 要】对道路平交道口车辙的类型及产生的原因进行分析，提出了相应的预防和处理 措施。通过对平交道口沥青路面车辙状况的研究，为公路的管养工作进一步提供了思路与技术 牛 参考。【关键词】平交道口；沥青路面；车辙；产生原因；处治措施1 车辙现象的含义路面在车辆荷载作用下轮迹下陷，轮迹两侧往往伴有隆起，形成纵向带状凹槽，易出现在 实施渠化交通的路段或停刹车较高的路段。2 车辙的类型道路平交道口沥青路面车辙类型按成因可分为3种：（1）由于路面结构厚度和组合不合理 强度不足所造成的结构性车辙；（2）沥青路面施工时压实度不足，同时用于控制沥青混合料质 量的马歇尔密度试验与现代交通状况不符，马歇尔试验确定的密度值偏低，开放交通后，行车 使路面挤密，尤其是超载交通造成了压密性车辙的出现；（3）高温季节，由于路面温度升高， 沥青黏度下降，沥青混合料的抗剪强度小于外力作用产生的剪切应力，加上有些沥青混合料处 于悬浮状态，从而引起集料颗粒出现相对位移，产生失稳性车辙。沥青路面失稳性车辙主要与 沥青结合料的高温稳定性和以及级配不佳有密切关系。3 车辙的成因分析车辙产生的因素一般可以分为外部因素和内部因素两个方面。3.1 外部因素外部因素主要包括：高温的影响、重荷载的影响、渠化交通、车流量的影响，其中高温和 重荷载是两个影响最大、最普遍的因素。3.1.1 高温对车辙的影响荷载和温度是路面产生车辙的两个重要因素，路面车辙的发展过程实际上是沥青混合料在 高温下的蠕变过程。温度越高，沥青混合料的劲度模量越低，抗车辙能力越小。在相同车辆和 在同等荷重作用下，同一种沥青混合料高温时模量低，更易产生较大的蠕变变形，形成车辙， 因此，高温对车辙的影响非常显著。3.1.2 超载和车流量对车辙的影响车辙产生的主要原因之一是在车轮竖向和水平荷载作用下，沥青层内产生剪应力，致使沥 青混合料产生剪切变形、不可恢复变形的不断累积形成车辙。经研究分析发现当车辙试验的轮 压增大时，车辙次数降低，但是轮压与车辙次数并不是简单的线形关系，只是随着轮压的增加， 车辙次数下降速度加快、当轮压小于设计压强时，车辙次数大幅提升。3.1.3 渠化交通的影响高速公路及城市道路渠化交通是产生车辙并进一步加剧的一个重要因素。车辙形成因素的几个外因中，按照分析及实际观测，温度与荷载影响最大，车速与交通渠 化对车辙的影响位于其次。当然形成车辙的外部影响因素并不能解释车辙形成原因，还必须通 过内部因素分析。3.1.4 车辆频繁起动、刹车影响车辙病害路段处于交叉路口停车线位置，而在车辆行驶的信号灯处车辙不明显，可见车辙 的出现与车辆频繁启动、刹车有非常重要的关系。3.2 内部因素内部因素主要包括：沥青种类和性质、集料的形状及表面纹理、沥青用量、矿料级配、粉 胶比、沥青混合料残留空隙率等方面。3.2.1 沥青路面面层模量对车辙的影响温度越高，沥青混合料的劲度模量越低，材料就容易产生严重的流动变形。高温会造成沥 青混合料劲度模量的下降，降低路面抗剪强度，是造成路面车辙病害的主要因素，因此为了提 高路面抗剪强度应该采用高模量的沥青砼。3.2.2 原材料性质及材料设计方面的影响1）沥青材料性质的影响。优质沥青的使用可以极大地提高路面的使用性能。试验结果显示 改性沥青的粘度大于普通沥青粘度，并且改性沥青混合料的抗车辙能力明显高于普通沥青混合 料。2）沥青混合料级配的影响。级配是沥青混合料的最重要特性，几乎影响到沥青混合料的所 有重要特性。为了提高沥青混合料的高温性能，应该采用粗型级配，并应使矿料级配接近骨架 密实结构。3）集料性质的影响。集料的粘附性、针片状等指标对混合料的抗车辙性能都有较大影响。 集料与沥青的粘附性等级低，也是造成路面车辙病害的原因之一。粗集料的扁平细长颗粒的含 量影响施工和使用过程中集料的破碎率，对混合料的体积指标及抗车辙能力、疲劳性能可能产 生影响。在施工过程中应添加一部分水泥、石灰或者抗剥落剂提高粘附性，可以有效提高沥青 混合料的高温性能。除了上述外部因素和内部因素外，目前施工质量的控制及路面的均匀性也是造成路面车辙 病害的主要原因之一。4 车辙的防治对策沥青路面车辙是由多方面原因引起的，只有综合采取措施才能收到良好的效果。