高速公路沥青混凝土车辙成因分析

付嫦亮

摘 要：分析了在高速公路施工过程之中影响其车辙灾害的主要因素，通过对高速公路路段的实验测量分析，研究了出现车辙灾害的原因，并提出了改进措施。

关键词：高速公路；沥青混凝土；车辙成因

1 高速公路沥青混凝土路面的车辙分布情况

在公路建设过程中对出现车辙病害的原因进行分析，对沥青混凝土高速公路的建设质量有很大的影响，针对原因进行优化可以有效降低出现公路病害的可能性，提升公路的使用寿命，保证人们的出行安全。在当前的公路病害研究过程之中，研究人员大都集中在车辙病害问题的研究之中。高速公路在使用过程中出现的车辙病害对于路面质量的影响相当显著。一般在研究过程之中，技术人员会在沥青混凝土道路的路面芯样之中进行道路样本的获取，通过对芯样之中各层路面结构的变形情况的研究，技术人员可以对车辙病害的发生层以及病害的严重程度进行准确的分析，进而完成高质量的路面修补工作。同时，针对路面芯样各层材料分布的分析也可以反应高速公路路面出现车辙病害的实际原因。

在对实际的病害路段进行实验检测的过程之中，实验人员选择了在某一高速公路路段的三处出现车辙病害的地点作为研究对样。技术人员针对发生车辙病害地点的芯样和隆起处的各层材料以及结构进行了测量和统计，对于车辙的发生路面层以及发生结构进行了分析和研究。对于高速公路变形层面的大小范围进行分析可以对车辙病害的原因得出较为准确的分析结果。

在本文的实验过程之中，三处路段的上中下三个路面层均有不同程度的变形。其中，中间层面沥青混凝土面层的变形程度大于上下两层，但是在其中一段路段之中下面层的变形情况大于中上面层。由实验数据可以了解到车辙病害对于路面的不同层面的影响不一样，在对于面层影响的分析过程之中可以了解到在施工设计过程之中存在的问题，一般来说，路面层的施工技术使用不佳或是施工材料等会影响施工路段路面面层的质量，施工质量差会导致经过车辆的负载对路面造成较为严重的压力，进而导致路面各层出现变形。

2 沥青混凝土面层结构层密度以及沥青含量的分析

在高速公路沥青混凝土路面的车辙病害的研究过程之中，研究人员将车辙病害分为四种，其中一种名为流动性车辙。这种车辙在路面上呈现为W状，形成流动性车辙的主要原因是车辆自身的重量以及车辆负载对于路面造成重力挤压力过大，从而引起了路面的变形。根据实验数据可以了解到流动性车辙的位置其路面上中下三个面层的密度要大于路面隆起处的密度，这说明在高速公路的使用过程之中，车辆的形式会对沥青混凝土路面产生较大的压力，使得经过路段的路面紧实度增加，提升了路面的密度，久而久之车辆经过的位置就会形成较为明显的车辙，这也说明车辙在产生之后几乎是不可逆转的，车辆的不断经过会对路面进行不断的挤压，增加了车辙的深度，提高了灾害的发生机率。同时，已经形成的车辙的密度和压实度也会不断增加，最终形成流动性车辙。

在路面的段面层进行实现，对其面层的密实度进行了分析，得出的数据显示在一般情况之下假如路面变形隆起处的沥青含量大于车辙压实处的沥青含量，就可以认为是中面层中的基质沥青发生了流动现象，发生流动的主要原因是外界车辆的挤压。有实验结果可以分析得出在车辙病害严重的路段，车辙处的沥青含量大于正常车道，部分路段还存在中下面层沥青含量低于正常路段的情况，这说明沥青混凝土混合料在路面使用过程之中的流动存在不均运行，其流动是在外界车辆的压力之下完成的，因此，流动方向补丁，造成部分区域车辙处沥青含量大，部分区域车辙处沥青含量小的现象。

在工程之中使用的沥青混合料的主要成分是沥青基质、沥青混合料以及骨料。高速公路在建设过程之中为了提升强度将路面层分为上中下三层，中层的沥青基质容易在使用过程之中流动。在高温地区，路面层之中的沥青基质呈现为板固态，在行车经过时其重力会对路面产生压迫，从而造成路面中层的沥青基质的流动。其流动方向主要是由车轮挤压出向隆起处流动，使得隆起处的沥青基质量增加，进一步使路面变形情况加剧。由于沥青基质的强度不高，隆起处的大量沥青基质会影响其结构强度，是路面变得松散，进而造成振浆现象。

3 结构层级配分析

采用钻芯取样和室内抽提试验，对路面上、中、下各结构层的级配进行了分析。本文对6个断面的芯样进行筛分试验，分析级配变化对车辙的影响。分别从6个桩号的车辙处鉆芯取样，抽提分析矿料级配状况。在车辙处钻芯取样获得的各结构层级配情况。从级配曲线可以看出，大部分级配偏细，这与采用？型密实级配有很大关系。上面层（SUP-19）曲线有多个筛孔超过控点，大部分曲线在限制区上方通过。中、下面层级配曲线基本在规范中值上方，并有多个筛孔超过规范上限，说明集料偏细。集料没有形成骨架是导致车辙产生的一个重要原因。为分析比较同一断面上不同位置处的矿料级配，在K274+000断面处，分别于车辙处、隆起处和停车道处钻芯取样。车辙处和隆起处的级配都要比停车道处的级配细。这主要是由于在行车荷载的作用下，轮迹下部分软弱的粗集料被压碎，导致车辙处的级配退化。同时，在高温状态下，轮迹下的部分细集料横向流动到隆起处，导致隆起处的级配变细。在调查过程中还发现，部分芯样表现出较明显的压碎现象。

国内外对集料级配的研究比较多，通常认为沥青混合料的高温抗车辙能力有60%是依靠集料的嵌挤力，合理的级配可以使集料形成骨架嵌挤结构，增加内摩阻力，提高沥青混合料的高温抗车辙性能。经调查发现，以前应用广泛的？型（或现行规范的F细级配）沥青混合料，对于二级及二级以下公路基本上是适用的；但对渠化交通的高速公路和一级公路，用于表面层时高温稳定性和抗滑性能存在不足。以AC-20F型为主的中面层对密水性起到一定作用，但对重载公路及长大坡度路段，抗车辙能力明显不足。现行规范为了适用于不同道路等级、不同气候条件、不同交通条件和不同层次等情况，级配范围规定得很宽，并参照美国的方法分为粗型和细型。虽然较宽的级配范围可以配制出不同空隙率的混合料以满足不同的需要，但同时也给设计单位和工程建设单位控制级配带来困难，导致实际工程中级配失控，混合料的路用性能降低。

4 结束语

在级配设计时不仅要考虑沥青混合料的密实性，以防止水损坏，同时应重视高温抗车辙性能。细型密级配的沥青混合料由于抗车辙性能不足，已不能适应目前大交通量的实际情况，应考虑选择多级嵌挤密实型级配。在条件允许的情况下，尽量选用优质的工程材料。不仅上面层要选用坚固集料，也应重视中、下面层集料的选用，以防止集料在施工碾压过程中或开放交通后被压碎。在中、下面层沥青混合料施工时，对于公称粒径较大、易产生离析的混合料，应严格控制施工质量，防止离析。

参考文献

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