高速公路路面车辙成因与防治措施

2011-08-15韩红亮

科技传播 2011年7期

韩红亮

中交国通公路工程技术有限公司，河南南阳 473000

在公路施工中，出现车辙较明显的是二级公路以上的并实行渠化交通的公路沥青路面，流动变形就是在平交路口、汽车经常制动、启动极易停车经常拥堵的现象。而对于高速和一级公路行驶车辆实行严格的渠化变通以后，有关车辙病害问题越显突出。

1 车辙的成因

车辙问题已经逐渐成为我国沥青路面破坏的重要问题，这种病害现象不仅对行车舒适度造成一定影响，而且对于交通安全也构成一定威胁，如在车辆变换操作路道时，车辙内积水及产生高速行车水漂或结冰，另外就是气候的影响，例如在恶劣的气候条件下造成制动距离不足。

1.1 车辙的分类

在正常情况下，沥青路面的车辙有3种类型：

1）结构性车辙

由于荷载作用超出了路面的承受力，会造成沥青面层以下的包括路基在内的结构发生永久性的变形，这种现象叫做结构性车辙。这种车辙现象的特点是：宽度大，两侧无明显的隆起显像，V字形横断面。

2）失稳性车辙

另外还有一种车辙叫做沥青混合料的流动性或失稳性车辙，即在高温条件影响下，车轮反复作用，使荷载能力超出沥青混合料的稳定极限所导致的现象。损坏时容易使车轮对应的路面部位下凹，车轮作用的路面两侧容易产生隆起现象。在弯道处还明显向外推挤，使车道线与停车线容易变成弯曲的曲线，造成交通事故的发生。毫无疑问，这部分的车辙主要表现为于沥青混合料流动的特性。这种车辙现象主要发生在上坡路段和交叉口附近，因为这段里面的车速慢、轮胎接地发生的横向应力较大，对主要行驶双轮车的路段，车辙断面成w形，对行驶宽幅单轮车的路段，车辙成非对称形状。

3）磨损性车辙

磨损性车辙在我国的发生现象是比较少的，几乎可以说从来没有发生过，由于我国的基层基本上都是半刚性基层，而车辙基本上都属于沥青混合料的流动性车辙，目前，针对这一车辙还没有研究出有效的解决方法，只能通过采用新材料和改造再生材料来对付和防止磨损性车辙现象的产生。

还有一种现象，在我国发生的频率较高，而在国外却很少出现的情况，在我国，由于沥青面层的压密性而造成的，有些高速公路在压实施工方面没有使路面的刀片充分的压实度，并且过分的追求平整度，待降低温度后碾压，都会造成压实度不足致使通车后的第一个高温季节混合料继续压密，在交通车辆的反复碾压作用下，空隙率不断减小，达到极限的残余空隙率后才趋于稳定。车辙产生的原因是压密变形导致平整度下降，造成明显的车辙现象。此车辙也有明显的特点；两侧未隆起，有下凹，V字形或w形呈现。这属于施工不当造成的非正常情况下的车辙现象。主要表现在车辙形成的初期，车道线附近，而对车轮作用次数较少的部位，产生的变形影响不大。为减少车辙，碾压的加强时施工中最重要的一个过程，不要一味的追求平整度而忽略了对压实度的充足，要把孔隙率控制的规定的范围内。

1.2 车辙产生的原因

沥青路面的车辙是外因与内因共同作用的结果，一方面是由于在高温的影响下，加上荷载的反复作用，时沥青混合料黏塑性变形累积的结果。一般认为沥青对车辙的贡献率可达40%，其中主要因素是沥青的高温黏度和沥青用量。占贡献率60%的非沥青因素，主要是沥青混合料的组成结构是原材料、级配和工艺的函数，骨架结构的稳定性起着关键性作用。

1.2.1 荷载

车辆荷载一次作用下沥青路面产生的变形可分为3类：弹性的、黏弹性的和黏塑性。形成车辙是由于在渠化交通下，不可恢复的黏塑性变形和来不及恢复的黏弹性变形长年累积造成的结果，因此交通荷载对车辙的影响不但包括大小、作用次数而且还包括作用的间歇时间。这也是一个由静态到动载的发展。超载的影响程度与交通量大作用相比，前者对路面的影响程度要更加的不利，如果是轴重超载，作用在路面上的压力是相当大的，而分布在边缘轮胎的作用力要大于中间的压力。采取相应措施来提高轮胎压力超载，中心压力又会大于边缘，在交叉路口与停车站所产生的刹车作用力也往往是加剧车辙引发推移变形的关键原因。

1.2.2 温度

影响车辙的发生因素其中也包括温度，在我国，一般采用的我是7月份的平均温度来表明影响车辙的温度值，由于荷载里产生黏弹与黏塑两部分的黏性变形，而车辙也是由于这些大小不同的黏性变形累及形成的，因此采用平均气温较合适，不要以最高温度来表达环境温度的影响。例如欧洲、美国、日本这些都是与中国地区在同纬度的地区，有年温差较大的特点。在我国不仅华北夏季炎热，就连东北的温度也有明显上升的趋势。

1.2.3 沥青

随着科学技术的发展，掺入橡胶、塑料、树脂三大类添加剂的改性沥青技术正进入工程应用的研究阶段，在提高抗车辙方面效果较为显著。

沥青用量对沥青车辙也有着显著的影响，过多的沥青用量将在沥青混合料中形成游离的自由沥青，黏性流动变形在高温条件下因荷载的作用发生明显。

对混合料的配合比也要严格准确控制，粗、细集料级配变异过大，表面积的比度不同，就算沥青的用量控制很高，也难以应付用油量的相对波动。应指出，现行规范对级配容许误差过宽。尤其是对矿粉，矿粉用量的慎重，其混合料的比对表面影响也很大。当沥青达到一定数量时，对沥青膜的厚度，集料之间的滑动变形将因粉胶比造成直接的影响，一般认为粉胶比不宜小于1∶12。而矿粉的质量沥青膜的黏结力存在直接和显著的影响，因此，在工程建设中，对配合比的要求必须按照原设计进行以此来加足矿粉。

2 高速公路沥青路面车辙的防治措施

防治高速公路沥青路面的车辙早期损坏的方法是多样的，首先我们要从沥青路面自身来认真分析，包括材料从材料、设计、施工等方面人手，来提高沥青混合料的抗车辙性能。有效的防治车辙的措施还必须从根本原因入手，包括高温的避免、超载的治理、大纵坡的避免等多方面，多管齐下才能出效果。尤为重要的是，要加强“治超”工作。超载问题严重的影响车辙的质量，这一问题的解决对车辙现象的避免将会起到明显的效果。目前，我国从中央、各级政府到交通公安等部门都加大了对于超载问题的重视并出台一系列的切实可行的治超法规与相关政策，从而努力使这一现象得到明显的好转。

高温属于自然现象，我们是无法改变的，但是可以针对这一问题提出相应的对付措施，国外的一些做法很值得我们借鉴，如在夏季高温的情况下，对一些高速路段的通行有所控制，尤其是对货车的限制和重载的通行限制，这对于交通工作不会造成很大的影响，全年的高温天气较少，这种措施所达到的效果是很好的，另外，可以通过对在高速公路上行驶车辆的速度给予限制，过大和过小的速度会影响高速公路的交通安全和交通通畅，从而对路面车辙的破坏程度更大，因此，要严格的控制车辆的行驶速度。