高速公路车辙原因分析与治理措施

袁 术，燕中林

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司成都分公司，四川成都 610037）

0 前言

从20世纪80年代中期起，我国大陆掀起了建设高速公路的大潮，迄今为止，先后通车运行的有京石铁路、京津塘铁路、沈大铁路、成渝铁路等，2019年底总里程达到14.3万km。高速公路的建造与通车，为车辆安全、便捷的通行奠定优良的基础，象征着中国公路运输事业步入新的发展阶段。

因为沥青路面运用的是沥青结合料，为此矿料间的粘合力大幅提升，混合料的稳固性与硬度大大提升，无论是公路的持久性还是建设质量均有了很大程度的提升。我国近20年来修筑了相当数量的沥青路面，广泛用于公路和城市道路。在国内高速公路中，沥青路面占到很高的比例，且伴随我国经济建设的加速与交通运输需求的大幅增多，沥青路面的应用规模会逐渐扩大。

1 高速公路沥青路面病害情况

路面出现毁坏的方式有许多，对路面性能所产生的影响有一些差异，然而近些年通过对我国高速公路病害情况进行调研发现，运用两年以上的道路产生车辙、水损坏的可能性较高。当今阶段，车辙是社会各界高度重视的一种路面病害。

车辙是沥青混凝土路面所存在的一种病害类型，其是在车辆通行负载长期作用、气候（比如比较高的温度）等要素一同影响下出现的一种永久性的形状改变，体现为顺着车轮痕迹出现竖向的丝带形状的凹槽，如果情形比较严重，车辙两边会出现突起形变，导致路面无法满足正常使用需求。对于沥青混凝土路面而言，车辙一直是难以根本解决的一种重要病害类型，20世纪70年代后期美国各州公路局通过调研发现，参与调研的44条公路中因为车辙原因出现的路面毁坏的公路有13条，占到29.5个百分点；日本有关方面也指出，路面毁坏八成是车辙导致的。另外高速公路载重大的车辆占比持续增大，车辆超载概率很高，这会加速路面病害的产生，致使路面车辙出现的时间缩短。

经过对某省高速公路往年病害调研材料进行剖析可知，大部分高速公路都出现过车辙这种路面病害。不仅牵涉的范围广，并且程度比较严重，由调查结果可知，沥青混凝土路面每个架构层皆会出现程度不等的形状改变，其中变形大多出现在上面层与中面层。

2 车辙的成因剖析

通过对车辙路段现场钻芯、测验、寻找有关设计材料等，将车辙的成因归结为下述几种：施工材料、施工工艺、路面架构、道路交通条件等。下文将进行具体论述。

2.1 道路交通条件

因为高等级公路的建设质量和交通管理方法日渐完善，车辆通行效率大幅提升，并且载重大的车辆在高速公路行驶比例增大，交通负载的增多，超载车占比的提高，导致路面毁坏情况日益严重。车辆负载大多集聚在车轮痕迹处，从而导致路面病害呈现为带状。车轮荷载愈重，轮胎气压愈高，车辆行驶速率愈快，交通渠道的情况会愈严重，这种情况下极易产生车辙。通过有关探究资料可知：车辙的产生时长伴随载重作用频次的增多而缩短。然而车辙深度伴随载重作用频次的增多而增深，严重的会导致道路无法继续使用。

2.2 气象条件

在车辙的形成中，路面温度是一个不可忽视的要素。车辙一般是在温度较高的季节中，在车辆反复碾压下产生塑性流动而逐渐形成的。在寒冷地区，产生车辙的概率极低，沥青路面在温度、风、光照等要素的影响下，会集聚大量的热量，从而导致路面温度升高，为此沥青类路面较易出现车辙，同样的，南部地区较易出现车辙，北部地区的夏天也较易出现车辙。

2.3 路面结构和材料的构成

当前柔性路面大部分运用沥青混合料，在路面架构中，沥青层材料越厚，产生永久性变形的程度也越严重。其他辅料比如级配碎石土等也会出现程度不等的永恒性的形状改变。运用刚性基层或者半刚性基层材料的沥青路面，因为基层有比较突出的抗变形性能与卓越的高温稳固性，为此这种类型的路面产生车辙大多出现在沥青层，而刚性基层与土基产生车辙占比极低。国内当前实行的沥青路面设计标准中，尽管对沥青混合料的配制比例、厚度核算皆进行具体的限定，然而在沥青混合料配制过程中所运用的马歇尔试验方式，在试验进行期间试件内应力分散形态十分繁杂，为此试验结果很难对路面现实情况进行关联评判以证明沥青混合料的高温方面的稳固性，更关键的是沥青混凝土的动稳固性和现实道路上的车辙深度间所存在的关联当前还缺少有关研究材料。

