路面车辙病害原因及处治对策

刘志强

摘要：沥青路面以其优异的路用性能和舒适的行车感，倍受国内外公路行业的青睐，并被广泛用于高等级公路建设。目前，我国交通事业正处于高速发展时期，交通量激增，在行车荷载和自然因素的作用下，很多沥青路面均出现了不同的早期病害，其中车辙形势最为严峻。为此，本文在全面了解车辙病害产生机理的基础上，分析了路面车辙病害的产生原因，并由此提出了几点处治措施，最终通过具体案例进行了车辙处治，希望能够有效解决车辙病害，推进我国沥青路面持续、健康发展。

关键词：沥青路面;车辙病害;处治措施

1、路面车辙病害的概述

沥青路面车辙病害是指在行车荷载长期作用下所形成的竖直方向永久变形积累。在行车荷载和高温影响下，由于车轮挤压，沥青面层将会形成变形，在剪应力影响下，向横向流动促使两侧凸起，产生波峰和波谷。按照车辙病害形成原因划分，可将沥青路面车辙病害分为磨损型、结构型、失稳型三类车辙。无论产生哪一类车辙病害，均会影响沥青路面性能，缩短道路使用寿命，甚至造成更大危害，因此，必须根据车辙形成原因，采取切实可行的处治方法，有效防治车辙病害，提高路面行车舒适性和安全。

2、路面车辙病害形成原因

目前，流动性车辙是我国沥青路面车辙的主要类型，流动性车辙产生并非一种因素，而是多种因素的共同作用。如外部温度、降雨、荷载等因素，或内部沥青材料、矿料、级配等因素。通过大量研究表明，路面车辙病害形成原因主要包括以下几点：

2.1沥青混合料抗剪强度低

（1）沥青用量偏大。沥青混合料内沥青可以有效粘结矿料，当沥青用量偏大的情况下，沥青膜厚度增加，沥青流动性增大，集料间的嵌挤力和内摩阻力下降，最终影响沥青胶浆的粘结性能，导致混合料抗剪强度下降，引发车辙病害。

（2）級配不合理。于沥青混合料抗车辙能力而言，矿料级配过大过小均会造成一定影响。当矿料级配过大时，沥青混合料空隙率增加，降低沥青膜厚度，影响层间粘结性，进而降低混合料抗剪强度。反之，同样会影响混合料抗剪性能。基于此，必须重视矿料级配的合理性，提高沥青混合料的抗剪强度。

（3）矿粉用量不合理。矿粉和沥青均匀混合可制成沥青胶浆，稳定性、黏聚力性能良好。混合料需要不同粒径集料形成一个整体，沥青胶浆属性将会对沥青混合料的物理力学性能和热稳定性能造成很大影响。在配合比设计中，要重视矿粉用量的合理性，从而增强沥青混合料的高温性能。

2.2重载交通和气候

据相关调查分析发现，产生车辙的主要外因在于重载交通和夏季高温影响。伴随温度的不断上升，沥青混合料刚度迅速降低，结构强度也受其影响直线下降。加之重载超载问题严重，路面渠化现象加剧，形成严重车辙病害。

2.3层间结合处理不当

路面设计中，界面条件满足完全连续才是最理想的状态，一旦界面条件不满足完全连续，路面分层后各层之间的极限拉伸应力、应变不相同，这种情况下，很容易破坏路面结构。

2.4施工不均匀性

在公路施工全过程中，从拌和、运输、摊铺、碾压、养护等各个环节均会出现影响路面质量均匀性的因素。例如，拌和时间不足，难以均匀拌和混合料内的各类材料，导致混合料质量不均匀。或碾压不均匀，压实度不符合设计要求等等，均会产生路面病害，降低混合料整体抗剪强度，影响路面抗车辙性能。

3、车辙病害的处治措施

3.1沥青路面结构与组合

在路面车辙处治时，中面层最为关键。上面层与外界环境、行车荷载直接接触，温度较高的情况下，所承受的压力最大，相比中面层所承受的剪应力偏小。在路面温度超过60℃时，上面层仍具有良好粘结性和较强抗车辙能力，产生的流动变形偏小。但在高温条件下，中下面层却会出现基质沥青软化现象，沥青混合料粘结性能下降幅度较大，严重影响抗剪能力，从而产生车辙。为有效防止车辙病害，需要保证沥青路面结构与组合的合理性，可进行沥青路面结构“由刚变柔”，但不同于完全的柔性基层沥青路面，如沥青混凝土面层、沥青碎石基层、粒料过渡层、半刚性底基层。柔性基层或组合式基层相比半刚性基层，刚度偏小，这种情况下，沥青面层作用于柔性基层的应力将会更加均匀，并降低沥青面层内应力，减少变形，避免车辙病害发生。

3.2沥青面层材料优化技术

在沥青面层材料优化技术方面，主要通过三项技术，即沥青改性技术、纤维改性技术、沥青调配技术。表1为市场上常见材料类型。

（1）沥青改性技术。伴随交通压力的日益增大，为保证沥青具有良好路用性能，适量掺加改性剂可有效解决这一难题。目前，市场上常见的几种提高沥青混合料高温稳定性的改性剂，包括：RA抗车辙剂、PR RLAST.S抗车辙剂、车辙王抗车辙剂、路面强力剂等等。每一种改性剂的掺量不同，特点不同，价格也存在很大差异。因此，在选择改性剂时，要根据工程实际情况和经济性，选择最适合的沥青改性剂。

