高速公路大纵坡和连续上坡沥青路面车辙病害调查分析
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高速公路沥青路面车辙病害原因分析及处治措施探讨摘要:本文结合工程实例,在路面检测与调查的基础上,从交通量荷载、气候自然环境、路面结构设计、施工质量控制、原材料等多方面对高速公路沥青路面出现的早期车辙病害原因进行全面分析;并针对性提出了沥青混凝土路面车辙养护处理技术方案。
关键词:高速公路;沥青混凝土路面;车辙病害;处理措施1 工程概况湖南北部某绕城高速公路某段,长10.8km,双向6车道,通车以来由于交通量增长迅猛,大大超过了预期增长速度,且重车比例较大,超载现象严重,致使公路路面的车道多段形成了严重车辙,车辙最大深度已达6cm,严重影响行车安全,因此,必须采取必要的处治措施,防止病害的发展。
2高速公路车辙病害调查分析通过检测中心对公路路面进行平整度及车辙检测,整理检测数据表明,1号车道的车辙深度基本小于1.5cm。
2、3号车道车辙发展较快,其中车辙深度大于1.5cm的单车道长度为16km,占总数的53%;车辙深度大于3cm的单车道长度为3.2m;占总数的10%,车辙最大深度已达6cm,而3号车道的车辙深度和长度明显大于2号车道。
为了解该公路车辙发展速度,于6月对该公路路又进行了一次车辙检测,两次检测的对比数据见表1和表2。
表l车辙路段长度变化一览表经过从2007年冬季到2008年夏季八个月的行车作用,该路段车辙发展速度很快,3号车道的车辙深度平均值增加了4mm左右,2号车道增加了3mm左右。
统计结果表明,原来车辙深度较大路段(大于30mm)车辙的发展变化并不大,而车辙深度较小路段(小于10mm)车辙发展较快,变化较大。
3高速公路路面早期车辙病害原因分析车辙是高速公路路面病害的最主要形式,对行车安全影响最大,而影响车辙产生的因素是多方面的,一是外部因素,主要是交通量、荷载大小、车速、温度等;二是内部因素,主要是结构、厚度、材料及混合料性能等。
3.1交通量的迅猛增加特别是超载是产生车辙的主要外因3.1.1交通量基本情况该段高速公路的交通量增长较快,达到20%左右,这远远超过了设计时的预计增长比例,而且重车比例较大,超过60%。
重载长大纵坡路段沥青路面车辙成因分析及处治措施摘要:通过对重庆某些高速公路长大纵坡路段上坡车道沥青混凝土路面车辙情况实地调查.分析长大纵坡路段沥青混凝土路面车辙病害成因,从改善沥青混合料性能、施工过程质量控制等方面,提出具体防止车辙病害的处治措施.减少长大纵坡路段沥青混凝土路面车辙,提高沥青混凝土路面抗车辙能力,延长长大纵坡路段沥青路面使用寿命。
关键词:沥青路面长大纵坡病害成因分析车辙防治0前言随着国民经济持续健康快速的发展,我国公路基础设施建设特别是高速公路的建设得到了迅猛发展,全国高速公路通车总里程到2005 年底达到 4.1 万公里,运营里程稳居世界第二位。
由于沥青路面具有行驶舒适、低噪音、维修方便等特点,高速公路路面工程主要以沥青路面为主[1]。
然而,在高温、雨水与重载交通等联合作用下,沥青路面破损发生的时间提前且损坏程度增加,尤其以长陡坡路段更为严重。
本文将通过对重载长大纵坡路段沥青路面各种车辙病害的成因及工程处治措施进行了分析。
1车辙影响因素影响沥青路面车辙产生的原因很多,大致可归结为材料及混合料组成性能、气候条件和交通条件的影响,其他因素包括路基、路面基层和路面结构的组成及其施工质量的影响。
通常上述多种因素会结合在一起对沥青路面车辙的形成产生综合影响。
但是针对山区长大纵坡沥青路面特殊的线性特点,影响的车辙的因素还有以下几个方面:1.1坡度和坡长长大纵坡路段车辙病害的形成与坡度和坡长密不可分,坡度越大,坡长越长,车辙病害越位严重。
