时间：2013年07月05日 分类：推荐论文 次数：
摘要：苏州地区干线公路，由于路面交通量大、重载车辆多，夏季高温时间长，车辙时有发生，特别是道路交叉口已成为车辙集中发生点，严重影响了路面的行驶安全。而为了解决交叉口车辙问题，苏州地区应用了多种的新材料、新技术，这些车辙解决方案经过一段时间的实际使用，很有必要对使用效果进行跟踪分析，为以后车辙解决方案的选择提供依据。
关键词：高温性能,车辙病害,后评估研究,路用性能,交叉口
通过分析路面强度指标与路用性能、施工数据与后期现场实测指标、路面空隙率与车辙发生率、路面渗水系数对耐久性的影响以及级配和沥青胶结料类型与路面高低温性能等相关性，综合评估车辙处理方案的适用性，最终提出了苏州地区交叉口路段车辙的处治建议。
一、项目概述
沥青混凝土路面因行车舒适、养护方便而得到了越来越广泛的应用。沥青混凝土路面必须具有足够的强度、良好的稳定性、耐久性和平整度，才能提供安全、快速而经济的服务。道路工作者通过改进沥青混合料设计方法，优化级配类型和加强施工控制，使得沥青路面的使用性能不断提高。但由于沥青混合料属于粘弹性材料，在车辆的渠化作用和不断增长的重载交通作用下，沥青路面结构层易产生压缩变形和剪切流动变形，从而形成车辙。
行车道路面特别是交叉口路段路面车辙的产生，致使：
(1)路表过量的变形影响了路面的平整度，降低了路面行驶舒适性和安全性;
(2)轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强度，从而诱发其它病害;
(3)雨天路表排水不畅，减低了路面的抗滑能力，甚至会由于车辙内积水而导致车辆的漂移或冰滑，影响了高速行车的安全性;
(4)由于车辙槽的影响，车辆在超车或更换车道时方向易失控，车辆操纵稳定性得不到保证。
车辙的产生严重影响了路面的使用寿命和服务质量。在苏州地区，由于路面交通量大、夏季高温时间长、重载车辆多，导致车辙较为频繁发生，严重影响了路面行驶安全和缩短了路面寿命。因此苏州公路处近几年在建设和养护工程中使用多种外掺剂来提高沥青路面的抗车辙性能，以减少路面车辙的产生。目前主要采用的外掺剂方案为：硫磺沥青混合料、掺加路孚8000®沥青混合料、聚酯纤维沥青混合料和橡胶粉改性沥青混合料等。
二、国内外研究现状
2.1 国外研究现状
80年代末，许多国家开始总结道路修筑和使用经验，开展对道路使用性能的评估研究。
国外路面长期使用性能的研究方法主要可以分为两大类，一类是对已有路面或专门铺筑的试验路进行长期跟踪观测，最具代表性的是美国LTPP计划;另一类是对试验道面进行研究，通过足尺试验或者模拟试验的方法对道路使用性能进行评价和预估，例如美国沥青技术中心(NCAT)的环道试验。
1987年美国建立路面长期使用性能(Long Term Pavement Performance，简称LTPP)计划是为了找到一些路面的使用性能优于其他路面的原因。该计划要对服务期内的路面进行长达20年的研究，并在美国和加拿大境内修建了2400条沥青和水泥混凝土路面试验路段，进行了一系列长期艰苦的野外试验监测。该计划的内容可概括为：对采用不同设计方案和不同材料、处于不同环境条件和路基状况下、经历不同荷载作用和养护维修措施的路面结构进行广泛深入的调查研究，回答与路面性能有关的长期荷载影响、气候影响、材料变异性、施工操作、养护维修实践等基本问题，为延长路面使用寿命提供技术支持。采集的数据包括：基本结构数据、试验数据、养护和重建数据、交通量数据、弯沉和破坏数据、摩擦系数数据、气候数据和荷载数据。
2.2 国内研究现状
我国的路面长期性能研究尚处于起步阶段，国内现在可以查到的资料很少。1997年，长安大学与河南省交通厅合作，正式启动了“河南省高速公路路面长期性能”研究计划，第一阶段研究工作于2001年完成。
见诸于国内的一些关于长期性能的文章主要是在室内试验的基础上对沥青路面长期使用性能进行预测，都没有系统的进行长期观测研究。目前我国在路面长期性能研究方面所做的工作还远远不够，江苏省高速公路建设指挥部等单位与2005年12月完成“长久性路面的研究”项目，在沿江高速公路铺筑了5.6km各类型的长久性沥青路面试验路：包括全厚式沥青路面、柔性基层沥青路面和AC+CRCP复合式路面等。使用性能良好，现在仍在继续观测中。
本项目兼顾沥青路面使用性能和研究周期，不同于以往仅局限于室内、只能对路面的技术性能及使用性能进行预估，也不同于长期性能研究需要十年二十年的漫长周期才能得到结果，而是立足于抗车辙外掺剂的应用，采集中短期的数据，对使用外掺剂沥青混合料修筑道路的路用性能进行调查分析评价，为新技术的推广应用提供决策参考。有助于进一步推动路面修筑技术和管理方法的科学化，避免走弯路，提高公路建设投资效益和支持公路交通的可持续发展。
