高速公路沥青路面养护中车辙病害的处治措施.pdf

总652期2023年第22期（8月 上）1 工程概况某高速公路工程全长114.2km，采用双向四车道建设标准，设计时速为80km/h。公路建成通车20年，路面出现车辙、裂缝、唧浆等病害，降低了公路服务水平。在建成通车10年时，公路曾实施过一次大修改造，铣刨处理发生严重病害的路段并加铺AC-13改性沥青混合料 5cm作为罩面层，短期内解决了病害问题。但是，随着交通量的逐年增加，路面再次发生病害，其中以车辙病害最为严重，需采取有效处治措施恢复路面平整度，提高路面使用性能。2 高速公路沥青路面养护中车辙病害的处治措施2.1 路面车辙病害调查2.1.1 调查情况1）交通量。高速公路的年均日交通量逐年递增，平均增长率在 5.0%左右，近五年交通量分别为：50616 辆/日、53 146 辆/日、55 804 辆/日、59 600 辆/日、65 709 辆/日。2）交通组成。根据近五年的调查数据显示，小客车为主要通行车型，占总车型数量的59.54%。小货车占 11.28%，大货车占 10.27%，大客车占 6.62%。由此可知，除小客车之外，货车比例总体偏高。3）降雨。本工程所在地降雨量较大，年均降雨量在1 0001 350 mm；降雨量季节分配不均匀，在每年59月的降水量较大，占全年总降水量70%以上。在降水量较大的情况下，直接影响路面使用性能。4）养护措施。在高速公路营运期间，路面出现纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、车辙、皲裂等病害，养护单位结合采用预防性养护与矫正性养护措施维持路面服务水平。随着公路服务年限的增长，新的路面病害不断出现，需及时处治。2.1.2 车辙病害调查1）车辙病害情况。现场统计高速公路路面病害情况，网裂占比41.74%，横向裂缝占比20.89%，块状裂缝占比 28.8%，纵向裂缝占比 80.89%，车辙病害占比6.63%。虽然车辙病害占总病害的比重相对较小，但是根据实际调查结果表明，部分路段的行车道已经形成渠化交通，病害占比高达50%以上。2）车辙深度情况。K10+000K113+100桩号上行方向车辙深度最小值为10.75 mm，最大值为20.44 mm，平均值为 13.17 mm，车辙深度小于 15 mm的段数占比79.10%；下行方向车辙深度最小值为 10.40 mm，最大值为17.90 mm，平均值为12.90 mm，车辙深度小于15mm的段数占比80.67%；上行方向路面车辙深度指数最小值为 58.25，最大值为 78.50，平均值为 73.66；下行方向路面车辙深度指数最小值为 64.20，最大值为79.20，平均值为74.19。3）车辙病害评价。K10+000K113+100桩号上行方向车辙深度指数评价为“优”“良”的公里段占比分别为0%，评价为“中”的占比为99.03%，评价为“次”的占比为0.97%，评价为“差”的占比为0；下行方向车辙深度指数评价为“优”“良”的公里段占比分别为0，评价为“中”的占比为 94.17%，评价为“次”的占比为4.85%，评价为“差”的占比为0.97%。根据评价结果可知，部分路段已经发生严重的车辙病害，亟需处治。2.1.3 车辙病害成因1）沥青混合料组成。在沥青路面混合料生产中，当矿料与沥青黏附性较差时，会导致混合料的高温稳定性能下降，易引发车辙病害1；混合料中的沥青用量较小时，矿料黏结力随之减小，导致路面抗车辙能力收稿日期：2023-01-12作者简介：杨青鸽（1988），女，工程师，研究方向为公路桥梁工程技术。高速公路沥青路面养护中车辙病害的处治措施杨青鸽（中交路桥科技有限公司，河北 石家庄 050000）摘要：以某高速公路养护工程为例，结合现场调研车辙病害情况，分析了车辙病害特点，分析表明，应通过车辙病害的轻重程度合理采用微表处、铣刨拉毛、铣刨摊铺、热再生、超薄磨耗层等施工技术，进一步恢复路面平整度，提高路面高温稳定性，延长公路使用寿命。关键词：高速公路；沥青路面；车辙病害中图分类号：U418文献标识码：B116交通世界TRANSPOWORLD较差；混合料中的沥青用量超过最佳油石比时，沥青膜厚度随之增大，沥青与矿料颗粒的相互作用减弱，使得混合料骨架结构密实度不足，当路面受到高温作用时，会增加沥青的流动性，造成路面车辙变形。2）原材料影响。