但坡度与坡长是双重因素作用于路面车辙病害,对于坡度大,破长小或者坡长大,坡度小的路段,调查发现,车辙病害并不严重,而对于连续爬坡路段通常是车辙病害形成的高发区。
1.2多轴车的占有量对于长大纵坡路段,多轴重载车辆由于爬坡能力不足,在一些路段速度仅为10~15Km/h。
因此重载交通的发展尤其是多轴车的增多,对于长大纵坡路段路面损坏应当引起特别的关注。
1.3重载车辆爬坡速度据有关文献指出:车辆速度的降低对于车辙的影响比荷载及温度的影响更大,在我国,即使平坡路段,重载车的速度也经常达不到50 Km/h,也就是说一辆车的作用相当于车速为100 Km/h车的2倍[2]。
高速公路沥青路面病害分析及防治措施高速公路沥青路面是指采用沥青混合料铺设的公路路面。
由于高速公路的日常车流量大,车速高,路面承受的应力和负荷大,因此容易出现各种路面病害。
本文将对高速公路沥青路面的常见病害进行分析,并提出相应的防治措施。
一、常见病害及原因分析1. 裂缝裂缝是高速公路沥青路面常见的病害,主要有横向裂缝、纵向裂缝和连接裂缝等。
横向裂缝通常发生在寒冷地区,其主要原因是路面结构设计不合理,沥青层的温度变化引起收缩和膨胀,最终产生裂缝。
连接裂缝主要是由于沥青混合料施工不规范,连接处的沥青层之间产生错位,形成连接裂缝。
2. 鼓包鼓包是沥青路面中的一个常见病害,主要是由于基层不均匀、太湿或者太软,沥青层在车辆通过时受到的压力过大,造成沥青层局部抬起形成鼓包。
3. 路面坑槽路面坑槽通常是由于路面材料老化、水分渗入、车辆频繁通过等原因造成的,坑槽不仅影响了行车的舒适性,还可能导致行车安全隐患。
4. 磨损沥青路面的磨损是指由于车辆的不断行驶和摩擦力的作用,使得沥青层表面的石料逐渐脱落,导致路面变得粗糙,影响行车的平稳性。
5. 掉块掉块是指沥青路面表面出现局部块状破损的现象,主要是由于路面材料老化、水分渗入、车辆频繁通过等原因导致的。
二、防治措施1. 对于裂缝的防治,可以采取以下措施:- 裂缝尚未出现时,可以加强路面的设计和施工,尽量避免温度对沥青层的影响,例如采用防裂摆动缝,增加沥青层的柔韧性。
- 裂缝已经出现时,可以采取补缀的方法进行修复,选择合适的沥青材料填充裂缝,保证路面的平整度和行车安全。
2. 对于鼓包的防治,可以采取以下措施:- 基层施工时要求均匀、夯实,确保基层的稳定性。
- 沥青层施工时要求适当的厚度,通过夯实等方法保证沥青层的一致性和稳定性。
3. 对于路面坑槽的防治,可以采取以下措施:- 预防为主,定期检查路面情况,及时进行维护和修补。
例如清理路面的积水,加强排水系统的建设。
- 路面坑槽较大且严重时,可以采取铣刨处理,去除旧沥青层,重新施工新的沥青层。
沥青路面病害调查报告沥青路面病害调查报告一、引言沥青路面作为交通运输领域的重要组成部分,承载着人们的出行需求。
然而,由于长期使用和环境因素的影响,沥青路面会出现各种病害。
本文通过对沥青路面病害的调查研究,旨在深入了解病害的类型、原因以及相应的修复措施,为路面维护和改进提供参考。
二、表面病害1. 裂缝裂缝是沥青路面最常见的病害之一。
根据裂缝的形态和宽度,可以分为沥青疲劳裂缝、反射裂缝和沥青混凝土裂缝等。
裂缝的主要原因是交通荷载和温度变化引起的沥青材料的收缩和膨胀。
为了解决这一问题,可以采取补充沥青、填充材料或重新铺设路面等措施。
2. 破碎沥青路面的破碎病害通常发生在交通荷载较大的区域,如十字路口和停车场。
破碎的原因主要是路面材料的老化和损伤,以及交通荷载的集中作用。
修复破碎病害的方法包括补充沥青、重新铺设路面和加强路面结构等。
