济南市经十路车辙调查与成因分析

徐皓

（济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司，山东 济南 250101）

1 概述

1.1 道路现状

经十路（燕山立交—段店立交），机动车道为双向八车道；投入使用以来，整体运营情况良好，但是道路设施持续处于“超负荷”运转状态，导致经十路各种道路常见病害相继出现，尤其在夏季高温时更为严重，如车辙、裂缝、松散、坑槽、拥包等，其中以车辙现象最具代表性，特别是交叉口、公交专用道和公交站点等位置的车辙问题已经非常严重，有的部位车辙达到近15 cm，严重影响行车舒适度、安全性及通行能力。

1.2 现状主要交叉口

沿线分别与二环东路、燕子山路、山大路、山师东路、历山路、千佛山路、青年东路、青年西路（顺河路）、民权大街、民生大街、胜利大街、纬一路、纬二路、纬五路、纬十二路、经七路、营市街等道路相交。

2 道路沿线车辙病害范围调查与取样

该次调查的范围为段店立交—燕山立交（经十路主城区段）的道路沿线主要交叉口以及公交站台，对其进行了车辙病害的调查，见表1及图1～图4。对经十路上沿线的社会车道及公交专用道进行了车辙病害的测量，选择三个代表性的路口的车辙调查，通过现场测量以及取芯测量各层的厚度，分析车辙出现的层位。

车辙的出现是由交通荷载情况、环境条件和沥青混合料本身的特性密切相关的。通过对经十路路面车辙的调查可以看到，路面经过长时间的车辆荷载作用、气候条件影响，路口停车线附近和公交场站的车辙已经比较严重。

3 取样室内分析试验

3.1 汉堡试验

试件的汉堡轮辙试验结果如图5所示。试验数据显示，山大路上面层车辙变形量在一定碾压次数下，轮辙深度均不高于12.7 mm，也未出现拐点。这说明路面车辙性能满足路用要求，车辙的发生是由于路面长期使用造成沥青混凝土的蠕变所引起的，车辙性能并没有出现明显的衰减。山大路下面层的轮辙深度均不高于12.7 mm，变形曲线出现拐点，说明该层混合料水稳定性较差，轮辙试验变形曲线如图5和图6所示。

3.2 室内空隙率实验

把取回的芯样按照上、中、下面层分开，分别用水中重法测量沥青混合料的密度，用真空法测量理论最大相对密度，并计算空隙率。由空隙率的数据可知，除去公交站点，路面上、中、下面层的空

隙率出现依次增大的现象。具体实验数据如图7所示。

表1 道路交叉口车辙测量结果

图1 历山路距斑马线20 m无车辙处芯样

图2 舜耕路距斑马线8 m车辙波谷处芯样

图3 纬五路与经十路路口无车辙处芯样

图4 公交专用道处车辙

图5 山大路上面层SMA13芯样汉堡曲线图

图6 山大路下面层芯样汉堡曲线图

图7 纬五路、纬五路外口、历山路及建设路站牌无车辙空隙率柱状图

4 车辙成因分析

通常沥青路面出现车辙现象分为三种情况：其一是结构性车辙，其二是失稳性车辙，第三是磨耗性车辙。

结构性车辙：由于荷载作用超过路面各层的强度，车辙主要发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久变形。失稳性车辙：在高温条件下，车辙碾压的反复作用，荷载产生的剪应力超过沥青混合料的抗剪强度，使流动变形不断累积形成车辙。磨耗性车辙：在荷载的重复作用下，沥青面层表面重复磨耗产生的车辙。

车辙作为沥青路面早期损坏的主要形式之一，其形成的原因非常复杂，无论是沥青混合料本身的材料组成、级配设计、沥青路面结构和施工控制等内在因素，还是气候和交通量及交通组成等外界因素都会对车辙产生不可忽略的影响。现从以下几个主要方面对车辙的成因进行综合分析：

（1）交通条件。由于我市市政道路的修建及交通管制趋于成熟，车辆速度大大提高，交通量的增加，重载、超载车比例的提升，路面车辙有逐步加重的趋势。车辆荷载越来越集中地分布于道路轮迹带处，引起交通渠化。轮载越重，轮胎气压越大，行驶速度越大，交通渠化越严重，则车辙就越容易产生。有研究统计表明，车辙的发展速度随荷载作用次数的增加而减小。但车辙深度随累计荷载作用次数的增加而增加，以至于道路丧失使用性能。

针对公交车道及公交站点，大容量公交车对路面轮压荷载大（北京市资料：满载28 t，单胎圆形等分布荷载压力大于5.6 t）；站台内准确停车，形成同一地点反复荷载；进出站时启动和停车较快，车次频率高（高峰车次间隔不足1 min）等影响因素，致使公交车道附近的车辙现象十分明显。

（2）环境条件。路面温度对车辙的产生有很大的影响，当气温较高时，沥青路面表面强度降低容易产生车辙。济南是有名的“火炉”城市，夏季气温经常高达35～40℃，在夏季高温天气时，沥青的路表温度往往能达到50～60℃，因而在荷载作用下，沥青路面交叉口极易产生较大的车辙变形。

（3）路面结构及材料的组成。目前路面大多采用沥青混合料（沥青混凝土、沥青碎石等）作为路面材料，沥青层材料在路面结构中厚度越大，发生永久变形的可能也越大。其他粒料如热拌碎砾石、级配碎石土等也发生一定程度的永久变形。采用刚性基层或半刚性基层材料的沥青路面，由于具有较高的高温稳定性和抗剪变形能力，所以这类路面发生车辙主要是沥青层产生的，而刚性基层和土基发生车辙只占一小部分。

5 结语

济南市经十路是济南市所有地面道路中交通运量最大的道路，路面通行各种重载交通，对于经十路的车辙病害的调查对济南路面研究具有典型意义。本文对道路路面的车辙范围及深度进行了全面的调查与汇总；其次通过对钻芯取样的汉堡试验及空隙率实验分析总结了经十路路面车辙发生的层位及成因，为今后济南市路面结构与材料设计提供了一定的指导、参考价值。

参考文献：

[1]李闯民，李宇峙.浅析重复荷载作用下的沥青路面车辙因素[J].公路交通科技,1999，16（3）:6-9.

[2]刘黎萍，孙立军.高速公路沥青路面轮迹横向分布研究[J].同济大学学报：自然科学版，2005，33（11）:1449-1452.