车辙的路段-海达汽车网

车辙的路段

辙，这里是痕迹的意思。

车辙，即车辆在路面上行驶后留下的车轮的压痕。

过去，人类广泛应用马车，道路也没有硬化，在泥土路上走，由于土路较软，车过后路面就有压痕，雨后，路面有泥水压痕更深。车走多了，路上会留下两条平行的很深的车辙。所以古人才说：“前面有车，后面有辙”。

车辙路段是什么意思啊

广深高速公路自2002~2003年对全线进行SMA-13罩面维修，路面在超负荷、不限载的重交通环境下运营4年多后，路基段路面基本保持良好状态，但局部路段(长安~新桥段5km范围)桥面出现较为严重的车辙，最大深度达83mm，严重影响行车安全。经过对该段沥青混凝土桥面产生车辙的原因进行内、外在影响因素的研究和分析，提出维修对策，供同行参考借鉴。

关键词

沥青混凝土桥面 | 重交通 | 车辙 | 原因分析 | 处治

广深高速公路北起于广州市广氮，南终于深圳市皇岗口岸，贯穿我国南方经济最发达地区，全长122.8km。自1994年通车以来，客货车流量发展迅速，至2002年底，累计车流量已达到21，883万车次，折合行驶全程断面车流量7569.4万车次，远超出原路面设计15年的累计当量轴次4957.7万次。近年来，其交通量仍呈迅猛增长之势，1999年达8.95万车次/d，2000年达10.85万车次/d，2001年达11.94万车次/d，2002年已达到14.7万车次/d。在交通流组成中，集装箱运输车辆数量多、重量大、轴载大，货运车辆超载严重。

原广深高速公路(长安~新桥段)沥青砼桥面铺装结构为：100pxAC-16II+100pxLS-16+水泥混凝土桥面铺装层，设计沥青层总厚度为200px。

从历年沥青砼桥面损坏状况的调查和维修的情况来看，出现的损坏主要是沥青面层(100pxAC-16II)的损坏。

沥青砼桥面经过8年多的超负荷运作，沥青老化严重，沥青砼性能呈逐年恶化之势，主要表现为坑洞、麻面、蜂窝等表面层损坏。根据《公路养护技术规范》(JTJ073-96)的有关规定，该段桥面于2003年进行罩面处理，以保证沥青砼桥面的良好服务状态。

施工中，针对广深高速公路长安~新桥段(K71~K75)起铇后桥面不平整的现况，并要求重新处理桥面防水。因此，施工中对罩面方案作适量的调整，在进行沥青砼底层(即调平层)处理后，再实施粘结防水层，具体的桥面罩面设计调整方案见表1。

车辙发展状况

广深高速公路长安至新桥桥面段(K71~K75)是珠三角片区大部分货车流通往香港、深圳的必经之路，车流较大，且货车、超重车的比例相对较大，沥青砼桥面经历4年多超负荷运作后，桥面出现较严重的车辙(如图1)，最大车辙深度达到208.25px，严重地影响行车舒适、安全。

为全面把握该路段车辙发生的情况，于2007年10月，组织了相关的检测单位对广深高速长安-新桥段桥面(K71+000~K75+500)车辙进行全面调查、检测。其中，长安至新桥车辙较严重的深圳方向K69+000~K78+000段外侧重车道和广州方向K78+000~K69+100段外侧重车道车辙情况特别严重，具体统计结果如表2。

结果表明：K69+000~K78+000段深圳方向外侧重车道右轮迹带的车辙平均深度达到了23.5mm，左轮迹带的车辙平均深度为18.9mm，左、右轮迹带车辙平均深度均超过现行《公路沥青路面养护技术规范》的要求(≯15mm)，外侧主车道局部路段右轮迹最大车辙深度达到了83.3mm，左轮迹带最大车辙深度达到65.4mm。

K78+000~K69+100段广州方向外侧重车道的右轮迹带的车辙平均深度为13.8mm，左轮迹带的车辙平均深度为11.2mm，外侧主车道局部路段右轮迹最大车辙深度达到了41.3mm，左轮迹最大车辙深度达到了40.9mm。