三、结构病害1. 波浪形变波浪形变是沥青路面的一种结构病害,表现为路面的凹凸不平。
这种病害主要由于路面结构设计不合理、材料质量差以及交通荷载的作用。
为了解决波浪形变问题,可以采取增加路面层厚度、改进路面结构设计和加强路面维护等措施。
2. 车辙车辙是由于车辆轮胎对路面的反复碾压而形成的病害。
车辙病害主要出现在高速公路和主要道路上,对行车安全和舒适性造成了很大影响。
解决车辙问题的方法包括增加路面层厚度、改善路面材料的抗变形性能以及加强交通管理等。
四、水害病害1. 泛水泛水是沥青路面常见的水害病害之一。
它通常发生在路面排水系统不完善的地区,导致雨水无法及时排除。
泛水会使路面材料受潮、软化和破坏,严重影响路面的使用寿命。
为了解决泛水问题,可以采取改善排水系统、加强路面维护和提高路面抗水性能等措施。
2. 水损水损是由于雨水渗入路面结构而引起的病害。
水损的主要原因是路面结构设计不合理和维护不到位,导致雨水无法及时排除。
修复水损病害的方法包括重新铺设路面、加强路面排水系统和加强路面维护等。
高速公路沥青路面病害分析及防治措施高速公路作为国家重要的交通运输工程,承担着连接城市、促进经济发展的重要使命。
而高速公路的沥青路面病害是影响道路使用寿命和安全的重要因素。
为了保障高速公路的正常运行,对沥青路面病害进行分析和有效的防治措施非常重要。
一、高速公路沥青路面病害分析1. 沥青路面病害类型及原因(1)龟裂病害:主要是由于路面沥青层受到气候变化和车辆荷载作用引起的。
(2)坑槽病害:主要是由于车辆的频繁行驶和过重车辆导致的路面沥青层破坏。
(3)剥落病害:主要是由于沥青路面层之间的粘结性差,导致路面层间剥离。
2. 病害分布情况在高速公路上,不同路段的沥青路面病害分布情况不同,有的路段可能以龟裂病害为主,有的路段则以坑槽病害为主。
要根据实际情况对不同病害进行分析和处理。
3. 病害对高速公路的影响沥青路面病害严重影响了高速公路的使用寿命和行车安全,增加了维护成本,影响了道路的通行效率,直接威胁着道路安全。
二、高速公路沥青路面病害防治措施1. 加强基层施工质量高速公路的沥青路面病害主要是由于基层质量不良或者基层施工不规范导致的。
加强对基层施工质量的控制和监督非常重要,确保基层的承载能力和粘结性。
2. 选用优质沥青材料选用高质量的沥青材料可以大大减少沥青路面病害的发生,提高路面的耐久性和稳定性。
3. 加强路面维护定期对高速公路沥青路面进行检查和维护,及时修补路面病害,保持路面的平整和完好,延长路面使用寿命。
4. 合理设计排水系统合理设计路面排水系统,尽量降低水分对路面的侵蚀,减少龟裂病害的发生。
5. 加强交通管理加强对超载车辆的管理和限制,减少超载车辆对路面的损坏,降低坑槽病害的发生。
6. 完善养护管理制度建立完善的高速公路沥青路面病害养护管理制度,规范养护作业流程,提高养护效率和质量。
三、结语高速公路的沥青路面病害是一项复杂的工程问题,需要综合考虑材料、施工、维护等多个方面的因素。
只有充分认识病害形成的原因,并采取有效的防治措施,才能有效延长路面使用寿命,提高路面质量,保障高速公路的安全和正常运行。
高速公路沥青路面病害分析及防治措施高速公路是连接城市、促进经济发展的重要交通基础设施,而高速公路的路面质量直接关系到行车安全和道路使用寿命。
沥青路面是高速公路常见的路面类型,但在长期使用过程中,会出现各种病害,影响路面的平整度和使用寿命。
本文将就高速公路沥青路面病害进行分析,并提出相应的防治措施,以期为高速公路的维护和管理提供参考。
一、高速公路沥青路面病害分类及原因分析1. 路面龟裂路面龟裂是指路面出现各种形状和大小的裂缝,包括疲劳裂缝、反射裂缝、变形裂缝等。
