城市工业园区主干道车辙病害的产生原因及处理措施

【摘要】

工业园区主干道由于周边企业及在建工地施工的影响存在超载现象，导致了建成后的沥青混凝土路面短时间内出现车辙病害，通过调查分析采用车载产生的原因对病害进行治理，施工后效果良好。为类似的公路、城市道路建设的防车辙处理提供了参考。

【关键词】城市工业园区主干道; 超载; 抗车辙; 改性沥青混凝土

【中图分类号】U418.6【文献标志码】B

［定稿日期］2023-06-21

［作者简介］胡建冬（1981—），男，本科，高级工程师，从事市政路桥设计工作。

0 引言

湖南澧县工业大道提质改造工程道路全长约2 km，宽44 m。改造后的机动车道的路面结构为4 cmSBS 改性沥青AC-13C 上面层+6 cm70 号A 级道路石油沥青AC-20C 中面层+8 cm70 号A 级道路石油沥青AC-25 下面层+1 cm 同步碎石封层+54 cm 水泥稳定碎石基层（三层）。

路面施工于当年6月基本结束，到8月份时路面机动车道（靠近中央分隔带的双向四个机动车道）出现了严重的车辙病害。为了治理车辙病害保证行车舒适和安全，需对路面车辙病害进行调查、分析，并出具相应的车辙病害处理方案。

1 交通量调查和轴载计算

经过为期三天的交通量调查，共统计各种类型的车12 988辆，小车10 071辆，货车2917 辆，货车比例达到22.5%。称重数据显示，货车超重车737 辆，超重率达25.25%，特别交通量调查的第一天（11 月28 日），上行方向货车超重。

经过计算，该项目累计当量轴次为Ne=2.8×107gt;2.5×107次/车道，根据CJJ 169-2012《城市道路路面设计规范》的规定，交通量等级为特重交通荷载等级。

通过调查连续三天的交通流量进行交通量预测与分析，最终得出工业大道在设计年限内为特重交通量等级。当然交通量调查持续时间越长，数据越有代表性，相关单位应加强后续的交通量跟踪调查。但是，工业大道作为县城工业园区的主要运输通道，周边分布大量工厂以及建筑工地，重载、超载（特别是存在大量单轴超15 t 以上的多轴车辆）现象极其严重，对路面的破坏作用是巨大的、不可逆的。

2 病害调查

工业大道是城市主干道，也是县城工业园区主要运输通道，道路两侧坐落大量的工厂厂房和房建项目，货物运输车辆、施工车辆以及渣土运输车辆重载、超载现象比较严重，致使工业大道两侧路面机动车道产生了较为严重的车辙病害，总体分析有几个特点：

（1）全线沥青路面只有车辙病害，无裂缝、坑槽、沉陷等其他病害。

（2）左右两幅平均车辙严重程度基本相当，车辙病害主要集中在机动车道1 与机动车道2，但机动车道2 的平均车辙深度大于机动车道1 的平均车辙深度。

（3）交叉路口以及红绿灯等候区域车辙深度相对于其他位置要大，例如起点LK0+020 断面最大车辙深度达到80 mm，重载车辆急刹车以及长时间作用会加剧路面车辙病害的产生。

（4）调查发现车辙严重路段（车辙深度大于15 mm）主要表现为轮胎下方的下沉以及同时出现的两侧隆起，车辙断面呈W 形，属于典型的失稳型车辙；部分车辙轻微路段（车辙深度小于10 mm）目前主要处于二次压密变形过程，辙槽两侧隆起不明显。

（5）车辙深度大于10.0 mm 且小于15.0 mm 的路段有8 段（车道），共计1 220车道；车辙深度大于15.0 mm 的路段有5 段（车道），共计3 300 车道。

3 混合料动稳定度试验

对现场取回来的车辙板试件加工后进行动稳定试验（图1），由于上、中面层的分割会对试件产生破坏作用，故首先进行上+中面层混合料的动稳定试验，待试验完成后再进行试件加工，切割上面层后，单独进行中面层混合料的动稳定试验，试验结果如表1所示。

从表1可以得出几点结论：

（1）上面层+中面层组合试件的动稳定度值在4 737～9 844 次/mm 之间，满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》关于改性沥青混合料在夏炎热区（1-4）动稳定度不小于2 800 次/mm 的要求。

（2）中面层试件的动稳定度值在1 548～3 462 次/mm 之间，满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》关于普通沥青混合料在夏炎热区（1-4）动稳定度不小于1 000 次/mm 的要求。

（3）所有的动稳定数据均较大，特别是上面层+中面层的组合试件的动稳定度较大，主要是经过半年行车荷载作用后，混合料的密度有所增大，加上表面的沥青在路面上经过一段时间的自然老化，其黏度一定程度增加。

4 病害原因分析

项目的车辙病害主要表现为轮胎下方的下沉以及同时出现的两侧隆起，车辙断面呈W 形，属于典型的失稳型车辙。即在高温条件下，由于沥青混合料中颗粒之间沥青膜在外力作用下产生了剪切变形，引起集料颗粒出现相对位移，车轮反复碾压作用载荷应力超过沥青混合料的抗剪强度，使流动变形不断积累形成车辙。

