江苏省干线公路交叉口车辙处治方案研究

高 莉，尤广华(.江苏省交通运输厅公路局，江苏 南京 0004； .江苏东交工程设计顾问有限公司，江苏 南京 0000)



江苏省干线公路交叉口车辙处治方案研究

高 莉1，尤广华2
(1.江苏省交通运输厅公路局，江苏 南京 210004； 2.江苏东交工程设计顾问有限公司，江苏 南京 210000)

为了解决江苏省干线公路交叉口车辙病害，提高道路服务水平，通过对车辙病害的现场调查，分析交叉口车辙发生的成因。针对车辙的实际情况，提出适用于处治交叉口车辙的新技术，并通过对工程案例的跟踪观测，对其处治的效果进行评价。研究结果表明，灌入式复合路面对于缓解江苏省干线公路交叉口车辙病害具有很好的效果。

道路工程；干线公路交叉口；车辙病害；灌入式复合路面

0 引 言

车辙是江苏省干线交叉口最常见的病害，这也是干线公路与高速公路的最大区别；因为普通干线公路存在着大量的交叉口，重载、超载情况严重，交通量巨大，再加上交叉口是普通干线公路上一个特殊路段，存在着车辆汇聚、起停、制动、转向等复杂情况，故导致交叉口的车辙病害极为常见[1-5]。目前，对于一般路段，车辙问题的处治措施有封层类、罩面类、再生类以及铣刨重铺等技术，而对于交叉口车辙问题，最常见的是添加抗车辙剂类处治技术，但是每次处治完成一段时间后病害就会再次出现，严重影响行车安全和路面服务质量。

国内相关学者对沥青路面车辙问题做了大量研究：李彦伟在分析车辙形成机理和分类的基础上，从原材料质量控制、沥青混合料组成设计、施工质量管理以及路面结构、线形设计和交通环境治理等方面有针对性地提出了防治车辙的技术措施[6]；杨修志结合京沪高速公路微表处车辙修复施工，介绍微表处配合比设计、材料和设备选用、混合料选型等,重点阐述微表处车辙修复的施工工艺和质量控制措施[7]；范萌等对苏嘉杭高速公路路面使用现状及交通量等条件进行了分析，研究了现场热再生和ECA-10两种车辙处治方案，并根据应用及观测结果对2项车辙处治措施效果进行了系统评估[8]；刘庆华等分析了高速公路车辙病害的成因、特征和危害，并简要介绍了车辙病害的处治方法[9]。本文通过对江苏省多条干线公路交叉口车辙的现状调查，分析车辙产生的原因，并提出相应的处治措施，结合工程案例对相关应用效果进行评价。

1 干线公路交叉口车辙病害调查及成因分析

车辙产生的原因可以分为内因(原材料、级配类型、施工质量)和外因(交通条件、气候条件)2个方面。为了分析江苏省普通干线公路交叉口车辙形成的原因，本文根据现场调查情况，从交通条件、气候条件、原材料以及沥青混合料级配类型等多个方面的进行分析。

1.1 现场调查

(1)车辙病害调查。在本次调查中，选定江阴市的多个交叉口车辙作为调查对象。每个交叉口调查300 m，采用直尺法进行车辙测定，具体如图1、2所示。该方法具有简便、准确的特点，能真实客观地显示出各个路段的车辙情况。

根据调查显示，所调查的交叉口路段均出现了不同程度的车辙，而且由于车辙的出现，引发路面出现裂缝病害等。

(2)交通量调查。江阴地区隶属无锡市，夏季炎热，冬季低温，全年降雨量大，属于较典型的温差大、雨水多的公路建设难点地区之一；同时作为长三角经济圈的重要城市，干线公路承载着极大的交通流量。

为了分析研究交通量对车辙病害的影响，分别对江阴市S228国民路交叉口和芙蓉大道长江路交叉口进行了交通量的调查，具体见表1。

表1 各交叉口日交通量 veh

由表1可知，无锡地区干线公路的交通量比较大，车辆对沥青路面的作用时间长、频率高，使沥青混合料的延迟弹性变形得不到有效恢复，蠕变变形加剧；且大量重型或者超载车辆所占比例较高，在交叉口地区刹车、启动时会产生更大的剪切力，从而容易产生车辙病害。