从两个不同方向重车道右轮不同车辙深度路段所占的比例来看，深圳方向20m平均车辙深度小于5mm、5~10mm、10~15mm及大于15mm的路段比例分别为0.7%、11.1%、13.8%及74.4%，广州方向20m平均车辙深度相应等级路段比例分别为2.5%、30.8%、31.2%及35.5%。

以上调查数据说明，长安新桥路段桥面车辙产生情况已经非常严重，大部分车辙的深度均大于规范要求，已经到了非维修不可的状态。

车辙产生原因分析

车辙是沥青路面较为常见的一种病害，尤其是在南方高温、潮湿状态下的高速公路上，车流量较大，重车、超载车相对较为集中的沥青砼路面上产生更为突出。理论上分析，影响沥青砼路面车辙产生的原因主要分内、外两大因素，其中内因有：使用温度敏感性大的沥青、沥青含量过高、混合料密实度小、矿料中粗集料偏少圆状(如砂)集料过多、沥青砼空隙率偏大压实度偏低、级配中小于0.075的粉料(填料)过多、天然砂和未破碎砾石含量多等。外因有：交通流量大、超载严重轮胎高压作用、高温等因素。

为了比较全面、较充分地调查清楚车辙产生的原因，从中查找了大量2003年长安~新桥段桥面罩面维修的设计、竣工资料，结合对车辙病害部分沥青砼层取样测试、抽芯检测、抽提筛分、沥青三大指标抽提试验及车载测试等资料，对广深高速公路长安~新桥路段严重车辙产生的原因进行较为全面、深入的分析，归纳车辙产生的主要原因有如下几方面。

压实度不足，层间含油量偏多

按照车辙产生的原因分类，一般分为压密型车辙、属流动型车辙。在K71+140车辙较小桥面(车辙深度为11.0mm)和K72+280代表性车辙较大桥面(车辙深度为83.3mm)分别开挖了两个断面进行测试，开挖断面如图2、图3所示，断面结构层变形曲线如图4所示。

从图4可见，K71+140断面车辙为压密型车辙，它主要是由于沥青面层本身的压实度不足造成的。主要体现在桥面开放交通后，在大量行车荷载反复作用下，沥青砼被进一步压实，这种车辙两侧没有隆起只有下凹，是一种较为普遍的沥青路面车辙类型。在压密过程中，如果外部行车条件非常恶劣(高温、交通量大、超载、重载车多)，常在第一个高温季节沥青混合料在继续压密的同时，沥青混合料的骨架结构将发生重新排列，很容易产生沥青混合料的流动变形，对压实度不足的沥青路面，这时压密变形车辙将比正常情况下的压密变形要加大。

对于K72+280断面为流动型车辙，它是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，其轮迹处的内部材料的横向位移而产生。当沥青混合料的高温稳定性不足时，在外力作用下就会产生这种车辙，沥青混合料的横向位移(即塑性流动)的程度不同，表现出不同程度的车辙，也就由于下面层产生塑性流动变形，导致轮迹两侧局部沥青混合料同时产生隆起。

沥青混凝土层间横向移动，主要是该桥面的上、下面层间明显存在一层较厚的自由沥青(如图5)。当然，上、下层间自由沥青含量过多与粘结防水层粘层油的洒布量(1.6kg/㎡)控制不严可能有很大的关系。但是，不管何种原因造成层间自由沥青过多，导致中、上面层间形成一个滑动的薄弱面，对沥青路面各结构层的受力都极为不利，是造成车辙的重要原因。

从受力的角度来说，沥青砼桥面的面层与底层(调平层)应该是一个整体，沥青路面层间联结应当为连续状态。当沥青层之间、沥青层与基层之间的界面条件由连续状态变为滑动状态时，对层底拉应力及沥青层剪应力的影响则相当大，使剪应力和层底拉应力增大，且随着荷载的增大，这种应力增长的幅度更大，对高温抗车辙和抗裂均极为不利。这也是导致桥面出现严重车辙的其中一个重要原因。

