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就地?zé)嵩偕に囂幹螢r青混凝土路面車轍的適應(yīng)性探討
就地?zé)嵩偕に囂幹螢r青混凝土路面車轍的適應(yīng)性探討 關(guān)鍵詞：車轍；就地?zé)嵩偕�；層間熱黏結(jié) 近20年來，我國公路及市政道路建設(shè)事業(yè)飛速發(fā)展，其中大多數(shù)為瀝青混凝土路面，同時，我們面臨著越來越嚴(yán)峻的瀝青混凝土路面養(yǎng)護問題，這其中最為嚴(yán)重的就是路面車轍。車轍的產(chǎn)生原因有很多種，路面結(jié)果、氣候條件、施工材料、交通荷載等都對路面車轍，可以說，瀝青混凝土路面車轍，特別是渠化交通、紅綠燈路口的車轍，不僅困擾著我國的公路行業(yè)，在世界范圍內(nèi)也是一個問題。目前我國公路和市政道路車轍治理以銑刨重鋪為主，處治效果不盡如人意，銑刨重鋪路面經(jīng)過一個高溫季節(jié)又出現(xiàn)嚴(yán)重車轍的案例屢見不鮮，并且養(yǎng)護過程中造成大量的資源浪費和環(huán)境污染，不僅消耗了大量的人力物力，也不符合建設(shè)節(jié)約型交通行業(yè)的要求。 瀝青混凝土路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)作為一項綠色、環(huán)保的新技術(shù)，近年來成長較快，而且國內(nèi)一些企業(yè)和研究機構(gòu)致力于這項技術(shù)的研究發(fā)展，使得該技術(shù)日趨完善，目前已從小范圍的試驗試點開始大范圍的推廣應(yīng)用。瀝青混凝土路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)有諸多優(yōu)勢，其中最重要的一點就是再生混合料高溫穩(wěn)定性好，動穩(wěn)定度一般可達(dá)到6000次/mm以上，較新拌制的瀝青混合料提高一倍，反映到路面實際使用效果上就是車轍出現(xiàn)的嚴(yán)重程度大大降低。而且再生路面能與下承層有良好的熱黏結(jié)，使得路面的受力狀態(tài)契合了瀝青混凝土路面層間連續(xù)的設(shè)計假設(shè)，提高了瀝青混凝土路面層間的抗剪切變形能力，也間接地提高了道路的承載能力。 下面從瀝青混凝土路面車轍的成因特點入手，分析兩種工藝治理車轍的工藝特點和適應(yīng)性，并針對一些工程的使用情況進(jìn)行闡述，將工程經(jīng)驗與公路工作者分享和探討。 1. 車轍的類型和成因 1.1車轍的類型及成因分析 根據(jù)形成機理，瀝青混凝土路面的車轍一般可以分為以下4類。 （1） 磨損型車轍。 這類車轍是面層表面受到輪胎磨耗形成的，這類車轍常見于履帶機械車輛行駛所致，在我國較少，一般這些車轍無需做專門維修。 （2） 壓密型車轍。 這類車轍主要是由于瀝青混凝土面層自身的壓密形變造成的，車轍形成“V”字形，深度一般為5～10mm，對道路的行車沒有太大的影響。 （3） 結(jié)構(gòu)型車轍。 這類車轍主要是由于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，或由于結(jié)構(gòu)層壓實不好或整體性不好，尤其是路基承載能力不足引起的。這類車轍往往橫向較寬，兩側(cè)沒有明顯隆起現(xiàn)象，橫斷面成U形（凹型），常伴有裂縫，并且短期內(nèi)不會穩(wěn)定，隨著時間的延續(xù)，車轍深度及其他相關(guān)路面破壞會不斷加劇。結(jié)構(gòu)型車轍是柔性基層瀝青混凝土路面主要的車轍類型，在半剛性基層瀝青混凝土路面中較為少見。 （4） 失穩(wěn)型車轍。 這類車轍主要是由于瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性不足，或貨車超載嚴(yán)重，引起瀝青混凝土發(fā)生剪切變形產(chǎn)生的。這類車轍有明顯的隆起現(xiàn)象，整個車轍斷面形成“W”形，深度達(dá)20～50mm，嚴(yán)重時局部地段會出現(xiàn)大段松散破壞，行車時跳動感明顯。