1.2 交叉口车辙成因分析

(1)渠化交通。渠化交通是干线公路交叉口的最大特点，这意味着在相同的时间内，交叉口路段与其他正常路段相比，其交通流量和车辆荷载对路面的作用时间更长，从而导致车载病害的发生[10-11]。

由于交叉口是分道行驶，直行、转道车辆相对比较集中，车辆被进一步渠化，这也是交叉口处路面车辙要比其他位置严重的一个主要原因。交叉口路段普遍存在车辆刹车、停车、启动等情况，导致交叉口车辙问题加剧。

(2)气候条件。沥青路面在通车后时刻受到外界气候环境的影响，包括温度、雨水、冰冻、日照等，其中对沥青路面的抗车辙性能影响最严重的是温度和日照。夏季是沥青路面车辙病害的高发期，由于夏季气温高，加上烈日暴晒以及黑色的沥青路面表面超强的吸热效果，导致沥青在高温条件下黏性降低，再加上路面行车荷载的作用，最终产生车辙。

(3)原材料及级配类型。交叉口车辙病害的产生与原材料、路面结构的选用也有密切的关系。对沥青路面来说，如果沥青胶结料的黏结力越高，特别是在路面温度升高时能够保持较好的黏结力，其抗车辙能力就越强[12-15]；同时沥青混合料的不同级配类型也对沥青路面的抗车辙性能产生直接影响，如江苏省干线公路早期应用最多的悬浮密实型沥青混合料(AC)，其抗车辙性能取决于沥青胶结料黏结力，当路面温度升高时随着沥青黏度降低则混合料的抗车辙性能下降。AC型级配混合料的抗车辙效果低于骨架密实型的沥青混合料(SMA)，因此干线公路交叉口多采用悬浮密实型沥青路面也是车辙产生的原因之一。

2 交叉口车辙处治措施研究

目前，江苏省普通干线公路中对于交叉口路段车辙常采用添加抗车辙剂的方式进行处治，主要的添加剂包括路孚8000、硫磺改性剂、多米克斯、路可比和AP高性能沥青改性剂等。室内试验显示，沥青混合料中添加抗车辙剂后可以有效提高混合料的高温性能，并且其他性能均满足规范要求，如表2所示。

表2 添加抗车辙剂后沥青混合料室内试验结果

通过对采用抗车辙剂处治路段的长期观测发现，添加抗车辙剂的路段相比未添加路段，其抗车辙效果有一定的改善，但是由于交叉口的渠化交通以及重载等多因素的影响，通车1～2年后车辙病害易重复出现。

因此，本文在江苏省普通干线交叉口车辙成因分析的前提下，建议采用以下3种途径提高沥青混合料的抗车辙能力，进一步改善交叉口车辙处治效果。

(1)采用抗车辙效果更好的沥青原材料，如低标号硬质沥青(50#基质沥青)、橡胶沥青等黏度更好的沥青。

(2)采用新材料、新技术，例如采用硬质沥青富油层和灌入式复合路面技术等。

(3)根据长寿命沥青路面设计理念，对于交叉口车辙严重路段，可以采用提高中面层模量和厚度的方法进而提高中面层的承载力，避免沥青中下面层和半刚性水稳层在模量上出现突变使整个路面的受力不够理想；而对路面承载力影响较小的上面层可以采用超薄磨耗层。

根据江苏省干线公路车辙病害的实际情况，结合交通量和气候因素，本文提出采用灌入式复合路面技术对江苏省普通干线公路交叉口进行车辙处治。

3 灌入式复合路面技术

灌入式复合路面是一种半柔性路面，该路面既有水泥混凝土路面抗压、抗车辙的优点，又具有沥青路面抗裂性能强、耐久性好和行驶舒适等优点。灌入式复合路面的设计、施工与传统普通沥青路面有很大的不同，设计时要分别设计沥青混合料和水泥浆体的配合比，施工时要在沥青混合料施工完成后再进行水泥浆体的灌入施工。