（2）纤维改性技术。作为一种质轻、高强、耐久的增强材料，纤维在提高沥青路面力学性能方面作用显著。掺加纤维是提高沥青混合料高温稳定性的重要手段之一。目前，常见纤维类型包括木质素纤维、矿物纤维、聚合物纤维，根据不同纤维特性，确定掺加量，保证使用合理。

（3）沥青调配技术。沥青调配是指按照一定比例，将主配沥青和其他类型沥青等材料均匀拌和，从而增强沥青性能，如岩沥青、湖沥青等等。

3.3沥青面层设计优化

在沥青路面施工中，想要改善矿料级配必须优化沥青面层设计。目前，热拌沥青混合料在我国应用最多，其弊端在于沥青用量偏高。在行车荷载和高温条件作用下，沥青路面车辙病害发生率较高。下面层采用大粒径碎石沥青混合料时，可通过粒径增大的方式，减少沥青用量，在成本相同的条件下，提升沥青路面抗车辙性能。基层采用大粒径沥青混合料，变形能力和柔性较强，因此，大粒径碎石沥青混合料的骨架结构作用，可以减少荷载作用下集料的变形情况，且具有较高承载能力。可以认为其骨架稳定性保证沥青混合料高温稳定性的重要因素。但对于上面层增大集料粒径作用并不明显，可换一个角度，如增加同一公称粒径下粗集料含量，也可达到相同的效果。

3.4运营期主动预防

据相关调查显示，当路面温度在30℃以下时，路面基本无变形情况;当路面温度超过55℃，便会出现变形现象，因此，高温和行车荷载是产生路面车辙的主要因素。在交通压力持续加大的今天，如何做好路面温度控制成为了防治车辙病害的关键。如洒水降温，当路面温度在50℃以上时，需定时进行路面洒水，在保证不产生水损坏的基础上实现路面降温。或喷洒路面热反射涂层，降低路表问题，有效预防路面车辙病害。

4、工程概况

某公路工程全长42.73km，为双向四车道，建成通车5年后，发现局部路段出现了大量病害问题，主要病害类型为车辙、裂缝等，呈逐年递增趋势，目前已对路面正常行车造成了一定影响。经实地调查和试件芯样检测可知，本路段车辙病害最为严重，存在较为明显的失稳型和压密型车辙。通过钻芯取样发现，6个芯样的沥青面层较为完整，但中、底面层存在较大空隙，所有芯样水稳层均表现为一半完整一半松散，且有大量泥土存于芯样沥青层和水稳层，呈不均匀状态。结合工程实际情况，决定采用超薄磨耗层进行车辙病害处治。

4.1旧路处治

施工前，先将原路面存在的病害问题进行处治，如裂缝、剥落、车辙、网裂等。考虑现场实際情况，选择合理的处治措施，不得存在遗漏，保证所有病害认真处理。

4.2拌和

按照配合比设计，做好沥青混合料拌和施工。拌和前，应对沥青、矿料等材料的加热温度进行详细检查，如SBS改性沥青温度在160～175℃控制，矿料温度在190～205℃控制，保证满足规范要求。同时，拌和期间要根据规定，合理控制拌和温度、时间及含水量，避免出现材料离析、花白等情况。

4.3运输

热混合料具有较大粘度，为避免材料粘黏车厢，需将适量隔离剂均匀涂抹到运输车厢内四周和底部。装料时，可采用移动式装料法，一般分三次完成，避免材料离析。摊铺能力和运输能力相比，运输能力应略多一些，保证在摊铺机前等待车辆达到3辆左右，从而确保连续不间断摊铺施工。为达到保温、保湿的效果，可将双层帆布覆盖于车顶。

4.4摊铺

摊铺前，先调整好熨平板高度进行预热施工，预热温度不得低于100℃。按照梯队作业法采用2台不同摊铺机进行施工，安全距离控制在10m左右，摊铺速度不宜过快，可控制在每分钟1.5～2.0m之间。同时，还要根据下承层表面温度情况，做好温度控制工作。

4.5碾压

沥青混合料碾压主要分为3阶段，初压采用钢轮压路机进行1遍静压;复压采用钢轮压路机进行3遍振动碾压，随后再采用轮胎压路机进行3遍搓揉碾压;终压采用钢轮压路机进行1遍静压收光即可，保证没有明显轮迹。

5、结束语

综上所述，路基路面是公路运输的重要载体，发挥着至关重要的作用。沥青路面因其优异的路用性能在现代高等级公路建设中得到了广泛应用。随着国民经济的迅猛发展，交通运输量日益增长，在建成运营不久后沥青路面就会出现一系列的病害问题已成为普遍现象，常见病害包括裂缝、车辙、坑槽、松散等，其中车辙形势最为严峻，不仅会影响行车舒适性，还会增加交通事故发生率，严重影响行车安全。一般来讲，车辙不单单存于表面，还会发展到中下面层，因此，治理难度较大。必须根据工程实际情况，了解路面车辙病害原因，采取科学、合理的措施进行处治，从而提高沥青路面的使用性能，延长道路寿命。

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