其主要原因是路面材料老化、变形应力积累、车辆荷载作用、温度变化等因素导致。
在高速公路使用过程中,路面承受着大量来自车辆荷载和自然环境的影响,容易出现裂缝。
2. 泛油泛油是指沥青路面出现油斑、油污等现象,主要原因是路面配合设计不合理、施工工艺不规范、车辆漏油等原因造成的。
泛油不仅影响路面的美观度,还会影响驾驶安全和路面的抓附性能。
3. 路面起砂路面起砂是指路面表面粗糙度增大,出现石粒脱落和颗粒分离的现象。
主要原因是路面材料老化、车辆荷载和气候变化等因素导致。
路面起砂不仅影响行车的舒适性,还会增加车辆油耗和路面维护成本。
4. 鼓包1. 加强原材料质量控制推动高标准的原材料应用,建立质量追溯制度,完善检测手段,提高原材料的质量稳定性,减少沥青路面病害的发生。
2. 完善施工工艺提高施工质量,加强工艺管理,对路面施工过程进行全程监控,严格控制施工环境和施工条件,确保沥青路面的平整度和抗压性。
3. 加强养护管理建立健全的养护管理制度,加强路面的定期检测和养护工作,及时修复裂缝、填补坑洞,加固路基,延长沥青路面的使用寿命。
加强对车辆漏油和超载行为的监管,减少车辆对沥青路面的损坏,保护路面的完整性和使用寿命。
5. 强化科学管理建立完善的沥青路面管理信息系统,对路面病害进行及时记录和分析,并采取科学的修补和维护措施,提高高速公路沥青路面的维护水平。
三、结语高速公路是现代交通的重要组成部分,而沥青路面作为高速公路的主要路面类型,其病害的防治是保障高速公路安全和持续使用的关键。
纵坡路段沥青路面车辙影响因素分析及处治建议受重载、超载以及车辆在纵坡路段行驶速度较低等因素影响,沥青路面车辙病害在纵坡路段尤为突出,这在危及行车安全的同时也大大降低了沥青路面的路用性能和使用寿命。
因此,本文针对纵坡路段行车速度慢、行车荷载作用时间长的特点,分析车辆在纵坡上的行驶特性,探讨纵坡坡度和坡长、行车速度、轴载对纵坡路段沥青路面车辙病害的影响,并对防治纵坡路段车辙提出几点建议。
标签:沥青路面;纵坡路段,车辙;影响因素引言:沥青混合料作为具有典型流变性质的材料,其力学特性随时间和温度的变化而变化。
随着我国道路交通量日益增大,重载车辆大幅增多且超载现象严重,再加上渠化交通的综合作用,沥青路面在行车荷载的反复作用下,沿轮迹方向逐渐形成的带状凹槽,即车辙,通常两侧伴有隆起。
车辙作为沥青路面的主要早期病害形式,一般发生在高温季节,在重载和超载车辆较多的路,特别是一些连续的纵坡路段,车辙病害尤为严重。
1.车辆在纵坡上的行驶特性分析车辆在纵坡路段行驶时,一般要经历三个阶段:①爬坡前的加速阶段,也就是所谓的冲坡阶段;②爬坡过程中,车速迅速降低阶段;③车速降至一定程度后的匀速行驶阶段。
总的来说,车辆的车速从坡底到坡顶是逐渐降低的。
由公式(2),通过高等数学相关计算可以看出,动力因数D随着纵坡坡道倾角(高等级道路纵坡<45°)的增大而增大,而车辆的动力因数越高,则意味着车辆的档位越低,即车速越低。
一般情况下,小客车在坡度为4%~5%的纵坡路段上行驶时,与在平坦路段上相比,其车速变化不大,因此小客车受纵坡的影响通常较小,而载重汽车在普通路段和小客车的行驶速度相差不大,但其加速能力和行驶速度随纵坡坡度、坡长的增大显著降低。
车速越低,相当于车辆荷载每次作用在沥青路面上的时间延长,这样一来,便加剧了沥青路面的早期病害——车辙的出现。
2.纵坡路段沥青路面车辙类型车辙是沥青路面在车辆荷载作用下产生的竖向累积永久变形,通常分为三种:①由沥青路面各结构层的永久变形引起的结构型车辙;②由混合料的侧向流动变形引起的失稳型车辙,也称剪切型车辙;③冬季由埋钉轮胎引起的磨耗型车辙。
