刘悦

一、工程概况

根据《新疆大陆干旱性气候区沥青路面结构组合及性能研究》项目前期研究进展以及实体工程实际进度，拟在京新高速梧桐到木垒段实施试验段工程，本项目试验段选用三段，每段500m，三段试验路位于我标段连接线左幅K12+500-K14+000，共计1.5公里长，由中铁16局二公司标段负责施工。

二、抗裂施工工艺

极端低温条件下，沥青路面结构在实际变温中产生的温度应力不能导致基层反射裂纹在短期内扩展，最终导致反射裂纹扩展的原因是路面结构长期的温度疲劳。因此，对于本工程来说，若不及时处理，后期则很大概率出现路面强度下降现象，从而在大量行车荷载作用下，沥青路面会产生结构性破坏，影响高速运转。对此，可采取的措施有：

1.由于本工程裂缝主要发生在路面联结薄弱处，因此处理时应加强接缝处的刚度和紧密度。其次，可在调查基础上确定路面搭接中线，并以此为准在沥青层裂缝处切开槽，同时在基层裂缝处也要切开槽。值得注意的是，在切缝处需避开行车道轮迹带。

2.沥青层厚度范围内回填中粒式沥青混凝土，基层厚度范围内回填高强度微膨胀混凝土。待混凝土达到强度后，在其顶面喷洒透、封层油，并在覆盖玻纤格栅后铺筑沥青面层。另外，铺筑沥青面层前，要在该接缝处需安装止水贴。

三、AC-5沥青混凝土配合比及施工工艺

1.原材料

AC-5采用SBSI-B改性沥青，集料采用粒径0～4.75mm的石屑以及矿粉组成，与中下面层同料源，且应洁净、干燥。AC-5马歇尔试验成型条件：双面各击实次数75次，根据其体积指标及力学性能确定最佳油石比。

AC-5沥青砂马歇尔试验配合比设计技术指标要求见表1。

表1 AC-5沥青砂马歇尔试验技术要求

2.矿料级配设计

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004），推荐AC-5沥青砂矿料级配范围，如表2所示。

表2 沥青砂矿料推荐级配范围

3.生产配合比设计

（1）筛分热料仓内各规格的矿料，经过检测后确定材料的毛体积相对密度和表观相对密度两项关键参数。

（2）以矿料筛分结果为依据，组织矿料设计工作，以期得到合适的矿料组成方案。多次调整冷料仓的进料比例，经此操作后，直至达到各料仓几乎平衡的状态为止；切实提高级配曲线的可行性，尽可能趋近于目标配合比设计曲线。

（3）考虑最佳沥青用量及其+0.3%、-0.3%三种用量，取用特定数量的沥青，组织马氏实验，其中马氏试样在工地试验室制备。

（4）经马氏实验后，得到生产配合比矿料级配，并检验现场试拌AC5沥青砂力学性能。

四、高速公路路面材料性能与交通荷载分析

1.环境因素的影响

该工程地属天山北坡，属于典型大陆性干旱气候，极寒气候、日温差、降雪、日晒均是常见的环境因素，其会对沥青路面带来不同程度的影响。其中，温度变化的主要影响对象为沥青混合料的高温性能，该材料的散热性相对有限，仅凭借自身的特性难以高效散热，聚集在路面的热量在较短时间内无法有效散发，随着热量的增加，迫使混合料伴有明显的流变性特征，整体稳定性不足，加之车辆荷载的作用，路面发生变形，显现出拥包、车辙损坏病害。

2.车载重量

道路车流量逐步增加，且车辆具有重载化的特点，受外部荷载的作用，路面易受到损伤，且在路面温度较高时更为明显，此环境下混合料的高温稳定性不足，外力的作用会使内部结构发生变化，产生明显的变形，最终路面整体受到损伤。在车辆总重量增加之下，路面的受损程度也随之加重。

3.行驶速度

在相同荷载的条件下，随荷载作用时间的延长，沥青路面的受损程度增加。货运车辆在高速公路车流量中占据较大的比重，荷载对路面的作用力较强，同时车辆行驶速度过慢，会延长荷载作用于路面的时间，从而导致路面受损。相比之下，车辆行驶速度较快时，在同荷载条件下其对路面的不良影响小于慢速行驶状态。

4.渠化交通

交通量较大，以货车为代表的重型车数量较多，此类车辆行驶速度较慢时，将会加剧交通渠化现象；由此进一步分析，在交通渠化程度越高时，路面车辙病害的发生概率越大，影响范围也越广。

五、车辙形成过程分析

车辙的形成并非一蹴而就，实际上其具有阶段性的特征，是行车荷载反复作用下的结果，具体如图1所示。

图1 车辙形成过程

1.压密阶段：混合料原本相对松散，经过碾压施工后，在外部作用下沥青与胶浆被迫发生挤压，逐步转向石料间隙内，由此产生骨架结构。

2.压密稳定阶段：受车辆荷载等外力的作用，沥青混合料组合结构的稳定性有所下降，部分物质呈半流动的状态，原本稳定的路面形态发生改变，有变形的迹象。

3.剪切阶段：外力荷载作用于集料上，自由面逐步存在沥青和胶浆材料（两者会向该处发生流动），此时有剪切现象。

若从宏观层面分析，变形层主要被划分为两个区域，以轮迹边缘的圆柱面为分界，形成密实流动区和流动松胀区。并且两个区间的混合料存在联系，即密实区的混合料通过断面后，将逐步转向流动松胀区，随着该变化的持续发生，最终沥青路面有大范围的变形问题。

六、不同车辙类型的成因分析

1.失稳型车辙。外部产生剪切应力，路面面层在该部分力的作用下发生异常状况，失稳、凹陷、横向位移，即所谓的失稳型车辙。

2.结构型车辙。路面或基层的强度不足是出现结构型车辙的关键原因，此类车辙的宽度较大，两侧无隆起。

3.压密型车辙。路面施工过程中未全面碾压是关键的原因，压密型车辙主要集中在车道线周边的区域，两侧无隆起、有下凹。

七、车辙防治技术研究

1.混合料的级配设计方法

取3种SMA间断级配，分别组织车辙试验。结果表明：在沥青混合料的原材料组成中，若粗集料的含量增加，则能够提高混合料的抗车辙性能；若适当增加中粗集料的使用量，此时拌制成型的混合料具有更为突出的高温稳定特性；而在选用骨架密实型集料后，施工成型的路面抗车辙性能突出。从这一角度来看，级配的选择极为关键。

2.改性沥青法

改性沥青在提高混合料工程性能时具有突出的应用优势，按照特定的比例将合适类型的改性剂添加至沥青混合料中，得到改性沥青，此类材料施工后的路面性能良好。试验发现：在基础试验条件一致的前提下，对于形变量而言，SBS改性沥青混合料的该值远小于AH.70基质沥青混合料，意味着基于SBS改性沥青混合料的路面抗变形能力良好，该类材料对于改善路面性能而言具有积极意义，且在高温稳定性方面具有更加突出的优势。

八、结语

综上所述，针对路面车辙病害发生概率高、影响范围大的特点，需要加强理论研究，并紧扣实际条件，确定具有适用性的沥青路面车辙防治新思路，通过相关措施的落实，切实提高沥青路面的抗车辙性能。在本文中，则提出一些有关于沥青路面车辙的防治措施，希望通过相关技术的应用，提高沥青路面的综合性能，避免车辙以及其它病害的发生。