卓文静

（福州交建高速公路养护有限公司，福建福州350101）

沥青混凝土路面的车辙病害和预防措施

卓文静

（福州交建高速公路养护有限公司，福建福州350101）

分析了沥青混凝土路面的主要车辙病害类型，包括磨损性、结构性和失稳性车辙病害，对各类病害的形成机理和特点进行了归纳。从原材料、面层结构和荷载作用三个层次总结了沥青路面车辙病害的主要影响因素，这些是进行病害分析和预防的基础。最后提出针对不同程度车辙病害的修复技术，并总结了预防车辙病害的主要措施。

路面；沥青混凝土；车辙病害；损伤；预防措施

0 引言

沥青路面具有平整性好、行车噪声小、耐老化等优点，在我国公路建设中被广泛采用。路面结构作为直接承受车辆运输的载体，运营过程中受到环境和车辆荷载的直接作用，因而其结构性能直接影响到路面行车安全及路网可通达性。近年我国经济快速增长，道路基础设施得到了大力发展，货物运输也在不断增长，使得我国道路结构需要负担大面积交通流和重载货车作用，特别是在我国车辆超载重载问题严重的社会情势下，这些道路面层已经出现很多严重的病害，影响到车辆的行车安全和道路使用的长期性能，因此，掌握这些病害的形成机理，及时处置路面病害问题并采用预防措施，对于保障公路的运营使用性能具有重要意义。

车辙病害是沥青路面的典型损伤问题。采用沥青作为面层的路面结构，由于沥青材料具有高温软化的特性，使得高温环境下的沥青路面在车辆行驶下出现车辙病害[1]。车辙作用的永久性变形沿着行车方向分布，由于车辙造成路面横向的不平整会使得雨水积蓄，加快沥青路面其他病害的发生，同时对行车安全造成显著影响，需要引起重要关注。

论文首先探讨车辙病害类型及其形成机理，从而掌握车辙的产生原理；根据原理分析车辙病害的主要影响原因；最后提出车辙的预防措施，通过早期控制减少车辙病害的产生与发展。

1 车辙病害类型及形成机理

车辙病害是由内部因素（面层结构、材料特点、混合料性能等）和外部高温及车辆荷载作用引起的，但可以根据病害的分布特征，明确车辙病害的主要类型有磨损性车辙、结构性车辙及失稳性车辙，这三种病害的形成机理是不同的。

1.1 磨损性车辙

磨损性车辙是由于面层的顶层材料在车辆荷载的反复作用下，加上环境影响行车的局部破损性病害。此类车辙病害主要在轮载作用区域面层的缺失，因此具有一定的下凹，横向其余区域的面层损坏很小。磨损性车辙在超载重载路段具有一定的体现，在车轮爆胎时轮毂直接磨损路面产生的病害较显著，常规的橡胶轮胎作用下磨损性车辙较少，因此此类车辙病害在沥青路面中不常见，见图1。

图1 磨损性车辙示意图

1.2 结构性车辙

结构性车辙是由于路基变形而产生的永久性路面压缩变形，使得沿轮迹线方向出现非常显著的路面下沉现象，此类病害的车辙宽度很大，主要表现为轮载作用位置的下沉，两侧没有隆起现象，面层跟随发生永久性下沉。由于路基变形或者路面层刚性差，结构性车辙才会发生。但如果采用半刚性和刚性沥青路面，路基层的压缩稳定性有保障，结构性车辙也是较少发生的，见图2。

图2 结构性车辙示意图

1.3 失稳性车辙

失稳性车辙则是车辆荷载作用下由于沥青路面层在高温环境作用，混合材料的粘结性能不好及高温不稳定性，使得内部材料产生横向的流动特性，其明显特征就是车轮作用位置附近出现上凸的隆包，这类车辙病害是混合料受竖向剪切作用出现横向移动的特性，此类病害往往发生在重车较多的路段，在车速低的爬坡路段此类车辙病害也最为严重。失稳性病害由于导致路面凹凸不平，其对行车安全影响最为严重，也是公路最常见的车辙病害问题，见图3。

