摘要：蘇州地區(qū)干線公路，由于路面交通量大、重載車輛多，夏季高溫時間長，車轍時有發(fā)生，特別是道路交叉口已成為車轍集中發(fā)生點，嚴重影響了路面的行駛安全。而為了解決交叉口車轍問題，蘇州地區(qū)應(yīng)用了多種的新材料、新技術(shù)，這些車轍解決方案經(jīng)過一段時間的實際使用，很有必要對使用效果進行跟蹤分析，為以后車轍解決方案的選擇提供依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：高溫性能,車轍病害,后評估研究,路用性能,交叉口

　　通過分析路面強度指標與路用性能、施工數(shù)據(jù)與后期現(xiàn)場實測指標、路面空隙率與車轍發(fā)生率、路面滲水系數(shù)對耐久性的影響以及級配和瀝青膠結(jié)料類型與路面高低溫性能等相關(guān)性，綜合評估車轍處理方案的適用性，最終提出了蘇州地區(qū)交叉口路段車轍的處治建議。

　　一、項目概述

　　瀝青混凝土路面因行車舒適、養(yǎng)護方便而得到了越來越廣泛的應(yīng)用。瀝青混凝土路面必須具有足夠的強度、良好的穩(wěn)定性、耐久性和平整度，才能提供安全、快速而經(jīng)濟的服務(wù)。道路工作者通過改進瀝青混合料設(shè)計方法，優(yōu)化級配類型和加強施工控制，使得瀝青路面的使用性能不斷提高。但由于瀝青混合料屬于粘彈性材料，在車輛的渠化作用和不斷增長的重載交通作用下，瀝青路面結(jié)構(gòu)層易產(chǎn)生壓縮變形和剪切流動變形，從而形成車轍。

　　行車道路面特別是交叉口路段路面車轍的產(chǎn)生，致使：

　　(1)路表過量的變形影響了路面的平整度，降低了路面行駛舒適性和安全性;

　　(2)輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強度，從而誘發(fā)其它病害;

　　(3)雨天路表排水不暢，減低了路面的抗滑能力，甚至?xí)�由于車轍內(nèi)積水而導(dǎo)致車輛的漂移或冰滑，影響了高速行車的安全性;

　　(4)由于車轍槽的影響，車輛在超車或更換車道時方向易失控，車輛操縱穩(wěn)定性得不到保證。

　　車轍的產(chǎn)生嚴重影響了路面的使用壽命和服務(wù)質(zhì)量。在蘇州地區(qū)，由于路面交通量大、夏季高溫時間長、重載車輛多，導(dǎo)致車轍較為頻繁發(fā)生，嚴重影響了路面行駛安全和縮短了路面壽命。因此蘇州公路處近幾年在建設(shè)和養(yǎng)護工程中使用多種外摻劑來提高瀝青路面的抗車轍性能，以減少路面車轍的產(chǎn)生。目前主要采用的外摻劑方案為：硫磺瀝青混合料、摻加路孚8000®瀝青混合料、聚酯纖維瀝青混合料和橡膠粉改性瀝青混合料等。

　　二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

　　2.1 國外研究現(xiàn)狀

　　80年代末，許多國家開始總結(jié)道路修筑和使用經(jīng)驗，開展對道路使用性能的評估研究。

　　國外路面長期使用性能的研究方法主要可以分為兩大類，一類是對已有路面或?qū)ｉT鋪筑的試驗路進行長期跟蹤觀測，最具代表性的是美國LTPP計劃;另一類是對試驗道面進行研究，通過足尺試驗或者模擬試驗的方法對道路使用性能進行評價和預(yù)估，例如美國瀝青技術(shù)中心(NCAT)的環(huán)道試驗。

　　1987年美國建立路面長期使用性能(Long Term Pavement Performance，簡稱LTPP)計劃是為了找到一些路面的使用性能優(yōu)于其他路面的原因。該計劃要對服務(wù)期內(nèi)的路面進行長達20年的研究，并在美國和加拿大境內(nèi)修建了2400條瀝青和水泥混凝土路面試驗路段，進行了一系列長期艱苦的野外試驗監(jiān)測。該計劃的內(nèi)容可概括為：對采用不同設(shè)計方案和不同材料、處于不同環(huán)境條件和路基狀況下、經(jīng)歷不同荷載作用和養(yǎng)護維修措施的路面結(jié)構(gòu)進行廣泛深入的調(diào)查研究，回答與路面性能有關(guān)的長期荷載影響、氣候影響、材料變異性、施工操作、養(yǎng)護維修實踐等基本問題，為延長路面使用壽命提供技術(shù)支持。采集的數(shù)據(jù)包括：基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)、養(yǎng)護和重建數(shù)據(jù)、交通量數(shù)據(jù)、彎沉和破壞數(shù)據(jù)、摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)和荷載數(shù)據(jù)。