调查组通过现场踏查、取样以及查阅配合比设计报告进行综合考量，并进行了沥青混凝土面层钻芯实验室检测数据和车辙试件动稳定度实验分析其病害形成因素可能主要有几点：

（1）工业大道是县城工业园区主要运输通道，周边厂区较多，且有大量的房建工程在施工，渣土车以及货物运输车辆存在严重的超载现象（有些货车的重量甚至超过了100 t）。经过为期三天的交通量调查，共统计各种类型的车12 988辆，小车10 071 辆，货车2 917 辆，货车比例达到22.5%。3天称重数据显示，货车超重车737 辆，超重率达25.3%，特别在交通量调查的第一天（11 月28 日），上行方向货车超重率高达40.0%。沥青路面在如此巨大的交通荷载作用下，只需要在稍高温度天气影响下，短时间内就可以形成严重车辙。这是本项目产生车辙病害的主要原因。

（2）路面的上面层以及中面层的实际级配偏细，虽然满足规范C 型级配要求，但离骨架密实型级配要求有一定差距，混合料的级配嵌所能力偏弱。另外，中面层使用的是普通70 号A 级道路石油沥青，未使用改性沥青，也没有采取其他提高高温稳定性的措施，难以适应如此大交通量的渠化交通，容易形成车辙。当然，沥青面层局部有不密实现象，也会发生压密型车辙。

5 病害处理方案

根据对车辙病害进行检测，发现变形主要发生在中面层，因此主要采用铣刨车辙路段沥青中、上面层，采用优化后的沥青中、上面层混合料重新进行摊铺，较为彻底修复车辙病害。

铣刨中、上面层，铣刨深度为10 cm，（即4 cm 厚改性沥青AC-13 和6 cm 厚石油沥青AC-20C），重铺4 cm 改性沥青AC-13C+6 cm 改性沥青AC-20C。

另外，在铣刨重铺上面层AC-13C 改性沥青混合料料中宜添加抗剥落剂（不低于沥青用量的0.3%）和2%的水泥（替代部分矿粉），以增强面层混合料的抗水损害能力。在重铺中面层AC-20C 改性沥青混合料中宜添加抗车辙剂（不低于混合料总量的0.3%），提高中面层的高温稳定性。铣刨清扫后，表面洒布改性乳化沥青粘层油，洒布量为0.5 L/m2，摊铺6 cm 改性沥青AC-20C 中面层，碾压密实后，表面洒布改性乳化沥青粘层油，洒布量为0.5 L/m2，然后再摊铺4 cm 改性沥青AC-13C 上面层。如果铣刨后发现下面层有松散、裂缝，应先对下承层病害进行处治。

车道铣刨应设置台阶，横向台阶宽度不少于15 cm，纵向台阶不少于150 cm，确保搭接宽度（图2、图3）。

6 结束语

（1）通过铺设改性SBS中层面沥青混凝土（加入抗车辙剂），同时保证沥青混凝土出厂配合比和施工质量监督措施，道路整治后并经过暑期高温考验，目前运营情况相当良好，未出现任何病害。希望为类似的公路、城市道路建设的采空区路基处理提供参考。

（2）为了避免城市道路沥青混凝土路面出现车辙病害，由于大量重载、超载车对路面的破坏作用是巨大的、不可逆的，这是本项目完工后短期内产生车辙病害的主要原因。因此，相关的管理单位今后要加大对工业大道周边道路的查超、治超力度，坚决遏制此类违法、违规现象发生，同时在高温季节要采取洒水降温等措施尽可能减少道路车辙病害产生。

（3）在路面施工过程中，施工单位可能会混合料级配控制不严、中面层混合料油石比控制不严以及沥青面层局部压实不足等问题，在一定程度上降低了混合料的高温稳定性，增加了路面产生车辙病害的可能。另外，在施工过程中，沥青面层厚度控制不严，部分芯样总厚度不满足规范要求。而沥青混合料的沥青含量（油石比）、矿料级配和路面厚度、压实度是沥青混凝土面层的关键指标，对沥青路面的路用性能和使用寿命影响非常大。需要监理及业主单位对施工情况予以监督和控制，保证施工质量，防止病害产生。

（4）建议设计单位在进行路面结构设计时，应对道路周边实际交通量和轴载情况予以调查和明确指标，如周边短时间内有存在超载和重载情况，应予以针对性设计，可在中面层也采用改性沥青混凝土，同时适当提高动稳度系数等设计指标，以保证路面结构能抵抗这种极限超载车辆作用，防止车载病害的产生。

参考文献

［1］ 湖南省建筑设计院.澧县工业大道车辙处理施工图设计［R］.2019.02

［2］ 张亮.重载交通沥青路面设计指标研究［J］.交通标准化.2013（2）：44-47.