图3 失稳定性车辙示意图

2 沥青路面车辙病害的原因分析

沥青路面的车辙病害发生非常普遍，根据相关调研统计，发生车辙的路段占比50%以上，有些甚至全路段会有车辙病害，且车辙的深度从1～10 cm不等（见图4）[2,3]。这些病害对行车舒适性造成了显著影响，因此需要根据上述车辙病害类型，明确各病害的影响因素，以明确预防措施。

图4 公路车辙病害现场图

沥青路面的车辙病害主要有沥青材料、面层构造、外界环境三类主要影响因素。

2.1 沥青材料

车辙的产生是汽车轮载与道路面层相互作用结果，如果沥青强度较低、粘结性能差则产生这车病害几率更大。综合而言，沥青材料及用量、矿料质量、骨料级配等原材料性质都会影响车辙的发生。

沥青材料的质量直接影响沥青粘结性能及其强度，而直接决定车辆作用下沥青面层的抗裂抗剪切性，需要控制沥青的针入度、粘稠度等指标控制沥青性能。此外沥青的用量则影响整体混合料的粘结性能，用量过多和过少都降低粘结性能，增大车辙病害风险。矿物质量也是重要因素，矿物特点决定了其摩擦角、粘结性、骨料间隙等，需要设置好配比并选择优良矿物进行沥青面层混合料配置。集料级配决定了沥青面层的混合粘结性能及整体强度，骨料配置好使得沥青在荷载作用下受力均匀，不出现应力集中而局部开裂。

2.2 沥青面层构造

沥青的面层构造对于沥青路面的受力性能影响很大，采用刚性和半刚性沥青面层的路面发生车辙病害较少，因为其高温稳定性较好，抵抗剪切变形的能力强。图5是沥青路面在轮载作用下的受力性能及面层分区，在车辆荷载作用下与路面接触的10～15 cm范围内是高应力区域，该区域是各类面层病害发生的主要区域，车辙病害则是轮载作用下出现纵向和横向剪切变形，如果面层刚度大则整体面层进行抵抗，就不会出现局部变形，因此车辙病害的产生概率也较小。但是注意到，如果路面层很厚，由于沥青层粘结传递的有效性，会使得上部面层失去很好的约束，从而产生永久变形及车辙病害的概率增大。

图5 沥青路面的面层构造及轮载作用

2.3 外界环境作用

温度和车辆荷载是沥青面层车辙病害的两个主要外界因素。

路面温度影响沥青混合料的抗变形能力，在高温环境下沥青的粘结性能变差且弹性模量降低，这直接使得沥青面层的抗剪切变形效果差，也更容易发生车辙病害。长时间的高温作用更是容易发生车辙病害，根据相关研究，路面温度达到40℃车辆作用下的车辙病害显著增加。车辆荷载作用是车辙病害必要因素，车辆作用于路面不仅包括竖向力还有制动和加速引起的纵向力，另外还有车辆振动引起的动力效果，这些荷载传递给车轮而转移到路面层，当路面层抵抗力小于因此引起的荷载效应时，就会出现车辙病害。另外，重载车辆对路面的车辙效应是指数增长的。

3 车辙病害的修复与维护

沥青路面出现车辙病害需要视病害发生情况进行修复，以避免这些病害进一步恶化面层的使用性能，降低这些病害对行车安全和舒适性的影响。

针对浅层车辙病害，即深度15 mm以内且分布范围不广的，这类病害会对行车形成稍小的干扰，会有些许不舒适。如果是繁忙行车路段或者高速公路，需要铣刨沥青路面的中上面层，采用抗车辙性能好的材料重新铺设面层；如果是普通道路，则可以视经济情况修复，或者与其他路面病害集中时间修复。