灌入式复合路面的施工比普通沥青路面复杂，目前填充材料灌入工序缺少专用的机械设备，大规模的施工较少，但是对于普通干线公路交叉口等面积小且车辙反复、损害严重的路面非常适用。

为了更直观地了解灌入复合混合料的抗车辙能力，本文采用室内车辙试验对传统的改性沥青混合料(SBSAC-20)和灌入式复合混合料(70#-GRAC-20)的动稳定度进行对比研究(图3)。

图3 2种类型混合料的车辙试验结果

试验结果显示混合料70#-GRAC-20的动稳定度远远大于SBSAC-20，说明灌入式复合混合料具有优异的抗车辙效果。因此，认为灌入式复合路面非常适用于处治干线公路交叉口路段的车辙病害。

4 工程应用

为了进一步验证灌入式复合路面对交叉口车辙的处治效果，本文选定江阴市S228国民路交叉口和芙蓉大道长江路交叉口的车辙处治工程作为研究对象。

江阴市S228国民路交叉口车辙采用灌入式沥青混合料对其进行修复改造，改造后的路面结构为SMA-13(SBS改性沥青)上面层+GRAC-20(70#沥青)中面层+AC-20(70#沥青)下面层，其面层设计及性能检测结果见表3。

芙蓉大道长江路交叉口车辙处治工程改造后的路面结构为SMA-13(SBS改性沥青)+AC-20(SBS改性沥青)+AC-20(70#沥青)，其面层设计及性能检测结果见表4。

表3 S228国民路路口沥青面层设计及性能检测结果

表4 芙蓉大道新长江路路口沥青面层设计及性能检测结果

由表3、4可知，GRAC-20的抗水损害性能满足规范要求，且优于AC-20，其动稳定度达到了13 840 次·mm-1，远远大于规范要求和AC-20的结果。

为了验证灌入式复合路面的长期使用性能，对修复后的交叉口路段进行了2次跟踪检测，结果表明，2个交叉口车辙深度均较小，且未出现开裂和坑槽病害。其路面状况及弯沉检测结果如图4、5所示。

图4 灌入式复合路面通车3年后的路面状况

图5 弯沉值对比

由图5可知，随着时间的增长，路面弯沉值逐渐增大，但GRAC-20路段的弯沉值均小于SBSAC-20路段。路面的弯沉值表征其承载能力，弯沉值越小，承载力越大，所以灌入式复合路面具有较好的承载力。

5 结 语

(1)干线公路目前仍是中国道路交通体系最重要的组成部分，其交叉口车辙问题直接影响了路面的服务水平，要从路面结构设计、原材料选择、施工质量控制、运营管理、预防性养护等方面综合考虑并加以解决。

(2)室内试验和工程案例表明，灌入式复合路面相较于普通沥青混合料具有更好的高温性能，对干线公路交叉口的车辙病害处治效果明显。

(3)灌入式复合路面施工较普通沥青混合料复杂，填充材料灌入工序缺少专用的机械设备，因此，要加强施工现场质量控制，保证灌浆的饱满度。

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[责任编辑:高 甜]

Research on Treatment Scheme for Rut Disease at Intersection of Trunk Roads in Jiangsu Province

GAO Li1, YOU Guang-hua2
(1. Highway Administration of Jiangsu Provincial Department of Transportation, Nanjing 210004, Jiangsu, China;2. Jiangsu EASTTRANS Engineering Design Consulting Co., Ltd., Nanjing 210000, Jiangsu, China )

In order to solve the rut disease at the intersection of trunk roads in Jiangsu Province and improve the level of road service, the causes of rutting at intersections were analyzed by on-site investigation. In view of the actual situation of the rut, a new technology suitable for the treatment of the intersection was put forward, and the effect of the treatment was evaluated by the continuous observation of the engineering case. The results show that the grouting compound pavement has a good effect on alleviating the rut disease at the intersection of the trunk roads in Jiangsu Province.

road engineering; intersection of trunk road; rut disease; grouting compound pavement

1000-033X(2017)06-0067-04

2016-12-22

交通运输部建设科技项目(2011 Y02-1-G2)

高 莉(1975-)，女，江苏南京人，硕士，高级工程师，研究方向为土木工程。

U418.6

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