甘肃省高速公路与车辙病害
摘 要：目前随着我省高速公路的不断发展，对促进我省的经济发展起了不可忽视的作用。但沥青路面出现车辙的现象也十分普遍，曾引起了社会各界的普遍关注。本文通过甘肃境内高速公路沥青混凝土路面的病害分析，对车辙的形成原因、类型及处理办法等做出简要的总结。
由于重型车辆增加过快，且超载严重，经过车辆长时间碾压，甘肃省一些高速公路的行车道目前已不同程度地出现过车辙。在全长仅有59公里的白兰（白银到兰州）高速公路，90％的路段行车道已经被车辆碾轧出了两道车辙，并严重影响了正常通行，与去年进行了大面积修复。在山临高速、柳忠高速、古永高速、清嘉高速等几条高速公路上，不少路段行车道也同样存在着车辙。
一、车辙的形成原因
美国联邦公路管理局和美国沥青协会编写的《高性能沥青路面基础参考手册》(Superpave Fundamentals ReferenceManual)中提出：交通压密、磨耗，面层材料强度低。基层或路基结构强度不足和水损害等原因都可能引起路面永久变形而形成各种类型的车辙。车辙简而言之，就是路面面层在高温气候与交通荷载的反复作用下，沥青路面面层材料被推向交通流量方向两侧并产生的塑性变形。影响沥青路面产生车辙的因素很多，可分为内因、外因及其他因素3大类。内因主要反映在材料本身的质量和路面结构设计，而外因则主要包括交通条件和气候条件，其他因素则是施工工艺不适产生的质量问题。就甘肃省高速公路的
病害情况分析，其出现严重车辙的主要原因有以下几个方面。
(一) 内因
1. 材料质量方面
1.1沥青
(1) 部分路段沥青用量偏大；
(2) 沥青的高温稳定性差；
1.2粘结料
面层中使用的渗透油和粘层油不合格。
1.3集料
(1)光滑的水洗砂用量过多；
(2)碎石中细集料过多；
(3)中、上面层中粗集料含量不足；
(3)集料中杂质过多；
2. 配合比控制不严：
2.1 沥青混合料矿物集料空隙率(VMA)过低；
2.2 沥青混合料中油石比偏大；
(二) 外因
1. 交通情况
1.1实际交通荷载严重超过设计值；
1.2车辆轮胎胎压过高；
1.3重型货车交通量增加过快、车速过低。
2. 气候环境
我省气候属于温带大陆性干旱气候，日照长，辐射强，昼夜温差大。高速公路部分路段路面夏季时温度过高，导致沥青混合料软化。
(三) 其它因素
1. 拌合期间冷、热料比例控制不严；
2. 碾压施工时摊铺层温度过低；
3. 路面面层压实度不够；[page]
二、车辙的类型
虽然形成车辙的原因很多，但根据我省道路出现的车辙情况来说，主要存在以下三种类型： 第一类车辙可称为结构型车辙。结构型车辙是由于荷载作用超过路面各层的强度，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。这种车辙一般病害宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面呈V字形。
第二种是为材料型车辙。是由于路面沥青混合料面层材料的抗剪切强度不足，在反复交通荷载形成的剪切应力作用下，路面面层沥青混合料失稳，逐渐向下凹陷和横向迁移而形成的车辙，此类车辙断面一般呈W形。这类车辙有些专家也称作失稳型车辙，此类车辙的外观特点是沿车辙两侧可见混合料失稳横向蠕变位移形成的凸缘。一般出现在车辆轮迹的区域内，当经碾压的路面材料的强度不足以抵抗交通荷载作用于它上面的应力、特别是重载车辆高频率通过，路面反复承受高频重载时，极易产生此类车辙。失稳型车辙主要发生在大坡道长坡段、弯坡桥匝道及收费站出入口等。
另外，还有一类称作压密型车辙。该类车辙病害是由于施工质量控制不严，沥青面层本身压实度不足，致使通车后的第一个高温季节混合料继续压密，在交通荷载的反复碾压作用下，空隙率不断减小，达到极限残余空隙率才趋于稳定。它不仅产生压实变形，而且平整度迅速下降，形成较明显的车辙，此类在国内也是普遍的。
三、车辙的防止措施
具体的防止措施应根据不同的车辙情况具体对待，针对我省高速公路的车辙病害情况，从以下几方面做出必要的预防。
(一) 、下承层
1. 每一层压实度均应达到所要求的标准；
2. 每一层均应具有足够的厚度；
3. 每一层均使用优质材料。
(二) 、沥青混合料面层
1. 做好面层的混合料配合比控制：
1）沥青
a．确定最佳沥青用量(不得过多)；
b．选用高温下承载能力强的优质沥青。
（2）集料
a．避免使用过多的水洗砂；
b．使用可保证最小矿物集料间隙率(VMA)为14～15％的集配；
c．使用无粘土的清洁集料；
d．使用纹理粗糙、棱角(或破碎面)多的集料，而不使用圆形的细集料。
2. 施工现场严格进行质量控制
（1）路面的每一层压实度均应达到规范所规定的要求；