高速公路沥青路面重车辙病害原因分析及处治摘要:车辙病害是沥青路面常见的病害之一,对高速公路沥青路面出现的车辙现象进行分析,并针对性的提出了处治措施及建议。
关键词:高速公路沥青路面车辙混凝土前言我国的高速公路, 道路交通量增长非常迅猛,往往远远地超过了设计预期增长速度, 同时高速公路重车比例在不断提高, 车辆超载超限现象非常普遍, 这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的, 尤其会导致路面车辙的早期产生。
一、车辙概述1车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式,它是在行车荷载重复作用以及气候(高温)等因素综合作用下产生的一种永久性变形,表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽,严重时车辙的两侧会有突起形变,造成路面使用性能更加恶化。
车辙始终是沥青混凝土路面的主要病害之一。
对于我省的公路而言,道路交通量增长非常迅猛,往往远远地超过了设计预期增长速度,同时公路重车比例在不断提高,车辆超载超限现象非常普遍,这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的,尤其会导致路面车辙的早期产生。
2车辙的类型和特征根据形成机理, 沥青混凝土路面的车辙一般可以分为以下四类:(1) 磨损型车辙: 这类车辙是面层表面受到轮胎磨耗形成的, 在我国通常发生在车辆爆胎, 钢轮直接作用在沥青混凝土面层上造成的划伤, 一般这些车辙无需作专门维修。
(2) 压缩型车辙: 这类车辙主要是由于沥青混凝土面层自身的压密形变造成的, 车辙形成“V”字型, 深度一般为5~10mm, 对道路的行车没有太大的影响。
(3) 结构型车辙: 这类车辙主要是由于路面结构设计不合理, 或由于结构层压实不好或整体性不好, 尤其是路基承载能力不足引起的。
这类车辙往往横向较宽, 两侧没有明显隆起现象, 横断面成U 形( 凹型) , 常伴有裂缝, 并且短期内不会稳定, 随着时间的延续, 车辙深度及其它相关路面破坏会不断加剧。
(4) 流动型车辙: 这类车辙主要是由于沥青混凝土高温稳定性不足, 或货车超载严重, 引起沥青混凝土发生剪切变形产生的。
浅析高速公路沥青路面常见病害原因分析与处治措施通过对高速公路沥青路面养护技术的研究,结合高速公路沥青路面工程管理实体,分析了沥青路面的损伤原因及防护措施,降低了沥青路面的交通风险,提高了路面的可靠性和稳定性。
标签:高速公路;沥青路面;病害原因;处治措施随着科学技术的不断进步和经济的快速发展,我国公路建设的发展也越来越快。
目前主要干线公路沥青材料占路面材料的一半以上,在沥青材料生产过程中不同厂家的质量存在差异,受施工条件和其他因素的影响,也会给沥青路面病害带来很多方面的影响。
在许多沥青路面上有各种各样的病害,如裂缝、路面坑洞和路面车辙。
一、高速沥青路面常见病害的原因(一)沥青的质量在我国公路结构层设计的过程中,有时优先考虑了成本问题,不考虑道路的承载能力和使用寿命。
在施工过程中,对路面厚度要求不够严格,对材料也没有严格的限制,导致在高速沥青混凝土路面施工的过程中,在上层铺设的是进口或改性的沥青,而在中、下层选择的是国产或普通沥青。
(二)气候影响近年来,二氧化碳的排放和其他原因导致了全球变暖,随之而来的是气候异常和气温上升。
沥青材料对温度的变化非常敏感,随着温度的变化容易发生变化,这极易造成沥青路面发生病害。
二、高速公路常见的几种病害(一)沥青路面裂缝沥青路面在荷载作用和温度应力作用下产生裂缝,称为路面裂缝。
路面基层的开裂反射将导致沥青路面的开裂,称为反射裂缝。