　　2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

　　我國的路面長期性能研究尚處于起步階段，國內(nèi)現(xiàn)在可以查到的資料很少。1997年，長安大學(xué)與河南省交通廳合作，正式啟動了“河南省高速公路路面長期性能”研究計劃，第一階段研究工作于2001年完成。

　　見諸于國內(nèi)的一些關(guān)于長期性能的文章主要是在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上對瀝青路面長期使用性能進行預(yù)測，都沒有系統(tǒng)的進行長期觀測研究。目前我國在路面長期性能研究方面所做的工作還遠遠不夠，江蘇省高速公路建設(shè)指揮部等單位與2005年12月完成“長久性路面的研究”項目，在沿江高速公路鋪筑了5.6km各類型的長久性瀝青路面試驗路：包括全厚式瀝青路面、柔性基層瀝青路面和AC+CRCP復(fù)合式路面等。使用性能良好，現(xiàn)在仍在繼續(xù)觀測中。

　　本項目兼顧瀝青路面使用性能和研究周期，不同于以往僅局限于室內(nèi)、只能對路面的技術(shù)性能及使用性能進行預(yù)估，也不同于長期性能研究需要十年二十年的漫長周期才能得到結(jié)果，而是立足于抗車轍外摻劑的應(yīng)用，采集中短期的數(shù)據(jù)，對使用外摻劑瀝青混合料修筑道路的路用性能進行調(diào)查分析評價，為新技術(shù)的推廣應(yīng)用提供決策參考。有助于進一步推動路面修筑技術(shù)和管理方法的科學(xué)化，避免走彎路，提高公路建設(shè)投資效益和支持公路交通的可持續(xù)發(fā)展。

　　三、路面車轍病害調(diào)查和分析

　　3.1 路面車轍調(diào)查和分析

　　(1)部分路段車轍病害情況較為嚴重，尤其是在交叉口路段，停車線附近約50m范圍內(nèi)車轍深度和車轍增長率都遠高于長路段路面。出現(xiàn)這種情況有兩個主要原因，一是由于交叉口路段處于道路中較為特殊交通位置，車輛在進入交叉口附近常常會進行減速、制動、停車、啟動等操作，這種車輛的操作使得交叉口路面承受著比長路段路面大得多的車輪水平荷載和垂直荷載，路面在這兩種綜合作用力作用下，路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過材料的抗剪強度時，將導(dǎo)致路面混合料結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)失穩(wěn)，強度急劇降低，路面容易出現(xiàn)推移和變形;第二個原因是所調(diào)查路段交通量大，日交通量超過一萬輛，在不斷地車輛荷載作用下，路面將產(chǎn)生剪切疲勞，導(dǎo)致其剪切塑性變形不斷累積，使得交叉口停車帶附近出現(xiàn)較為嚴重的車轍病害。

　　(2)第一次檢測與第二次檢測間隔了一個低溫冬季，而第二次檢測與第三次檢測間隔了一個高溫的夏季，三次調(diào)查數(shù)據(jù)表明，夏季的高溫使得路面車轍迅速增長，而冬季對車轍的發(fā)展影響并不大。因此車轍受溫度的影響大。這主要是由于瀝青屬于粘彈性材料，在夏季高溫條件下，瀝青由彈性體向塑性體轉(zhuǎn)化，勁度模量大幅度降低，抗變形能力急劇下降，瀝青路面在車輛作用下，出現(xiàn)擠壓、推移變形，從而形成并加劇車轍病害的發(fā)生。

　　(3)通過綜合分析車轍年增長率圖，可以將路面車轍的發(fā)展分為三個不同的階段;