粉尘偏多，含油量偏大

对桥面铺装层上面层SMA-13及下面层AC–13I进行沥青砼的油石比、级配抽提筛分试验中，车辙相对较为严重的K72+280处的试验结果如表3、表4。

上面层SMA-13沥青砼，原设计油石比要求控制在5.6%~6.2%之间，抽提的SMA-13的油石比达到7.32%，属于明显偏高。同时也说明施工生产配合比控制不严，其中也可能是受原设计的沥青砼桥面铺装层中的粘结防水层沥青油(SBS改性沥青油1.6kg/㎡)在承受车载过程中往上渗透的影响。另外，0.3mm以下的筛孔通过率明显偏高，均超过原设计上限的要求，特别是0.075mm筛孔通过率，达到了14.1%，超过原设计上限12%要求，粉尘含量明显过高，不利于抵抗车辙。

下面调平层AC-13I沥青砼的油石比，原设计要求控制在5.02%~5.10%之间，而抽提沥青混合料的油石比达到6.03%，也属明显偏高;抽提的级配中，0.6mm以下的筛孔通过率也明显偏高，均超出原设计控制值，特别是0.075mm筛孔通过率达到了10.1%，超过了规范上限8%。致使底层混合料的粉尘含量过高，相当不利于抵抗车辙。

综合上、下面层沥青混合料的油石比与级配情况，说明原沥青混合料的级配、油石比施工控制相对较差，与设计、规范限值相差较大，特别是油石比偏大、级配不合理、粉尘含量过高是产生严重车辙的另外一个重要原因。

调平层沥青老化严重

沥青的老化，混合料各项性能指标衰减，也会加速产生车辙，尤其是采用普通AH-70#重交沥青的调平层沥青砼。因此，对该桥面段车辙产生较为严重的K71+140、K72+280两处进行开挖下面调平层(用普通AH-70#重交沥青)进行抽提沥青三大指标试验，得到的指标值如表5所示。

数据表明：通车4年多来，相比原AH-70重交沥青的三大性能指标，针入度折减约35%，延度减少约60%，软化点提高约7℃。由于沥青老化，沥青组分里的油分和树脂的含量相对减少，沥青质、沥青碳的含量增加，沥青粘度增加、软化点升高、粘结力下降、脆性增大、塑性减小，沥青的三大指标都呈现严重衰减现象。

很显然，沥青结合料的粘度(包括针入度和软化点)是影响沥青混合料抗车辙能力的主要因素，它直接涉及混合料的粘聚力。随着超重荷载车增多、在反复疲劳荷载作用下，沥青抗老化速度加快，性能衰减快，造成沥青混合料的粘聚力降低，从而导致抗车辙能力下降，是产生较大车辙的又一个重要原因。

抗剪切能力差，空隙率偏小

沥青砼的抗剪切力与空隙率是影响车辙产生的内在重要因素。在采用GTM试验对沥青混合料进行抗剪切能力、空隙率进行评价中，试验结果如表6。

从表6可知，产生车辙桥面的下面层沥青混合料无论旋转压实次数、旋转压实稳定值和抗剪安全系数，以及静态剪切和压缩模量等各项指标都要比上面层混合料差。具体表现为抗剪安全系数偏低，旋转压实次数偏小，最终压实混合料的空隙率小(原设计空隙率3%~5%)。

同时，也表明该段下面层混合料更容易被压实，极易在车辆荷载的作用下产生剪切流动变形破坏，混合料抗剪强度相对较差，这也是导致出现严重车辙病害的一个重要原因。同时也验证了流动型车辙产生的主要原因是发生在沥青砼桥面的下面层。

车流量大，超载严重

经初步统计，该桥面段通车四年多来，日双向(六车道)车流已超过8万辆，桥面沥青砼铺装一直处于大车流、超负荷的状态下运作，是广深高速公路桥面负荷情况最为严重的路段，且路过车流中重车、超载车的比例大(约占总车流量的7%~10%)，货车超载严重，其中超载货车占总货车量的35.3%，超载率小于30%的货车所占比例为3.7%，超载率在30%~50%之间的货车所占比例5.7%，超载率大于50%的货车所占比例为15.9%，测定最大超载值为192.82t(6轴货车)，超载率为350.6%。

