高速公路的车辙的成因与防治措施


高速公路的车辙的成因与防治措施
建工学院 土木 0906 章琳 0904050624

车辙是高速公路沥青路面除了裂缝和水损害之外的一种危害性较大的病害类型,在现代交通状况下, 车辙出现的速度和普遍性大大超过了预期。随着高速公路建设的重心向山岭重丘区转移,山区高速公路车 辙病害也愈加突出,因而有必要加大对高速公路养护的重视。 一般山区高速公路沿线地形复杂,路线纵坡大,长陡坡路段多,受重载、超载及低速行车等诸多不利 因素影响,车辙病害大量出现,特别在纵坡较大的上坡路段,当持续高温时,车辙形成和发展快,已严重 影响行车安全。鉴于未来高速公路规划建设中面临更多的山区高速公路,深人开展山区高速公路车辙成因 分析,研究长大纵坡路段沥青路面车辙预防处治措施具有重要的意义。 车辙是指路面的结构层及土基在行车荷载作用下的补充压实,以及结构层财料的侧向位移产生的累积 永久变形。车辙按成因不同分 3 类:由沥青路面以下各结构层的永久性变形引起的结构性车辙;由混合料 的侧向流动变形引起的失稳性车辙;压密性车辙和磨损性车辙。 结构性车辙是指路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形而形成的车辙,这种变形主要由路基变 形而产生。此类车辙的宽度较大,两侧没有隆起现象,横断面成浅盆状的 U 字型(凹型)。 失稳性车辙是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下,其内部材科的流动产生横向位移而形成。通常 发生在轮迹处,当沥青混合料的高温稳定性不足时,在外力作用下就会产生这类车辙。这种车辙一般都有 剪切变形产生的两侧隆起现象,易发生在车速较慢、横向应力大的上坡路段。失稳性车辙危害最为严重,它 是山区高速公路车辙病害的主要类型,影响因素多而复杂。 针对山区高速公路路线纵坡大且路段长,重车、超载车多且车速慢,夏季高温等特点,通过综合分析 认为,除影响一般路段沥青路面车辙因素外,长纵坡路段出现严重车辙的原因可归纳为以下几个方面。 对于汽车荷载,如果轮压小于标准轮压(0.7 MPa),动稳定度将急剧增大,对产生车辙的影响就小 得多。而现实情况是超限超载车辆的比例很大,随着荷载的增加,动稳定度将按对数的比例下降。

超载对沥青路面结构应力的影响当沥青路面结构所承受的车辆轴载增加时, 路面结构内部的应力分布 必然发生变化,结构的压应力、拉应力和剪应力均随之增加.表面层承受的压应力最大,最容易产生压密形 变,超载车辆(特别是严重超载的车辆)将显著加快压密形变的产生,而且使产生较大压密形变的深度增加。 随着深度的增加,半刚性基层沥青路面结构内剪应力迅速增加,到某一深度处达到峰值,然后剪应力 值开始逐渐减小。峰值的深度位置随轴载增大而加深,说明随着轴载的增大和轮胎接触压力的增加,剪应 力随之增大,且剪应力峰值会向下扩展。因此,随着轴载增加,沥青层产主失稳性车辙的可能性就会增加, 在中面层更容易产生失稳性车辙,且轴重愈大,同一层位内的剪应力也愈大,因而亥层位沥青混凝土的高 温强度或抗辙槽囊力也应提高。 在山区高速公路陡坡路段或连续上发路段,载重汽车受纵坡的影响很大,重载、超载车已不能正常爬 坡,行驶速主很低,车轮荷载的作用时间成倍延长;车辆行驶表现为车轮间歇的跳跃式前进,对路面产生 一附加的水平冲击力,加速了沥青路面的车辙破坏。 由力学分析可知,车辆荷载分为行车水平力和垂直力。在纵坡路段,水平力由车辆荷载水平分力、车 辆惯性力、变速力等通过车轮传递给路面。在陡坡路段,车辆荷载水平分力较正常情况大得多,加上综合 超载车在爬坡时跳跃式前进的水平;中击力的影响,面层将承受更大的剪应力。表 3 为标准轴载下纵坡与 汽车自重引起的剪应力分量的关系。 通过纵坡路段车辙成因分析,根据沥青路面结构的受力特点,针对不利的交通和气候等条件,应从原 材料选择、沥青混合料配合比设计、路面结构组合设计以及施工质量控制等方面人手,提高沥青混合料抗 车辙能力,减轻高温、超载和长大纵坡等因素的影响,防治和 减轻山区高速公路沥青混凝土路面车辙病害的破坏。 当粘附性能不足时,掺加消石灰或抗剥落剂,增强沥青与集料的粘附性,提高混合料的抗车辙性能。 也可以添加抗车辙剂。 在沥青及矿料质量一定时,级配是影响沥青混合料路用性能的主要因素。为充分发 挥粗集料的嵌挤作用,长大上坡路段上面层、中面层均建议采用 SMA 间断级配。SMA 的高温稳定性较好,