　　第一個階段為車轍初步發(fā)展階段，在這一階段路面車轍增長率大，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是，原路面壓實度偏低，在車輛荷載作用下，進一步壓密，使得路面凹陷形成車轍，這種車轍的發(fā)展是從無到有，因此導(dǎo)致路面車轍增長率較高。在本次調(diào)查中，G204路孚8000段與蘇虞張路孚8000段在車轍發(fā)展屬于這一階段，這些路面由于通車時間不長，車轍從無到有，導(dǎo)致調(diào)查中車轍年增長率較大。

　　第二個階段為車轍穩(wěn)步發(fā)展階段：這一階段的特征是盡管路面車轍深度在荷載作用下不斷增長，但是其增長的幅度不大，車轍年增長率小。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是雖然路面在荷載反復(fù)作用下，瀝青混合料不斷被車輪向兩側(cè)擠壓、推移，路面車轍深度逐漸增加，但此時瀝青路面仍然具有一定的強度，仍然有著抵抗路面的變形的能力，因此路面車轍年增長率小。調(diào)查中，大部分路段的車轍處于這個階段，即路面仍然具有一定的抗車轍性能。

　　第三個階段為車轍迅速發(fā)展階段：在這一階段，隨著車輛荷載的不斷作用，路面達到了混合料的疲勞極限，結(jié)構(gòu)層強度遭到破壞，喪失抵抗路面變形的能力，從而導(dǎo)致路面車轍將在短時間內(nèi)迅速發(fā)展，嚴重影響路面行駛安全性。

　　四、意見與建議

　　對瀝青路面后評價研究在國外研究比較熱門，但在國內(nèi)開展的深度、廣度遠遠不夠。本課題根據(jù)蘇州地區(qū)各種抗車轍型外摻劑使用的實際情況，對其進行了較為深入的評估和研究，這將對蘇州及交叉口車轍頻發(fā)地區(qū)提高路面服務(wù)水平和行車安全有一定的指導(dǎo)作用，具有較為良好的應(yīng)用前景。

　　(1)對通車2年以上、不同交通量、分別添加硫磺改性瀝青、聚酯纖維、路孚8000、橡膠粉瀝青的路面進行跟蹤觀測，對這些路面進行路用性能尤其是抗車轍性能的評估和研究。

　　(2)通過路面強度指標對路用性能的影響、施工數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析、路面空隙率與車轍關(guān)系、路面滲水系數(shù)與耐久性的研究、以及級配和瀝青膠結(jié)料類型與路面高低溫性能關(guān)聯(lián)性等方面對路面路用性能進行綜合評估。

　　(3)利用FWD檢測結(jié)果反算出現(xiàn)車轍位置路面面層的動態(tài)模量，分析車轍發(fā)生的層位及原因。

　　(4)因為時間、條件所限，本研究對象較為分散，而各條道路的實際情況大為不同，這將影響后評價研究的準確性。為了以后的深入研究，可以考慮在同一條道路上，相近交叉口鋪設(shè)不同的抗車轍外摻劑的研究路段，這將進一步提高后評價研究的準確性。

　　(5)由于項目研究時間的關(guān)系，觀測時間僅為2年，而國外對道路后評價研究是建立在大量試驗路，以及長時間的跟蹤觀測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，因此在對瀝青路面后評價研究可以適當增加研究路段和觀測時間，這可以更好地檢驗研究的成果，也是為抗車轍路面的推廣應(yīng)用積累數(shù)據(jù)。

　　五、結(jié)束語

　　路面壓實度不夠極易引起路面形成早期壓密型車轍;而施工中滲水嚴重的路面將大大降低路面耐久性。調(diào)查中，蘇虞張公路交叉口添加了路孚8000抗車轍劑，但路面早期依然出現(xiàn)了車轍、裂縫等病害，主要是由于施工時面層壓實度較低造成的。這表明不管瀝青路面采用何種路用結(jié)構(gòu)形式、添加何種外摻劑，都需要嚴格控制施工質(zhì)量，尤其是要保證混合料施工溫度、路面壓實度和密水性，是保證路面達到預(yù)期路用性能先決條件。

　　參考文獻：

　　[1] 沙慶林.高等級道路半剛性路面[M].北京：中國建筑出版社，1993

　　[2] 沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001

　　[3] 姚祖康，朱以敬.道路路面工程[M].北京：中國建筑出版社.1984

　　[4] 同濟大學(xué)等編.半剛性基層瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1991

　　[5] 黃曉明等.路面設(shè)計原理與方法[M].北京：人民交通出版社，2001.5