（2）热拌沥青混合料摊铺层应在混合料摊铺层温度高于90℃时进行碾压。
(三) 、添加抗车辙剂
为了能有效的解决沥青路面的车辙问题，积极大胆借鉴外省的先进经验，运用新材料提高沥青混合料的抗车辙性能。国内公路建设、施工、养护、研究部门做了大量工作。积极引进能显著改善沥青混合料高温性能和提高路面抗车辙能力的材料，其中以法国的PR PLAST． S添加剂和德国的DUROFIEX添加剂使用最为广泛。通过实践证明在沥青混合料中添加PR PLAST．和SDUROFIEX添加剂后，沥青混合料的抗车辙能力可提高3～4.5倍，车辙的处理结果取得了明显的效果，不仅路面的使用质量得到了很大提高，而且延长了路面的使用寿命。表1是在几条高速公路中使用不同级配时的车辙试验结果。
表1 不同级配掺加添加剂后的车辙试验结果
级配类型 | 沥青用量% | 添加剂掺量% | 车辙次/mm |
AC-13 | 5.1 | 0.3 | 8209 |
AC-15 | 4.6 | 0.3 | 7852 |
AC-20 | 4.0 | 0.3 | 5250 |
Sup-13 | 5.0 | 0.3 | 12995 |
注：本表中所列数据是属于不同沥青品种、标号、不同级配与不同工地的汇总资料
自2002年开始两种添加剂在我国公路建设中开始应用，且使用数量逐年增多。曾在北京地区、广东、山西、河北、宁夏等地的高速公路中应用，凡使用了这类添加剂的沥青路面，稳定性普遍提高，特别是车辙病害得到了有效遏制。
室内试验结果与施工实例都表明以上两种添加剂能显著提高沥青路面的抗车辙性能，并有施工方便、经济性好的优点。具体归纳起来有以下四个方面的特点：
①能显著提高沥青路面的高温稳定性和抗车辙能力，抗车辙可提高3～4．5倍，采用高掺量时，沥青混凝土的动稳定度甚至可达到10000次／mm。
②由于添加剂的掺入能提高沥青与石料的粘附性，及其填充、嵌挤作用。沥青路面变得更加致密，提高了路面的抗水破坏的能力，延长了路面使用寿命。
③德国的DUROFIEX添加剂和法国的PR PLAST．S添加剂使用方便，工艺简单，不需要增加改性的机械设备。
④从经济角度来看，采用上述两种抗车辙剂，比采用改性剂(如SBS)价格低，更经济。[page]
四、车辙的处理
(一) 、铣刨加铺处理
对于车辙深度在2cm以上的严重失稳型车辙的处治采取铣刨加铺技术，施工过程中先利用铣刨机对产生车辙的各面层进行彻底铣刨，铣刨后认真检查下承层状况，并对局部破坏部分进行修复，铣刨宽度根据车辙范围确定，一般单车道4m，双车道8m。这一类车辙主要是由于上面层或上、中面层或上、中、下面层，高温稳定性不足而产生。
(二) 、铣刨拉毛处理
车辙深度不足2cm的，由于对行车安全影响不大，为了尽快恢复路面使用性能、降低养护费用，对沥青路面车辙隆起部位进行局部铣刨。
(三) 、水泥沥青混合料技术
水泥沥青混合料技术是国内目前车辙防治的一项新技术，特别适合长坡、陡坡、弯坡桥桥面及匝道等特殊路段的车辙处理。水泥沥青混合料亦称灌注式半刚性路面，是将掺有适量外加剂的水泥乳浆材料，采用稀浆封层manbetx 苹果app 将水泥乳浆“灌入”具有特殊级配的沥青混合料（空隙率控制在15～20%）母体骨架中，经过适当时间养生硬化后，形成半刚半柔性水泥沥青混凝土路面。
(四) 、利用就地热再生机组
就地热再生机组是集加热、耙松、搅拌、摊铺、预压实等工序为一体的综合养护设备。它能够在沥青路面表面层出现大量裂缝、坑槽、车辙、搓板、拥包、泛油等早期病害时集中进行维修，提前预防大的病害发生，从而对恢复沥青路面的平整度，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命有积极作用。我省长达公司于去年年底购置了一套由德国维特哈根公司研制开发的就地热再生机组，该机组是目前在世界上较为先进的路面综合养护机械。目前该设备在国内购置使用的仅有五台，长达公司对该设备的引进填补了西部省份路面热再生养护设备的空白。该设备的引进将会极大地提高我省高速公路养护的机械化水平，将大大降低养护成本；同时该设备在高速公路作业时仅封闭一条车道，其它车道可正常通行，其优越性能更为突出；另外此设备为环保型设备，该设备能对路面产生的旧料全部进行再生利用，能有效避免以往对路面旧料乱堆乱放，影响环境，产生污染的现象。
高速公路沥青路面出现大面积车辙病害，已经引起社会各界人士的高度关注，同时也值得我们公路设计和参与公路施工的工程师们做一深刻的反思！认真总结，吸取以往的经验教训，从优化设计方案，加强材料管理，改善施工工艺，提高全员质量意识等方面着手，是正确预防和控制沥青路面车辙病害的关键环节！
参考文献：1、毕福珍 张秀华撰写的《解决车辙病害的几种材料研究》
2、《筑路机械与施工机械化》