沥青路面裂缝主要分为纵向裂缝、横向裂缝、块状裂缝和不规则裂缝。
与行车方向基本平行的裂缝称为纵向裂缝。
与行车方向垂直的称为横向裂缝,将沥青路面分成近似方形块称为块裂缝。
(二)路面坑槽松散材料配比不正确,施工质量差或材料结合力不足,都会导致表面混合物骨料间粘合力不足,产生切片分散问题。
这些松散的材料在车轮或风和雨的作用下从路面上分离,形成具有不同尺寸的坑。
沥青路面结构在已经破坏的情况下,往往会在路面形成一个个松散的坑,在车辆荷载和压力等因素的作用下,会导致坑的范围不断变大,最终公路沥青路面失去稳定性,增加了行车的风险。
文章编号:1671-2579(2008)05-0068-03高速公路大纵坡和连续上坡沥青路面车辙病害调查分析梁 毅1,关宏信2,张起森2,徐 暘3,4(1.四川雅西高速公路公司,四川成都 610041;2.长沙理工大学;3.湖南省交通规划勘察设计院;4.中南大学) 摘 要:车辙已经成为高速公路沥青路面主要病害,大纵坡和连续上坡路段尤其严重。
该文以国内某两条高速公路大纵坡和连续上坡沥青路面车辙病害跟踪调查数据为基础,从环境温度、行车速度、轴载和材料性能及结构方面分析了车辙产生的客观原因。
分析表明,大纵坡和连续上坡沥青路面车辙控制应结合路段实际条件开展结构组合和材料设计。
关键词:沥青路面;大纵坡;连续上坡;车辙收稿日期:2008-04-02作者简介:梁 毅,男,教授级高工. 山区高速公路为克服高程,避免工程造价过大,往往在线形指标上不如平原微丘区那样富余,回旋余地较小,通常平曲线半径较小,纵坡较陡、较长,当超载车辆在上坡段行驶时,往往在通车后几年甚至几个月就产生了严重的车辙。
如何尽量减轻车辙病害,已经成为山区高速公路建设需要迫切解决的问题。
1 工程背景调查路段一:A 高速公路某段为山岭重丘区高速公路,双向四车道、全互通、全封闭,南行K15+900~K39+180路段有多段大纵坡上坡,北行方向K39+180~K52+180路段连续上坡,2003年4月建成通车。
调查路段二:B 高速公路某段双向六车道,1999年10月建成通车。
两个调查路段路面结构如表1所示。
表1 调查路段沥青路面结构结构层A 高速公路B 高速公路表面层 4.5cm SMA -16Superpave4cmA K -16AB 中面层 5.5cmAC -20Ⅰ5cm 调整型AC -20下面层6cmAC -25Ⅰ6cmAC -30Ⅰ基层36cm6%水泥稳定碎石28cm 水泥稳定碎石20cm4%水泥稳定碎石34cm 石灰土2 车辙病害(1)A 高速公路A 高速公路通车当年经过酷暑后部分路段路面出现了较严重车辙,于2003年12月重点对上坡路段车辙进行调查,车辙情况见表2。
由于种种原因,2004年仅对车辙较严重的路段进行了临时处治。
表2 A 高速公路上坡路段车辙分布情况车辙深度/mm车辙路段占全线比例/%≥1514.3015~208.220~251.0≥250.6 经过1年多的运营,车辙进一步发展,于2005年4月又对车辙深度2cm 以上的路段进行处治。
针对不同的车辙状况采用了3种方案进行处治(表3),表中FAC 层均为先挖除原路面对应结构层,然后重新铺筑FAC 层。