合理设计矿料级配能够增强混合料内部材料的摩擦力，通过科学搭配棱角多的粗细集料，可以增强混合料挤嵌效果、抗剪强度以及摩擦阻力，减小混合料变形。但是，当矿料级配设计不合理时，会减少颗粒间的接触点，影响混合料结构的稳定性。3）混合料空隙率。沥青混合料空隙率较大时，会影响混合料内部结构的稳定性，受高温影响，混合料黏聚力减小，导致混合料抗变形能力下降；当混合料空隙率较小时，沥青混合料内无空间满足沥青的热膨胀变化，易出现泛油。4）气候条件。当公路工程所在地处于夏季炎热高温地域且高温持续时间较长时，会使沥青路面混合料在交通荷载的作用下发生流动变形，产生车辙。5）交通条件。根据调查数据显示，汽车荷载增加50%，路面产生车辙的可能性是正常汽车荷载作用下的2倍；当道路通行超载的情况下，行车荷载作用每增加0.01 s，路面发生塑性变形的可能性增加30%；当车辆行驶中出现制动时，会增加路面的水平摩擦力并随之产生剪应力，形成马蹄形路面变形2。6）纵坡。在长上纵坡路段发生车辙变形的数量明显超过上坡路段坡脚路段，尤其在坡度越陡的路段，载重汽车为保证行车安全会降低行驶速度，对沥青路面结构产生较大应力，形成车辙病害。7）施工质量。在沥青路面施工中，混合料配合比设计不当、混合料离析、压实度不足等施工质量问题会引发车辙病害。2.2 路面车辙病害预防性措施2.2.1 路面结构设计高速公路工程路基施工以半刚性基层结构为主，为弥补半刚性基层的缺陷，应优化设计路面结构，延长沥青路面使用寿命3。1）沥青路面的上面层采用低温稳定性好、抗车辙能力强、抗老化能力强、抗磨耗能力强的改性沥青混合料；中面层采用模量高、抗车辙能力强的沥青混合料；下面层采用抗疲劳能力强和抗水损能力强的沥青混合料。2）沥青路面要考虑工程所在地高温多雨的气候特点，以及重载、超载车辆多的交通现状，尽量减少大长纵坡路段，合理控制坡度和坡长。针对长上坡路面采用水泥混凝土铺筑，减少高温天气条件下车辆上坡对沥青混凝土路面造成的破坏。3）沥青路面施工要检测弯沉值，严格控制弯沉值检测指标，保证路面混合料碾压密实，减少发生严重车辙病害的可能性4。2.2.2 施工质量控制1）沥青路面混合料拌和中，加强油石比和级配控制，试验检测各项技术指标是否符合设计要求。2）加强混合料运输、摊铺和碾压工序的施工质量控制，避免混合料出现离析现象；当环境温度低于10，或出现降雨天气，则要停止施工。3）沥青路面铺筑后，采用标准马歇尔试验检测路面压实质量。2.2.3 运营期间交通管理工程所在地夏季高温炎热，路表面温度能够达到70以上，易引发车辙病害。当出现高温天气时，要执行车辆限速管控机制，限制车辆最低速度，减轻对路面结构产生的荷载作用；在高温时间段不允许重载车辆、超载车辆通行，只允许此类车辆在温度相对较低的时间段通行5。2.3 本工程车辙处治措施2.3.1 车辙病害处治方法1）微表处。在旧路面上摊铺厚度为520 mm的聚合物改性乳化沥青混合料，摊铺后养护1h再开放交通。聚合物改性乳化沥青混合料由稀浆混合料加入高分子聚合物和添加剂制备而成，具备良好的低温抗裂性和高温稳定性。微表处适用于车辙深度在520 mm、平整度较差的路面车辙病害处治。2）铣刨拉毛。当沥青路面出现长距离车辙深度的流动性车辙病害时，如果采用全铣刨或全置换方法，则会提高维修费用，增大工程量，因此可采用铣刨拉毛处治技术。铣刨拉毛一般在路面隆起的一侧进行处治，降低车辙深度，恢复路面使用性能6。3）铣刨摊铺。对发生严重车辙病害的路段进行铣刨，重新摊铺沥青混合料。当铣刨到基层后发现基层易受到破坏时，则要挖除换填基层混合料，再填筑面层混合料。在摊铺时设置黏结层和防水层，避免出现水损坏。铣刨后铺筑罩面层，提高路面承载力，改善路面使用性能。4）热再生。热再生技术利用专用的热再生设备铣刨路面混合料，之后加入改性沥青等材料，制备生成新的混合料，重新铺筑路面，实现对废旧路面材料的可再生利用。热再生技术包括厂拌热再生和就地热再生技术，根据实际情况选用适合的处治技术。5）超薄磨耗层。采用专用设备NovaPaver对车辙病害路面喷洒改性乳化沥青，紧跟摊铺、碾压施工，快速恢复沥青路面使用性能。超薄磨耗层处治技术适用于轻微车辙病害处治，不能修复严重车辙病害路面，修复路面后可延长路面使用年限810年，增加路面摩擦系数，降低行车噪声，提高路表面排水性能。117总652期2023年第22期（8月 上）2.3.2 铣刨摊铺流程1）在本工程车辙病害处治中，对车辙深度超过20mm的路段采用铣刨摊铺处治，对车辙深度不足20 mm的路段采用微表处、铣刨罩面、超薄磨耗层处治。