超载对路面结构的损坏主要体现在轴载(或轮压)的增加，由于轴载超过路面设计标准的轴载，对路面造成的损坏严重，且随着轴载增加，造成路面损坏程度将大幅度增加。经统计，轴载超载达到122.32t时，超过了标准轴载的12.23倍。理论计算表明，当车辆轴载超过路面标准设计轴载100kN一倍时，这样的车通过一次，相当于标准轴载的车辆通行20次(n=4.35，沥青路面轴载换算系数)或256次(n=8，沥青路面轴载换算系数)。由此可见，在这样大量超载车辆的作用下，桥面在未达到设计年限时，车道上的累计等效标准轴次早已超过设计年限内设计车道上标准轴载累计当量轴次，沥青路面结构由此发生早期疲劳破坏也是在所难免。

在经受大车流、超重型车辆荷载、南方地区高温等环境因素的影响下，桥面长期处于应力、应变交迭变化状态，使沥青混凝土桥面结构强度逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数以后，路面内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力，轮压远大于标准压力(0.7MPa)，造成桥面铺装的沥青混凝土层承受超负荷压、拉应力，在沥青混凝土压实不充分、含油量过多等因素影响下，导致沥青砼层性能指标萎缩加剧，从而产生较大的侧向变形，形成严重的车辙。

车辙的处治

针对由于原桥面沥青砼的含油量偏大、压实度不足、级配不合理等原因造成车辙的情况，结合该路段的车流大、重车多的现况，处理车辙的维修方案应重点考虑提高桥面沥青砼的高温稳定性和超强的抗车辙能力。

施工的维修方案，首先是铣刨原桥面两层沥青砼，彻底清理原水泥砼桥面松散废料，重新加铺桥面防水层，再加铺双层抗车辙能力强的高模量沥青砼，重新加铺桥面(表7)。

高模量SMA为掺入高模量改性沥青的SMA混合料，在SMA沥青玛蹄脂碎石混合料中还掺加颗粒状木质纤维，其内含约90%的纤维素，用量控制不宜低于0.3%。外掺剂使得沥青混凝土材料的回弹模量值提高45%，动态模量提高接近一倍，沥青混凝土的动稳定度提高了5~10倍。

由于高模量沥青砼SMA为骨架密实型结构，具有强度高、稳定性好等优点，有较好的抗车辙能力，且空隙率小，可以防止路表水下渗，具有优越的抗车辙性能和高韧性。设计的防水层由高韧性密级配热拌沥青混合料组成，具有优异的防水能力，抗开裂和抗疲劳性能。

该维修方案自2007年底实施以来，经过1年多超大流量、超负荷的车荷载作用下，桥面沥青砼稳定性良好，路面基本保持平顺，维修效果良好，未见有车辙产生，彻底解决高车流量、超负荷运作的高速公路桥面产生车辙的问题。

结语

交通流量大、超载严重的高速公路沥青砼桥面铺装，产生车辙现象一般较为常见，只是严重程度不同而已。实践证明，对进行两层铺装的沥青砼桥面，最容易产生车辙的往往发生在底层(即调平层)，底层采用密级配沥青混合料(如AC-13I型)，应提高其高温抗变形能力;用连续级配沥青砼做桥面铺装时，应严格控制小于0.075的粉料(填料)用量，尤其在生产配合比调试阶段。

沥青砼中应尽量提高粗集料含量，因为粗集料含量增加将增强其永久抗变形能力，如4.75mm以上碎石含量愈多，混合料内摩擦角及强度愈高，也越有利于抗车辙产生。

粗集料要具有足够多的破碎面，破碎面要求控制在90%~100%;对集料的形状要求控制扁平长条颗粒的含量不超过15%，因为其愈少，混合料的内摩擦角愈大，越有利于限制车辙的产生。

桥面沥青砼铺装调平层避免使用温度敏感性大的沥青(如AH-70#重交沥青)，建议采用高温稳定性较好的高模量沥青或改性沥青。在施工中加强沥青砼的辗压，保证足够的压实度，严格控制沥青砼含油量，如新铺桥面沥青粘结防水层时，尽量布置在最底层(即水泥砼桥面层)，避免沥青油层在路面行车过程中往上渗透而造成沥青砼层间滑动产生车辙。

全文完首发于《广东公路交通》2011年第4期