对此可以 从沥青路面结构设计、沥青混合料设计、沥青路面施工以及道路交通管理等方面采取相应措施。 根据道路的实际使用情况，建议对交叉口路面的沥青面层进行整治。1）选用合适的沥青混合料粗细骨料级配。道路交叉口沥青混凝土施工的粗集料应粗糙且有 较多的破碎裂面。密级配沥青混凝土中的粗集料应形成良好的骨架作用，细集料充分填充空隙， 沥青混凝土稳定性及流值等技术指标应满足规范要求，应进行车辙试验检验，动稳定性对高速 公路和城市快速路不小于800次/mm,对一级公路和城市主干路不小于600次/mm。2）选用合适的沥青品种。根据道路交叉口的复杂情况、等级、当地气候条件等，选用合适 标号的沥青,针入度不宜过大,扬州泰州地区一般选用70号重交道路石油沥青。3）道路交叉口施工前,对基层顶面高程检测。道路交叉口沥青混凝土摊铺前,应对基层顶 面高程、纵横坡比、平整度等进行检查,各点标高应符合图纸要求,不能在基层标高相差过大 时,局部采用沥青混凝土就平,可能存在局部过厚,碾压不实,产生车辙。4）根据交叉口各部位的厚度,事先设定各层的摊铺走向,先厚后薄,分层摊铺。摊铺机应 采用自动找平式。下面层宜采用钢丝绳引导的高程控制方式,上面层宜采用平衡梁或雪撬式, 并辅以厚度控制方式摊铺。由于道路交叉口坡比比正常道路偏大,1台摊铺机的铺筑宽度不宜 超过6m，交叉口较大，道路较宽时，宜采用2台以上摊铺机前后错开1020m呈梯形方式同步 摊铺，两幅之间应有3060mm左右宽度的搭接，并应避开车道轮迹带，上下层搭接位置宜错开 200mm以上。摊铺机在道路交叉口摊铺应缓慢、低速、均匀、连续不间断摊铺，不得随意变换 车速或中途停顿。以提高平整度，减少沥青混合料的离析。摊铺机速度宜控制在26m/min的范 围内。当发现沥青混合料在交叉口出现明显的离析、波浪、裂缝、拖痕时，应分析原因，予以 及时消除。5）道路交叉口沥青混凝土摊铺中的温度控制。 （1）沥青混凝土摊铺时的环境温度选择： 由于道路交叉口高程变化大、摊铺机掉头频繁、摊铺时间长等原因，应选择在气温较高的季节 摊铺，采取必要的措施，加快摊铺的速度，减少沥青混凝土降温过快。特殊情况必须在寒冷季 节摊铺沥青时，应适当提高沥青混凝土出厂温度。（2）沥青混合料集料温度和出厂温度控制： 在道路交叉口沥青摊铺前，为防止现场摊铺慢，降温大，对出厂温度应严格控制。沥青的加热 温度控制在150170C范围内；集料的加热温度控制在160180C范围内；拌和料的厂温度控制 在140165C范围内。（3）沥青混合料运至现场温度和摊铺过程温度控制：道路交叉口摊铺时 间长，摊铺速度慢，降温大，应对各过程温度进行控制。沥青混合料运到现场温度控制在不低 于120150C ；摊铺温度不低于110130C，不超过165C ；初压应不低于110C，并紧跟摊铺 机进行；复压温度控制在80100C ；终压碾压温度不低于65C。6）控制道路交叉口的碾压。道路交叉口施工时，由于厚度不等，需要事先选定碾压机械组 合，确定摊铺和碾压方向和每层碾压遍数。摊铺完成后应紧跟初压，采用钢轮压路机静压12 遍，碾压时应将压路机的驱动轮面向摊铺机，从外侧向中心碾压，在超高段和坡道上则由低处 向高处碾压，复压紧跟初压后进行，不得随意停顿，一次碾压长不超过80m。对粗骨料为主的 混合料，宜优先采用振动压路机复压，层厚较大时宜采用高频大振幅，厚度较薄宜采用低振幅， 以防止骨料破碎，相邻碾压带重叠100200mm；当采用三轮钢筒式压路机时，总质量不小于 12t,相邻碾压带宜重叠后轮的1 /2轮宽，并不应小于200mm；终压应紧跟在复压后进行。终压 应选用双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机。碾压不宜少于2遍，至明显无轮迹为止。 交叉口边角部分压路机碾压不到的位置，使用小型振动压路机碾压。7）选用改性沥青。对于通行重车频次多，或起动、制动频繁、陡坡的道路交叉口，必要时 可建议设计方采用改性沥青混合料，提高抗车辙能力。但在选用时，必须兼顾高低温性能。由 于改性沥青粘度的增大，保证较高的施工温度成了摊铺改性沥青施工的重要技术。在道路交叉 口沥青摊铺过程中，速度缓慢，温度降低过大，混合料不能拌和均匀，不能保证摊铺平整度， 不能保证设计规定的压实度，施工质量无法保证。