重载交通病害分布规律及成因分析

范钊

摘要：根据气候条件、结构形式和交通组成特性，选取京沪高速具有代表性的重载路段，进行病害统计，分析病害所占比重选取具有代表性的典型病害，为分析得出重载交通条件下病害的发展规律及其成因，从重载交通、路面结构、环境条件、养护措施方面进行讨论。在此基础上，为重载交通沥青混合料设计和路面结构设计提供一定的参考依据。

Abstract： According to the climate conditions， structural forms and traffic composition characteristics， this paper selects the representative heavy-duty sections of Beijing Shanghai Expressway， carries out disease statistics， analyzes the proportion of disease， selects the representative typical disease， and analyzes the development law and causes of disease under heavy-duty traffic conditions from the aspects of heavy-duty traffic， pavement structure， environmental conditions and maintenance measures. On this basis， it provides some reference for the design of heavy traffic asphalt mixture and pavement structure.

关键词：重载沥青路面;病害成因;车辙;横缝

Key words： heavy-duty asphalt pavement;cause of disease;rutting;transverse joint

中图分类号：U414                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）01-0190-03

0  引言

随着我国经济的持续高速发展和客、货车运量的持续增长，重载、超载车辆迅速增加，重载交通下的沥青路面已无法保证其路用性能，路面的使用寿命和服务性能严重缩短。重载交通在国际上叫重任务交通，通常指道路通车后累计标准当量轴次與混合交通量（车辆数）之比远远超过一般水平，其表现形式为超载、超限[1]，重载交通与规范界定的重交通有很大区别，有两方面含义：一是车辆轴载大，胎压高;二是交通量大，货车比例高。

沥青路面损坏的形态因自然环境、级配组成、结构层组合形式、路面荷载、施工控制及养护条件等因素而各有不同[2]，主要包括车辙、拥包、泛油、推移、波浪、裂缝及沉陷等各种类型的变形以及坑槽、麻面、松散、冻胀、翻浆等现象[3]。钱国平总结出重载交通沥青路面结构的主要损坏类型为车辙和横向裂缝等[4]。在行车荷载和自然环境因素的共同作用下，路面发生了各种损坏现象。这些病害有时单独出现，有时几种形态共同出现。

本文根据气候条件和交通组成特性，选取京沪高速代表重载路段，统计分析病害结果，选取典型病害，分析在重载交通条件下病害的发展规律及其成因。

1  主要病害统计

1.1 重载路段选取

重载代表路段的选择主要考虑京沪高速沂淮江段气候条件及交通组成特性，具体选取原则如下：

①路段的气候条件、路面结构、重载现象等特点应具有一定的代表性;②路面建成通车时间在3年以上;③该路段的病害应基本涵盖沥青路面的主要病害。

根据上述选取原则，在沭阳北—沭阳南段、宝应—界首段两个重载路段中分别选取历年来养护频繁的路段进行分析（在2010年进行了大中修养护），即代表路段1和代表路段2，见表1。

1.2 主要病害统计

1.2.1 代表路段1（K756+060～K760+346）

统计2001～2016年代表路段1病害破损面积，其各类病害所占比例如图1所示。

调查发现该路段沥青路面损害包括横缝、纵缝、车辙、网裂、坑塘等。由图1可知：代表路段1的病害以裂缝类为主。

1.2.2 代表路段2（K893+637～K896+951）

统计2001～2016年代表路段2各病害破损面积，各类病害所占比例如图2所示。

从图2中可得出翻浆、修补、网裂等是代表路段2常见病害类型，路基中水分不能迅速排出，在行车荷载反复作用下容易形成翻浆。由于采用面积百分比指标来表征纵向裂缝和横向裂缝病害的严重程度，所以在图中表现不是很明显。若纵向裂缝采用长度百分比，即裂缝延伸长度在该路段所占比例，横向裂缝用出现条数表示，裂缝破坏率最高可达80%以上。由此可见，代表路段2中的裂缝破坏仍是一种非常严重的病害类型。

两条代表路段2001～2016年病害破损面积调查分析结果表明，车辙为路面常见病害，横缝破损面积所占比例较大。因此，本文以车辙和横缝为典型病害，分析重载交通对高速公路沥青路面造成的影响。

2  重交通路段典型病害成因分析

2.1 车辙成因分析

根据统计到的车辙数据（仅考虑京沪方向），将车辙深度划分成7个等级来表征车辙的严重程度，代表路段1和代表路段2的车辙状况汇总见图3～图6。

图3～图6对比分析得出，大中修前京沪行车道破损严重，车辙深度随繁重的交通状况发展迅速，高达20mm，大中修后京沪货车比例下降，超载率也明显降低，行车道车辙破损情况有了明显改善，路段车辙深度大部分在5mm以下，属于轻微破坏。

從2011年至2014年，超车道上的车辙变形略小于行车道的车辙变形，这是因为超车道行车速度相较于行车道较快，在同一断面，路面材料与环境相同，车速对于车辙产生的程度也起重要的作用，这与沥青路面车辙横向分布的规律一致。可见，重载交通对京沪高速路面的车辙状况的影响较大。

综上所述，代表路段处于货车交通量繁重，超载现象严重路段，可以看出行车道路面车辙状况比超车道严重。货车比例高、持续增长的交通量和超载严重是导致路面车辙产生的重要原因。目前京沪高速大部分路段路面车辙状况仍处于发展趋势。

2.2 横缝成因分析

根据历年横缝检测数据，采用横缝间距TCS、横缝贯穿度TPR、横缝条数和横缝总长度来研究京沪高速公路横缝的发展状况。其计算方法如下所示：

由图7～图10可知，2008年开始，横缝数量在代表路段1行车道急剧增加，横缝总长78.5m，横缝平均间距为130m左右，多达33条横缝，横缝贯穿度TPR达0.63。大中修以后，路面横缝得到了有效缓解，横缝的条数明显减少，但大多仍属于贯穿裂缝，随着重载交通量的持续增长，路面横缝呈趋密发展。

在重载交通的反复作用下，路面横缝条数和总长度逐年增长，横缝趋密发展明显，重载对于横缝的趋密发展影响较大，慢速的重载车辆对横缝的贯穿度影响较大;路面结构与材料、日常养护措施、路面施工质量等也是造成横缝差异性的原因。

3  结论

①高速公路上主要病害包括：车辙、横缝、坑塘、松散及沉陷等，并且车辙、横缝还是当前高速公路沥青路面最主要、最常见的病害。

②货车比例高、行车速度缓慢和超载是导致路面车辙产生的重要原因，并且行车道的车辙状况比超车道更严重一点，目前京沪高速大部分路段路面车辙状况仍处于发展趋势。

③在进行重交通沥青路面结构设计时，应详细调研该路段的交通特性和气候条件，合理选择结构设计参数和材料设计参数，保证路面结构具有良好的路用性能和使用寿命。

参考文献：

[1]陈卓.重载作用下三维路基路面结构体系的动力特性研究[D].兰州：兰州理工大学，2009.

[2]李虹昱.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[J].四川水泥，2017（07）：75.

[3]焦庆伟，王巧芳，李政稳.重载高负荷下高速公路沥青路面常见病害成因及防治[J].科技资讯，2008（25）：63.

[4]钱国平，朱云升，徐建明.重载交通状况及其沥青路面损害模式的调查研究[J].交通科技，2004（05）：7-9.