在我國，由于高等級公路瀝青混凝土路面普遍采用半剛性基層，絕大多數(shù)車轍屬于失穩(wěn)型車轍和壓密型車轍。 1.2車轍成因分析 通過大量的現(xiàn)場調(diào)查并進(jìn)行路面鉆芯和切割取樣分析，綜合室內(nèi)試驗結(jié)果分析得出車轍產(chǎn)生的原因，總體來說車轍產(chǎn)生的因素可分為外因和內(nèi)因兩個方面，國內(nèi)外對車轍產(chǎn)生的原因已有深入的研究，本文不做過多贅述，為配合后文工藝特點的分析，對車轍的成因僅做簡單描述。 1.2.1外部因素分析 外部因數(shù)主要包括高溫、重荷載、渠化交通、車流量、路面縱坡的影響，其中高溫和重荷載是兩個影響最大、最普遍的因素。 （1） 高溫對車轍的影響。 路面車轍的發(fā)展過程實際上是瀝青混合料在高溫下的蠕變過程。溫度越高，瀝青混合料的勁度模量越低，抗車轍能力較小。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)高速公路車轍的產(chǎn)生一般發(fā)生在每年的7、8、9月份中，尤其是連續(xù)幾天內(nèi)出現(xiàn)高溫天氣時，車轍很容易出現(xiàn)。一般連續(xù)的高溫使得路面積聚的熱量不能很快地釋放出去，瀝青混合料在持續(xù)高溫環(huán)境下，黏聚力降低，抗剪強度降低，導(dǎo)致了路面的流動變形。 （2） 超載和車流量對車轍的影響。 同軸載作用下瀝青混凝土層內(nèi)剪應(yīng)力理論研究表明，車轍發(fā)生的主要原因之一是在車輪豎向和水平荷載作用下，瀝青混凝土層內(nèi)產(chǎn)生剪應(yīng)力，致使瀝青混合料產(chǎn)生剪切變形，不可恢復(fù)變形的不斷累積形成車轍。 （3） 渠化交通及車速的影響。 高速公路渠化交通是產(chǎn)生車轍并促使其進(jìn)一步加劇的一個重要因素。此外，城市道路交叉口渠化、車輛頻繁剎車起步也極易產(chǎn)生車轍。 車轍形成因素的幾個外因中，按照分析及實際調(diào)查，溫度與荷載影響最大，車速與交通渠化對車轍的影響位于其次。 1.2.2內(nèi)部因素影響 （1）結(jié)構(gòu)方面。 通過計算可以得到不同厚度時瀝青混凝土面層的剪應(yīng)力最大值在2～8cm范圍，而且瀝青混凝土土面層厚度越小，層間剪應(yīng)力越大。 （2）原材料性質(zhì)及材料設(shè)計方面。 比如優(yōu)質(zhì)改性瀝青黏度大于普通瀝青黏度，則改性瀝青混合料的抗車轍能力明顯高于普通瀝青混合料；另外工程實踐已經(jīng)證明“S型”級配能使礦料級配接近骨架密實結(jié)構(gòu)，提高瀝青混合料的高溫性能。 （3）施工質(zhì)量對車轍的影響。 較常見的情況有級配偏離目標(biāo)曲線成為懸浮密實結(jié)構(gòu)，重平整度輕壓實度，層間黏結(jié)差造成路面的層間滑動。 當(dāng)然，車轍形成的具體原因可能是以上因素的綜合反映，只是在不同的道路上起主導(dǎo)作用的因素不同罷了。但長期以來，不管由于什么原因產(chǎn)生的車轍，都是銑刨掉重鋪，其實這是一種不十分妥當(dāng)?shù)奶幚矸绞�，理想的方式�?yīng)該是對癥下藥。 2. 就地?zé)嵩偕夹g(shù)處理車轍工藝特點分析 所謂就地?zé)嵩偕に嚕褪窃诂F(xiàn)場對病害道路完成就地加熱、翻松、添加所需外摻材料、拌合、攤鋪、碾壓等一系列工序的工藝過程，再生機組慢速駛過之后，病害路面就被修復(fù)如新。該工藝綠色、環(huán)保，質(zhì)量好，效率高，對交通干擾少。針對車轍治理，與傳統(tǒng)方式相比，就地?zé)嵩偕幚碥囖H具有以下優(yōu)點。 2.1可以優(yōu)化路面級配 根據(jù)道路實際級配情況，按比例添加少量的特定級配的新拌瀝青混合料，充分拌合，形成理想的級配曲線，優(yōu)化了原路面級配，提高再生混合料的抗車轍能力，延長道路使用壽命。即使針對有微表處的路面，也能進(jìn)行相應(yīng)地級配調(diào)整，有效地修復(fù)病害。如表1江蘇省廣靖錫澄高速公路微表處路面再生施工配合比設(shè)計合成計算，從表中可以看到添加新料都是2.36mm篩孔以上的粗骨料，合成后的級配基本符合“S型”的級配走向。 表1 優(yōu)化級配計算示例