为了保证施工温度，应注意以下几点：（1） 改性沥青制作温度应该满足改性剂充分融化及分散均匀的需要。（2）沥青混合料拌和机在拌和 时，骨料的烘干温度应提高200C以上。（3）沥青混合料的温度应采用具有金属探测针的插入 式数显温度计量取，不得采用玻璃温度计测量。（4）改性沥青及SMA混合料在运输过程中必须 加盖苫布，防止混合料表面结硬。（5）混合料的摊铺后要紧跟碾压，缩短工序时间，保持摊铺 较高的温度，所有施工工序必须在混合料温度下降至100C以前全部结束。（6）改性沥青及 SMA混合料路面不得在气温低于10C的气候条件下施工。8）每层沥青混凝土最大粒径控制。道路结构组合设计时，沥青面层每层的厚度不宜超过混 合料最大粒径的4倍，超过此范围易产生车辙。5 车辙的处理措施对于轻度车辙必须及时处理，主要措施包括微表处罩面、现场热再生和整车道挖补等三种。 重度车辙路面变形比较严重，车辙发生在中、下面层。重度车辙是由于沥青混合料内部抗剪强 度不足所致。由于重度车辙发展比较快，因此为了不影响行车安全，可以先采用应急性措施进 行处理，一般包括铣刨拉毛和微表处填充处理等方式。同时尽快安排进行挖补和罩面以彻底根 治。出现车辙应尽早维修养护，如果在车辙小于25mm时进行养护，对路面的安全性能和耐久性 能都会有所提高，应依据车辙类型采取不同的养护措施。路面车辙的表征很多，车辙的处理措 施也很多，目前常用的车辙处理措施主要有：铣刨拉毛、微表处、超薄磨耗层罩面、沥青混凝 土罩面、热再生等。1）铣刨拉毛。流动型车辙，有明显的隆起；车辙主要产生在面层，基层以下仍是完整的； 车辙15mm以上，并且基本稳定；沥青混凝土面层上、中、下各层结合较好，经钻孔取样无松散 现象，且车辙隆起部位无严重松散、开裂现象。因此流动型车辙应进行铣刨拉毛。流动型车辙 通常延续段落长、车辙深度大，因此维修处理困难大。2）罩面。出现结构性车辙时，路面一般要铣刨并重新罩面，对于路面基层也破坏严重的路 段应挖除基层重新换填，并加铺新的沥青面层。维修养护时要严格做防水层和粘结层，不然新 修路面使用没多久又会出现车辙、水损坏等各种病害。3）微表处。对于轻微车辙，需进行微表处。微表处是在常规的稀浆混合料配方中加入特殊 的高分子聚合物和添加剂，制成聚合物改性乳化沥青混合料，以达到摊铺厚度大（515mm）、 固化时间快（1h左右通车）、粘附性更强的封层，它可用于构造修整、密封、车辙填充和提高 路面抗滑性能。4）多功能改良超薄磨耗层NovaChip。NovaChip是一种升级配沥青混合料，用于路面维修 养护时，采用专门的摊铺设备，先在洁净的路表面撒布一层改性浮化沥青，紧接着摊铺 NovaChip沥青混合料，二者几乎同时进行，利用热沥青混合料的高温促使浮化沥青中的水分蒸 发，并且改性乳化沥青在高温下均匀分布在路表面，填补细小空隙，起到封水的目的。6 结束语对沥青路面车辙病害的治理，具体采用什么样的养护措施，要根据路面的实际情况确定， 对于平交道口出现的车辙病害，应该以预防为主，树立预防性养护的理念。只有早发现、早治理，才能达到既节省资金又达到路面维修的最终目的。同时，在施工过程中应抓好几个环节， 减少车辙出现的频率与深度：1）选择抗高温性能强的沥青混合料，采用各项性能指标良好的改性沥青结合料；选用坚固 耐磨集料，突出粗集料的骨架作用，发挥其嵌挤锁结能力。2）施工过程中严格执行施工规范，减少沥青混合料的离析，保证必要的摊铺、碾压温度， 配备足够的压路机，提高压实度。3）严格控制热拌沥青混合料路面开放交通时间，避免由于沥青面层未冷却到规定的温度即 开放交通，造成早期车辙的出现，随着使用时间的延长，造成严重车辙的出现。4）对原交叉口路面面层应进行彻底的清理，如果仅在原面层上进行45cm浅层铣刨就铺 设新面层，不利于提高整个沥青路面结构抵抗永久变形的能力。所以要根据现场情况，进行深 层次的处理。建议应铣刨1012cm。【参考文献】1 宋祥.高速公路沥青路面车辙成因及养护对策研究J.扬州大学学报:工程研究与实 践,2010（01）.2 王思广道路交叉口沥青路面抗车辙处理措施J.扬州大学学报:工程研究与实 践,2011（04）.责任编辑：刘展