三、路面车辙病害调查和分析
3.1 路面车辙调查和分析
(1)部分路段车辙病害情况较为严重，尤其是在交叉口路段，停车线附近约50m范围内车辙深度和车辙增长率都远高于长路段路面。出现这种情况有两个主要原因，一是由于交叉口路段处于道路中较为特殊交通位置，车辆在进入交叉口附近常常会进行减速、制动、停车、启动等操作，这种车辆的操作使得交叉口路面承受着比长路段路面大得多的车轮水平荷载和垂直荷载，路面在这两种综合作用力作用下，路面结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度时，将导致路面混合料结构层出现失稳，强度急剧降低，路面容易出现推移和变形;第二个原因是所调查路段交通量大，日交通量超过一万辆，在不断地车辆荷载作用下，路面将产生剪切疲劳，导致其剪切塑性变形不断累积，使得交叉口停车带附近出现较为严重的车辙病害。
(2)第一次检测与第二次检测间隔了一个低温冬季，而第二次检测与第三次检测间隔了一个高温的夏季，三次调查数据表明，夏季的高温使得路面车辙迅速增长，而冬季对车辙的发展影响并不大。因此车辙受温度的影响大。这主要是由于沥青属于粘弹性材料，在夏季高温条件下，沥青由弹性体向塑性体转化，劲度模量大幅度降低，抗变形能力急剧下降，沥青路面在车辆作用下，出现挤压、推移变形，从而形成并加剧车辙病害的发生。
(3)通过综合分析车辙年增长率图，可以将路面车辙的发展分为三个不同的阶段;
第一个阶段为车辙初步发展阶段，在这一阶段路面车辙增长率大，出现这种现象的原因主要是，原路面压实度偏低，在车辆荷载作用下，进一步压密，使得路面凹陷形成车辙，这种车辙的发展是从无到有，因此导致路面车辙增长率较高。在本次调查中，G204路孚8000段与苏虞张路孚8000段在车辙发展属于这一阶段，这些路面由于通车时间不长，车辙从无到有，导致调查中车辙年增长率较大。
第二个阶段为车辙稳步发展阶段：这一阶段的特征是尽管路面车辙深度在荷载作用下不断增长，但是其增长的幅度不大，车辙年增长率小。出现这种现象的原因主要是虽然路面在荷载反复作用下，沥青混合料不断被车轮向两侧挤压、推移，路面车辙深度逐渐增加，但此时沥青路面仍然具有一定的强度，仍然有着抵抗路面的变形的能力，因此路面车辙年增长率小。调查中，大部分路段的车辙处于这个阶段，即路面仍然具有一定的抗车辙性能。
第三个阶段为车辙迅速发展阶段：在这一阶段，随着车辆荷载的不断作用，路面达到了混合料的疲劳极限，结构层强度遭到破坏，丧失抵抗路面变形的能力，从而导致路面车辙将在短时间内迅速发展，严重影响路面行驶安全性。
四、意见与建议
对沥青路面后评价研究在国外研究比较热门，但在国内开展的深度、广度远远不够。本课题根据苏州地区各种抗车辙型外掺剂使用的实际情况，对其进行了较为深入的评估和研究，这将对苏州及交叉口车辙频发地区提高路面服务水平和行车安全有一定的指导作用，具有较为良好的应用前景。
(1)对通车2年以上、不同交通量、分别添加硫磺改性沥青、聚酯纤维、路孚8000、橡胶粉沥青的路面进行跟踪观测，对这些路面进行路用性能尤其是抗车辙性能的评估和研究。
(2)通过路面强度指标对路用性能的影响、施工数据与现场实测数据关联性分析、路面空隙率与车辙关系、路面渗水系数与耐久性的研究、以及级配和沥青胶结料类型与路面高低温性能关联性等方面对路面路用性能进行综合评估。
(3)利用FWD检测结果反算出现车辙位置路面面层的动态模量，分析车辙发生的层位及原因。
(4)因为时间、条件所限，本研究对象较为分散，而各条道路的实际情况大为不同，这将影响后评价研究的准确性。为了以后的深入研究，可以考虑在同一条道路上，相近交叉口铺设不同的抗车辙外掺剂的研究路段，这将进一步提高后评价研究的准确性。
(5)由于项目研究时间的关系，观测时间仅为2年，而国外对道路后评价研究是建立在大量试验路，以及长时间的跟踪观测数据基础上的，因此在对沥青路面后评价研究可以适当增加研究路段和观测时间，这可以更好地检验研究的成果，也是为抗车辙路面的推广应用积累数据。
五、结束语
路面压实度不够极易引起路面形成早期压密型车辙;而施工中渗水严重的路面将大大降低路面耐久性。调查中，苏虞张公路交叉口添加了路孚8000抗车辙剂，但路面早期依然出现了车辙、裂缝等病害，主要是由于施工时面层压实度较低造成的。这表明不管沥青路面采用何种路用结构形式、添加何种外掺剂，都需要严格控制施工质量，尤其是要保证混合料施工温度、路面压实度和密水性，是保证路面达到预期路用性能先决条件。
参考文献：
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