抗塑性变形能力较强,混合料的孔隙率均在 4%左右,并具有良好的低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性, 已在中国得到了广泛的应用,取得较好的效果。 沥青用量过多常常是产生车辙的主要原因,必须严格控制。按马歇尔法进行配合比设计,相对于低速 行驶、重载交通的压实功偏小,故沥青用量偏多。同时适当增加矿粉用量,以增大粉胶比,提高混合料的 物理化学吸附作用,增加其相互作用的粘聚力,提高路面的抗车辙性能。 为了克服半刚性基层沥青路面存 在的一些弊端,在结构设计方面,应引入长寿命沥青路面的设计理念,按照各结构层的功能进行设计。

(1)上面层要求具有良好的抗车辙能力、抗老化性能、低温性能和抗磨耗能力。 (2)中间层设计主要 考虑抗车辙能力,要求具有较高的模量。 (3)下面层要求具有抗疲劳和抗水损坏能力。 (4)基层主要控制 层底压应变,要求具有高柔性、良好的水稳定性和抗疲劳性能。 连续长上坡路段如设置爬坡车道,爬坡路段可采用水泥混凝土路面,供慢速上坡车辆行驶,以避免在 高温状态下低速行车对沥青混凝土路面带来的不利影响, 防止沥青混凝土结构层产生车辙破坏,在施工过程 中,采用合理的碾压艺提高压实度,控制残余空隙率不小于 3%,不大于 7%-8%。调整施工工序,尽量 使沥青混凝土面层连续摊铺,减少面层间的污染,层问洒布乳化沥青粘层,做好下封层,减小施工变异性。 在夏季高温时段封闭重载交通,管制重载车通行,并开辟高温时段不渠化通行的重载车避让公路;同时在 高温季节做好路面的洒水降温工作。 沥青路面的车辙病害,在山区高速公路长大上坡路段尤为严重,已成为山区高速公路典型病害之一, 严重影响了行车的安全性和路面的使用寿命。本文针对山区高速公路纵坡坡度大、陡坡路段长等特点,通 过重载交通和纵坡两方面分析其对路面结构应力及使用寿命的影响,指出重载、超载及行车速度低是陡坡 路段车辙产生的主要影响因素,从材料选择、配合比设计、路面结构设计、路线纵坡设计、施工过程质量 控制及交通与环境控制等方面提出了防治车辙病害的技术措施,以提高沥青混合料的抗车辙性能。


相关文档

高速公路车辙的成因与防治措施
高速公路路面车辙成因与防治措施
高速公路车辙原因以及防治措施
浅谈高速公路车辙成因与防治措施
关于高速公路车辙成因与防治措施浅谈
高速公路车辙损坏原因及防治措施
高速公路车辙原因分析与防治
高速公路的车辙与防治措施
山区高速公路沥青路面车辙成因与防治措施
高速公路车辙原因分析和治理措施
电脑版