针对中等程度车辙病害，一般病害深度在15～30 mm以内，此时行车具有明显的振动和显著颠簸，这类病害需要及时进行修复以避免引起路面层的唧浆等水损坏。修复可以铣刨中上面层，采用抗车辙性能好的材料进行重新铺筑，也可以选用热再生技术进行修复。

对于严重车辙病害，行车会有很大的安全问题，且车辆的通行效率很差，需要立即进行路面层的修复，以避免可能发生的交通安全。路面修复需要将全部面层重新铺筑，如果路面基层也有病害则需要在重铺之前处理好损坏基层。

4 沥青路面车辙预防措施

被动的车辙病害修复并不能解决出现车辙病害的问题，还需要从源头进行此类病害的预防，根据车辙类型、形成机理与影响因素，可以从以下角度进行车辙病害的预防。

（1）提高沥青混合料的原材料质量把控。显然沥青材料及用量、集料特性及配比都对车辙病害的形成有直接影响，因此需要对这些材料质量进行把控。沥青应选用粘结性能好、针入度低、高温软化点高的材料，这有助于改善混合料的粘结性能。控制好沥青用量，根据马歇尔方法进行最佳沥青用量的确定，对于低速行驶重载交通路段，可以在最佳沥青含量基础上适当减少沥青用量。骨料应该选用强度高、坚硬、粗糙、棱角性好的材料，并与沥青材料具有很好的粘结性能，控制好针片骨料的含量。优化骨料的级配，根据当地交通状况适当调整级配分布使之适应对应的交通荷载。此外，还可以在沥青混合料中加入改性剂及抗车辙剂以改善沥青混合料的路用性能，降低车辙病害。

（2）设计具有长寿命的沥青面层结构。沥青路面的各类病害问题使其使用寿命很低，且运营维护需要耗费较大的成本，可以引入长寿命沥青路面的设计理念，使得沥青各面层按照其功能进行受力如图5，上部面层采用抗车辙性好、抗老化和耐磨损的面层材料，中间面层采用模量高抗车辙性好的混合料；下部面层主要考虑耐疲劳和抗水损坏问题；基层控制压应变水平：如此，各个面层均能发挥其使用功效，延长路面层的使用寿命。

（3）考虑特殊爬坡路段的路面层设计。车辆爬坡过程中振动明显且对路面的车辙效应显著，特别是长大爬坡路段，这种低速、重载交通的作用，会使得原来的沥青路面使用寿命大大折扣，设计中需要考虑这些因素。一方面，可以通过对道路线形的修改尽量降低长大爬坡路段，另一方面可以设置专用重车爬坡车道，并采用抗车辙性能好的水泥路面作为长大纵坡路段的面层结构。

（4）沥青路面施工质量的管控。路面病害的另一关键因素是沥青摊铺压实的施工质量问题，沥青路面的施工中需要选用合适的碾压机械和压实组合，通过科学的混合料摊铺、合理的静动碾压，减少面层材料施工中的污染，从而提高路面层的施工质量。

5 结语

车辙病害是沥青路面的典型问题之一，在目前注重行车安全和舒适性的环境下，需要有效降低车辙病害的发生。论文探讨了现有沥青道路的车辙病害类型，对各种车辙病害的产生机理及特点进行了分析，总结了影响车辙病害的材料、结构和荷载因素，在分析病害处置技术的同时提出了预防车辙病害系列措施，提高沥青路面的质量，保障道路行车安全和长期使用性能。

[1] 高立广,尤光辉.沥青混凝土路面车辙病害分析及防治措施研究[J].公路交通科技(技術版),2010,6(2):31-33.

[2] 周四.重载交通条件下沥青路面车辙病害分析及预防措施[J].内蒙古公路与运输,2015(1):51-52.

[3] 薛琳.沥青路面车辙病害的影响因素及预防措施[J].交通世界(上旬刊),2016(11):50-51.

U418.6

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1009-7716（2017）11-0122-03

2017-06-30

卓文静（1990-），女，福建罗源人，助理工程师，从事高速公路养护与施工管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.037