又经过近2年的运营,2007年1月再次进行检测时发现,一方面处治后的路段车辙有明显改善,平均车辙深度大部分在10mm 以下,说明铣刨后重铺的方法可以快速修复车辙病害,在短时间内可以提高路面行车安全性,但同时车辙问题仍然是该段最主要的病害86 中 外 公 路第28卷 第5期2008年10月表3 A高速公路2005年4月车辙处治方案方案上面层中面层下面层基层方案Ⅰ 4.5cm FAC-13改性沥青原路面中面层原路面下面层原路面基层方案Ⅱ 4.5cm FAC-13改性沥青 5.5cm FAC-20改性沥青原路面下面层原路面基层方案Ⅲ 4.5cm FAC-13改性沥青 5.5cm FAC-13改性沥青6cm FAC-25改性沥青原路面基层形式:①车辙路段主要位于南行方向(大纵坡)主车道,平均车辙深度集中在15~30mm,少数路段平均车辙深度超过40mm,如S K27+900~S K28+200段右轮迹位置平均车辙达到40.5mm,最大车辙达到65 mm;②北行方向(连续纵坡)车辙主要集中在爬坡车道,在设置了爬坡车道的路段,车辙比同路段主车道车辙深,局部平均车辙达到15~25mm,说明爬坡车道发挥了分流重车的作用。
(2)B高速公路B高速公路2002年9月调查时发现,K121~K137段的许多上坡路段在较短的时间内出现严重的高温车辙变形,较大车辙深度达到5.3cm。
根据现场钻取芯样的分析,路面产生车辙处各层厚度变化情况主要在中下面层,其中下面层的厚度变化尤为突出,沥青混合料中的粗骨料明显产生横向蠕动。
根据对钻取芯样抽提出的级配变化情况分析,上面层、中面层混合料的级配没有发生明显的变化,而下面层混合料的组成发生了明显的变化。
3 车辙成因分析(1)高温A高速公路自动气象站逐分钟路面温度、气温资料显示,2003年3月~2005年8月间,晴天平均14:00路面温度(测试路段为SMA16表面层,其热容量较高,升温不明显)在全年有11个月都超过30℃,其中5~9月达到48.4~53.3℃(月平均气温达到31.1~33.9℃),年平均晴天14:00路面温度达到41.8℃(气温达到26.3℃)。
而且在2004年6月27日~7月3日和2005年7月14~21日当地发生了两次典型的高温天气过程,这两次高温过程路表温度最高都接近60℃,而且路表超过55℃持续了3d。
如果考查沥青面层下2cm的温度,以上路面温度数据还将增加,而且在表面层为A K-16的路段,这个数据还将变大(有关实测数据表明,大气温度35℃时A K-16表面温度达到了61℃)。
因此,可以说A高速公路调查路段之所以频繁产生车辙病害,与高温有直接的关系。
2002年7月8日~7月17日,以及7月31~8月3日,B高速公路调查路段遇到50年一遇的持续高温天气,根据气象部门的实测资料,当地的最高气温超过历史最高气温42℃,达到42.1℃。
并且超过35℃的持续时间之长也是少见。
在几天的持续高温下,路面温度根据有关单位现场的简单测试,沥青路面2cm以下的实际温度接近80℃。
远远超过了所使用沥青(加德士A H-70普通重交沥青)的软化点,这正是产生车辙现象的主要原因之一。
(2)慢速上坡路段越接近顶部车辙越严重,如对A高速公路调查路段南行约23km连续上坡路段采用雷达测速仪实际测量车辆行驶速度结果显示,货车坡顶平均上坡车速41km/h,北行多段大纵坡上坡中最低车速仅28.11km/h,最高也仅55.5km/h,充分说明慢速导致上坡段频繁产生严重车辙。
再如B高速公路调查路段开始发生车辙的路段一般在上坡段坡角以上几百米的位置,该位置一般重型车辆的速度不超过50km/h,由于车重速低,有些重车只能局部蛇行前进,因此对路面的破坏作用相当大。
众多的研究已经表明,与小纵坡相比,大纵坡路段沥青路面受到的水平分力更大,而且车辆行驶速度更慢;与短纵坡相比,连续纵坡不仅车辆行驶速度普遍较慢,而且到达长纵坡顶部时速度更慢,因此导致纵坡沥青路面产生严重车辙。
(3)重载A高速公路调查路段2003年的轴载调查显示,货车比例大,南行方向货车313辆,其中超载车278辆,占85.2%,北行方向货车194辆,其中超载车165辆,占88.3%。
特别是近年经济的快速增长,省际物流也快速增长,作为进出该省的南北交通大动脉的A高速公路该段交通量也不断增长。