当车辙深度超过20 mm时会影响路面结构的稳定性，导致结构层失稳，并持续推移路面混合料，加重路面病害7。因此，下面重点对大中修施工中的车辙病害处治措施进行分析。2）铣刨摊铺流程为：调查病害制定处治方案测量路面变形铣刨放线铣刨施工运输废料清理作业面洒布乳化沥青黏结层新料摊铺压路机碾压质量验收开放交通。2.3.3 路面铣刨1）根据实际车辙的深度确定铣刨深度，划定铣刨范围，使用铣刨机沿设定的深度和面积进行铣刨，铣刨至基层。如果基层存在病害，则要继续铣刨到底基层无病害为止。2）分层铣刨要预留出横向台阶，避免各层铣刨横缝处于同一端面；在第一层铣刨后，检查面层是否有水，如果存在积水，则表明下面层或基层存在病害，要彻底铣刨病害部位。3）铣刨后清扫工作面，采用人工与机械相结合的方法清扫杂质，保证边角处清扫干净，作业面整洁。4）在作业面上喷洒乳化沥青，等待乳化沥青破乳，破乳后摊铺混合料。2.3.4 混合料拌和1）采用玄武岩作为粗集料，要求玄武岩材料表面干燥、洁净、粗糙，不含杂质。粗集料规格为 04.75、4.759.5、9.513.2 mm，针片状含量不得超过15%，与沥青黏附性不小于4级，吸水率不超过2%。2）采用石灰岩作为细集料，要求石灰岩材料无风化、无杂质。细集料表观密度不得小于2.5 g/cm。3）矿粉由石灰岩磨细而得，含水量不得超过1%，外观无团粒结块，亲水系数不得超过1。4）沥青采用SBS改性沥青，要求针入度（100 g，5s，25）在4060（0.1 mm）范围内，软化点（环球法）不小于60，延度（5 cm/min，5）不小于20 cm。5）优化设计AC-13改性沥青混合料配合比，最佳油石比为4.6%，9.513.2 mm碎石4.759.5 mm碎石04.75 mm石屑矿粉=3738178。6）按照配合比拌和改性沥青混合料，出厂后进行试件性能试验检测，根据检测结果调整级配。混合料拌和过程中控制拌和温度和拌和时间，检查混合料质量，不允许出现花白料、离析等现象。2.3.5 混合料运输1）采用自卸式汽车运输混合料，配置数量充足的汽车，保证混合料摊铺作业的连续性。在混合料装料过程中，自卸汽车要分前、后、中的顺序移动车身，防止出现混合料离析。2）在运输之前，将保温遮布覆盖到混合料上方，减小混合料运输途中的温度下降幅度，控制混合料水分蒸发量8。2.3.6 混合料摊铺1）清理作业面，当混合料运至施工现场后进行温度检测，不得使用温度下降过快的混合料。2）根据铣刨深度确定摊铺工艺，对铣刨深度不足10cm的路段采用一次性摊铺施工技术，对铣刨深度超过10cm的路段采用分层摊铺施工技术。2.3.7 混合料碾压在混合料碾压过程中，合理安排初压、复压和终压，选用双钢轮压路机碾压，控制碾压遍数、碾压速度和混合料温度，碾压后保证新铺混合料面层与原路面标高一致，处理好新旧材料的接缝部位。3 结束语车辙病害是高速公路沥青路面的主要病害类型之一，对行车安全性和舒适性易造成威胁。在高速公路养护维修阶段，应及时处治车辙深度超过20 mm的严重病害路段，采用铣刨摊铺工艺，去除易发生病害的面层结构，重新铺筑质量合格的沥青混合料，严格控制混合料摊铺碾压质量，从而恢复路面使用性能，增加路面高温稳定性，减少面层高温变形现象。在公路运营期间，还要配合采用交通管制措施，预防发生严重车辙病害。参考文献：1 关建立.山区高速公路沥青路面车辙的成因及防治方法J.工程建设与设计，2014（7）：112-113，116.2 冯占荣.公路路面常见病害与养护技术应用研究J.交通世界，2021（15）：90-91.3 刘栋.浅谈微表处技术在沥青砼路面养护施工中的应用J.中国高新技术企业，2016（8）：37-38.4 朱海明.半柔性路面在公路车辙处治工程中的应用研究J.华东公路，2022（2）：68-69.5 郑妍，秦祖品，王燕.精铣刨加微表处在车辙处治中的应用J.中国公路，2022（3）：104-105.6 周少华.现场热再生技术在高速公路车辙处治中的应用探讨J.交通科技与管理，2021（24）：174，176.7 范萌，刘化学，吴昊.苏嘉杭高速公路车辙处治方案应用研究及跟踪观测J.华东公路，2014（4）：67-71.8 甘先永，葛浩.SMA路面就地热再生技术在车辙处治中的应用J.公路与汽运，2015（1）：122-124.118