2.2層間熱黏結(jié) 采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)進(jìn)行施工后，瀝青混凝土路面層間接觸為熱黏結(jié)且施工中會對元路面充分加熱后翻松，沒有松散夾層，層間界面處有骨料嵌擠，做到層間無縫黏結(jié)。特別是層間界面有粗骨料嵌擠作用，使得層間的抗剪能力大大提高（對比試驗顯示，較粘層油工藝來說，抗剪強度提高3倍以上）。層間黏結(jié)狀況見圖2。
傳統(tǒng)黏層油施工工藝 就地?zé)嵩偕に?br />
層間界面為滑動狀態(tài) 層間界面為連續(xù)狀態(tài) 2.3縱向接縫為熱接縫 就地?zé)嵩偕に嚳v向接縫全部為熱接縫，保證接縫不滲水，降低因水損害導(dǎo)致瀝青剝落等因素造成混合料強度降低的可能性；也不會造成由于地表水下滲而引起的基層松散損壞。2.4充分利用使用階段的荷載對路面的壓密作用 由于車輛荷載的作用對路面進(jìn)行了二次壓密，路面車轍波谷的實際空隙率要比波峰低1%～2%，這充分說明，發(fā)生車轍的路面波谷處更密實。熱再生施工時可以減少對這部分的擾動，保證波谷處的密實度。 2.5充分利用瀝青老化后的性能變化 瀝青老化后會有一些性能的變化，比如黏度升高、軟化點升高，這些性能的變化對提高混合料的抗車轍能力都是非常有益的。 對路表老化瀝青的性能進(jìn)行恢復(fù)，消除表面的裂縫，減少路表水的下滲。路面老化后會造成路表出現(xiàn)裂縫、松散等病害，對瀝青性能進(jìn)行必要的恢復(fù)，可以消除路表裂縫，提高路面的路用性能，減少路表水下滲造成混合料強度降低的危害。 3. 兩種車轍處治工藝實際使用效果對比 為了檢驗就地?zé)嵩偕に噷囖H的處治效果，我們對采用不同工藝治理車轍的一些道路進(jìn)行定期跟蹤觀測，特別是對一些同時采用過兩種工藝的道路進(jìn)行了觀測分析 具體分析結(jié)果如下。 3.1濟南市市政道路車轍治理效果 濟南市某市政道路自2004年道路拓寬后，至今未進(jìn)行大修，由于修建時施工材料、工序控制嚴(yán)格，目前路面整體情況較好，但是幾乎每個交叉口都出現(xiàn)嚴(yán)重車轍，最大處達(dá)8.5cm。見圖3。
圖3 濟南市政交叉口嚴(yán)重車轍 市政道路交叉口車流量很大，公交車輛頻繁剎車、慢速等是造成車轍的主要因素，且該市公交采用BRT公交，車輛長、載重大，在公交車道特別是交叉口前頻繁剎車、制動，對瀝青路面產(chǎn)生極大的剪切應(yīng)力，從而加劇了瀝青路面車轍的產(chǎn)生。在進(jìn)行整體熱再生施工前，考慮到施工部分路段車轍較大，為了保證施工質(zhì)量，熱再生時進(jìn)行兩次施工，其中第一次為在波谷處填充粗粒徑混合料，是通過對路面加熱、耙松后使用RM6000將粗粒徑混合料添加至波谷處，其后進(jìn)行壓實，碾壓時不需要收光，之后，再次進(jìn)行全線施工，根據(jù)路面情況添加一定用量的新瀝青混合料。
圖5 紅綠燈前施工后路面情況 3.2 北京通州區(qū)某市政道路車轍治理工程
北京市通州區(qū)某市政道路于2006年建成通車，施工后隨著交通量的增加，路面出現(xiàn)車轍，公交車站附近路面及紅綠燈前路面車轍尤為嚴(yán)重，經(jīng)多次采用傳統(tǒng)工藝處理，但效果不夠理想，車轍依然復(fù)發(fā)。 3.3河南省漯平高速公路車轍治理
河南省漯平高速公路是南京—洛陽高速公路的重要組成部分，由于平頂山的煤要外運，通車僅1年在平漯方向就出現(xiàn)了嚴(yán)重的車轍，其中匝道車轍最大深度達(dá)11cm，主線車轍深度達(dá)4cm。
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