从轴载数据可以看出,与北行连续上坡路段相比,南行大纵坡路段货车数量多、轴载重,导致车速慢(车速调查已经证明了这一点),重载与慢速的综合影响导致南行大纵坡比北行连续纵坡车辙严重。
B高速公路调查路段2002年的轴载调查显示,中大型货车比例超过30%,车轴重在14~23t所占的比例最高,其中最重单轴可达到33t。
而车辙调查显示,96 5期 高速公路大纵坡和连续上坡沥青路面车辙病害调查分析 车辙现象集中在大纵坡顶部,同样说明重载与慢速联合导致出现车辙。
(4)材料性能及结构组合从沥青类型、上面层沥青混合料类型、中面层沥青混合料类型的组合情况来看,单从改善表面层沥青混合料抗车辙性能这个角度很难达到理想的抗车辙效果,需要上中下三层综合考虑。
A高速公路调查路段原设计表面层虽然采用了SMA16(动稳定度6750次/mm),但中面层却是抗车辙性能差的重交沥青AC-20Ⅰ[而现行的《公路沥青路面施工技术规范》(J T G F40-2004)规定,AC-20Ⅰ作为中面层用在重载及长大纵坡路段抗车辙性能明显不足],下面层是AC-25Ⅰ(动稳定度2097次/mm),而已有研究表明,中面层对沥青路面抗车辙性能的好坏影响巨大,这也是导致通车半年即出现严重车辙的一个不容忽视的因素,2005年维修时也发现部分路段三层面层都产生了车辙。
该路段2005年进行车辙处治时,虽然将中面层改为改性沥青FAC-20,下中面层改为改性沥青FAC-25,但同时表面层因为各种原因没有采用SMA,而换成了改性沥青FAC-13,到2007年检测发现车辙情况有所改善(这主要源于处治措施采用的是多层改性沥青混合料),同时,虽然采用了三层改性沥青,仍然出现了比较严重的车辙,从这个角度讲,结构组合不合理可能是该路目前仍然被车辙困扰的主要原因。
在B高速公路调查路段区域内的温度气候条件下,沥青应当满足Superpave分级P G64-22的标准要求,即相当于我国A H-70重交通沥青技术标准的要求。
但是在特殊条件下,应当提高沥青胶结料的高温等级,例如重交通坡度大的路段应提高两个高温等级才能满足行车条件的要求,即应当采用满足P G76 -22的改性沥青,大致相当于我国SBS I-D标准的沥青。
而B高速公路调查路段沥青面层全部采用加德士A H-70重交沥青,只相当于满足了P G64-22的Superpave标准要求,直接导致了上坡路段产生严重车辙。
B高速公路调查路段沥青路面上面层按照Super2 pave设计方法设计A K-16AB,级配设计采用骨架密实性沥青混合料,施工控制按照马歇尔方法进行,中面层也是按照Superpave方法对AC-20做的调整,级配基本靠近骨架密实结构,下面层使用的是规范标准的AC-30Ⅰ沥青混合料,该沥青混合料属于骨架悬浮结构,抵抗车辙变形能力相对较弱。
调查发现,该路段下面层也产生了车辙,一方面说明长上坡路段车辙比小纵坡路段严重;另一方面说明长上坡路段应该重视下面层混合料的抗车辙性能。
4 结语大纵坡和连续上坡这种特殊条件下的沥青路面,容易在温度、轴载和汽车行驶速度的联合影响下产生车辙病害。
本文通过实际车辙调查,定性地分析了病害产生原因,得到大纵坡和连续上坡沥青路面抗车辙的几点措施。
(1)应考虑大纵坡和连续纵坡路段沿线气候特点,以其极端气温对应的路面温度为基础,在沥青混合料组成设计时应尽量提高其软化点等与温度相关的性能指标。
(2)应经过详细的交通量调查,确定日交通量,特别是轴载组成,充分估计交通量的增长率,特别是重载车的情况。
(3)应尽量全面考虑上坡车速的影响因素,如坡度、坡长、车辆爬坡性能、爬坡车道等。
(4)应在研究温度、轴重与车速组合的基础上,在路面受力最不利状况下研究车辙标准。