通过对国内多数高速公路路段调查来看，沥青混合料运用直径较大的骨架密实型配制比设计有利于沥青路面车辙抵御水平的提升。在中面层与下面层架构中运用大粒径集料配制比，能让沥青路面抵御车辙的性能大大提升，在上面层运用改性沥青的抗滑表层之后，一方面有助于避免环境要素对面层产生一定的不良影响，另一方面也让沥青混合料的作业性能得以优化，此外还有助于面层的碾压，能够减小沥青面层产生车辙的概率。反之若面层架构运用不科学的架构组合模式，亦或级配构成不科学、粒径大小不恰当，会提高沥青面层产生车辙的概率。为此科学的面层架构与厚度会影响车辙的出现概率。

3 预防沥青路面车辙的措施

3.1 选用适宜的集料及矿粉

选用坚硬、粗糙度高、颗粒与立方体近似的和沥青有优良粘合性的尺寸较大的集料一定要包含石灰岩等材料经过细磨所产生的矿粉，这样能够让沥青混合料在温度较高情况下的稳定性提升，产生车辙的概率降低。

3.2 采用合理的沥青混合料配合比

在沥青混合料的配合比设计中，有两个要素会影响沥青路面出现车辙的概率，具体而言：①所有材料的用量占比；②集料的级配构成。这两个层面皆应当遵照设计标准，将马歇尔试验和车辙测验结果当做根据加以明确，然而对集料的级配构成在当前标准情况下尽量的运用粒径大的骨架紧密类结构。对沥青的使用数量应当选取沥青理想使用区间的最低值。这是由于沥青使用的数量对于沥青混合料产生车辙的概率有较为突出的影响。

3.3 采用新结构、新材料

使用间断型级配沥青混凝土当做抗滑层，公路面层运用接连级配的粗粒亦或中粒型沥青混凝土以完成抗渗、持久、抗疲劳等目标，如此便能够让沥青具有抗磨、抗滑、抗渗透、抗车辙等性能。

SMA结构是近些年引人关注的新型抗车辙表面层之一，不但在欧洲得到普遍运用，在国内的八达岭高速公路、北京机场等公路建设中也有一定运用，然而当前依旧需深层次探究。SMA是持久性能优良、抗车辙功能突出的面层混合料，大多使用在交通荷载重的道路，并且大部分情况下使用在表面层中。其是由充填在骨架缝隙的马蹄脂和粒径较小的集料构成的间断级配沥青混合料。需要注意的是，为避免混合料发生流动情况，降低玛蹄脂与粗骨料离析的概率，增加沥青使用数量，在施工实践中通常增添纤维稳定剂。SMA通常运用在公路表面层，其较大的粗骨料占比让粒径较小的石块间互相嵌入从而构成矿物骨架，妨碍混合料产生永久性的形状改变，进而降低沥青路面产生车辙的概率。

3.4 施工质量

沥青路面在建设过程中，不但要依照施工标准进行建造，还应当重视以下的内容：①沥青混合料作业温度的管控；②沥青路面的压实情况。沥青混合料作业温度管控包含拌合温度、出料温度、到达施工现场的温度、初压温度，应当依照有关标准进行管控，特别是搅拌过程中应当注重沥青与集料温度的管控，无论哪个温度管控不恰当，均会对混合料的质量产生重大影响。沥青混合料温度太高，较易致使沥青出现老化现象，温度太低会导致摊铺工作无法顺利进行。而高效、充分的碾压是沥青路面建设最后一个环节，同时是避免车辙产生的最关键环节。为此，沥青路面碾压机器的配制不但要达到施工的有关标准，还要数量充足，以此保证沥青混合料摊铺完成后能第一时间高效、充分碾压。

4 沥青路面车辙的治理措施

通过近几年对我国公路路面病害的研究，对于车辙这种类型的路面病害大多依据具体的程度采用科学的应对举措：路的表层有较为显著的车辙，通过精准测量车辙深度在15mm以上的区域，运用铣刨中上面层重铺的方式，若车辙深度在30mm以上，使用铣刨面层重铺的方式；如果车辙深度在15mm以下，基于周边路面状况制定改善计划，若周边不存在其他类型的路面病害，鉴于成本的考量，先不进行治理。

5 结语

在车辆负载的长期影响下，很多路面会产生车辙，而车辙的产生会导致车轮痕迹处的沥青面层变薄，导致面层和路面架构总体的硬度减弱，进而诱发其他类型路面病害，且对车辆通行安全、车辆通行舒适程度、车辆行驶稳固性等产生影响。总而言之，车辙的出现，会导致路面使用时间缩短，服务质量下降。高速公路建造完成之后的病害处治是当前公路建造管理的一项主要工作，在增强平常养护的状况下，不可忽略道路的修护，怎样在设计、建造、维护等环节严控以降低道路病害产生概率，延长其使用时间是所有公路建造参与技术工作者应当深入考量的问题。