超载车辆对高速公路沥青路面破坏原因的分析及对策

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1、超载车辆对高速公路沥青路面破坏原因的分析及对策摘要：过量超载的车辆是造成高速公路沥青路面开裂、凹陷、唧泥、使用寿命骤减的主要原因。以厦漳高速公路厦门路段为例，对该路段沥青路面进行路况调查、钻芯取样试验、实际交通量分析、路面各层弯拉应力、剪应力验算，并提出修补方案以及防止损坏的措施。关键词：超载；高速公路；路面；损坏；分析厦漳高速公路于1997年12月建成通车，使用一年后部分路段发现路面出现开裂现象，为此，1999年5月至2000年4月对损坏的情况进行了全面的检查、钻芯取样观察、弯沉测定、理论分析计算和修补方法的探索。认为造成路面局部

2、开裂、凹陷、唧泥的原因主要来源于运输煤炭、水泥的车辆过量超载（载重5t车装运13t～18t），使沥青路面所承受的剪应力过大而破坏。1　厦漳高速公路路面设计情况厦漳高速公路路面设计交通量，依据1993年OD调查结果推算，竣工第一年的标准轴载BZZ－100型日平均当量轴次为1300次?日，交通量增长率为9．8％，使用年限15年，一个车道累计当量轴次为742万轴次，设计容许弯沉值Lr＝0．359mm。路面设计以交通部JTJ014—86《公路柔性路面设计规范》的有关规定为依据。沥青路面结构从下到上为：20cm厚水泥石灰综合稳定土基层，33c

3、m厚5％水泥稳定碎石基层，1cm沥青表处下封层，6cmAC－25Ⅱ下面层，4cmAC－16Ⅰ中面层，4cm多碎石SAC－16抗滑表面。2　路况调查结果厦门至漳州（称下行线）通车一年半来，路况基本保持完好，裂缝很少。而漳州至厦门（称上行线）部分路段出现横向裂缝、网状裂缝、局部出现车辙和凹陷、唧泥。病害的主要特征：横向裂缝集中在行车道，一般没有伸入超车道；纵向裂缝主要集中在行车道，以及超车道右侧附近；网状裂缝主要集中在行车道及超车道右划线附近区域，呈现细小分布较广；主车道局部路段有较明显车辙和凹陷。主车道这种车辙是由于行车荷载作用、路表

4、开裂后的渗水引起的不可恢复的永久变形，而不是常见的高温引起的车辙。凹陷、唧泥是在车辙的位置，经荷载反复作用，雨水浸入造成。从路况调查表明：因上行线和下行线车辆载重的差异，行车一年半后的路况不同，病害状况也不同。从而同一断面或同一地段下行线没有横向、纵向裂缝，上行线有横向、纵向裂缝的情况分析，可以排除因路基不均匀沉陷，半刚性基层裂缝往上反射的可能性。3　钻芯取样试验结果厦门高速公路有限公司委托长沙交通学院交通设计研究所（以下称长沙交研所）对出现病害的路段进行钻芯取样观察和芯样试验。长沙交研所对上行线网裂和凹陷部位的钻芯试样10个，停车

5、道和路面完好部位的钻芯样4个，开裂处钻芯样2个，并同时对严重凹陷的挖孔进行了观察。3．1　对芯样和挖孔观测（1）网裂和凹陷的部位钻取的芯样，表面层和中面层层间粘接良好，中面层与底面层易分开；底面层AC－25－Ⅱ混合料水损害严重，中面层与底面层之间几乎已没有沥青；半刚性基层表层的1cm～2cm有软化现象；（2）凹陷严重部位挖开观察，33cm分二次摊铺的半刚性基层，上层16cm已完全松散，下层17cm完好。这是面层开裂后地表水渗入半刚性基层表面并在行车冲击作用下引起的；（3）紧急停车道和路面完好部位钻孔表明半刚性基层板结良好。3．2　芯

6、样实测孔隙率及抽提筛分试验（1）表面层混合料在紧急停车道上钻孔试件孔隙率明显比行车道上大；（2）中面层混合料空隙率对比表明，紧急停车道和行车道混合料差异不太显著，但有明显追密趋势；（3）抽提筛分试验表明，混合料级配均未发现任何异常，而其中一组油石比较低，是由于面层开裂，地表水渗透、冲刷及车载冲击作用，使部分集料表面的沥青被水剥落，唧泥时带走，使得下面层AC－25－Ⅱ混合料油石比偏底。在停车道和完好路面钻芯样试验，证实油石比正常，未发现明显异常。从上述取芯试验调查分析，各面层混合料配合比设计、施工配合比控制及现场压实情况基本正常，可以

7、排除因施工质量造成路面损坏的疑问。4　标准轴载计算及分析4．1　交通量调查和分析根据收费车辆流量分析。2000年4月和5月二个月通过该路段日平均交通量一类车（载重2500kg以下）4875辆次；二类车（载重2500kg～7000kg）5940辆次；三类车（载重7000kg～15000kg）1248辆次；四类车（载重15000kg～20000kg）615辆次。经现场对超载车辆调查，超载的主要是二类车，且二类车以东风牌超载居多，核定载重5000kg，一般都载重10000kg至15000kg，甚至18000kg。夜间超载比率高，上行线占重

8、载车80％，下行线占重载车10％。本文分析时，设定三类车按黄河JN－150标准载重换算，四类车按日野ZM440标准载重换算，二类车按东风EQ140换算，按上行线60％重载，40％空载，其中重载车30％按标准载荷，40％载荷10000k