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1、沥青混凝土路面车辙防治施工技术浅析牛立峰(中铁十二局集团第一工程有限公司山西临汾041000)摘要通过近年来所参加的沥青混凝土路面施工,根据施工后沥青混凝土路面的使用性能和总体评价分析对沥青混凝土路面病害—车辙的形成和防治做以简要分析,为沥青混凝土路面施工提供技术参考。关键词沥青路面施工车辙防治基层沥青路面上,其外形主要表现为路面下凹。1引言车辙是指在渠化交通的道路上,在行车荷载的反复作用下,路面发生大的不可恢复的永久变形。由于沥青路面的车辙主要发生在高温季节,所以车辙被认为是高温稳定性问题。车辙的产生不仅影响路面的平整度,导致行
2、车舒适性降低;较大车辙的路段,车辆变向难以控制,且雨天时路面排水不畅,车辆易于发生漂滑而影响高速行车安全;另外,经过车轮反复碾压,在车辙底部和上部的边缘位置产生集中应力,致使路面产生纵向裂缝,造成雨水等渗入下面层及基层、造成基层水损坏时公路服务质量下降,增加维修成本。如右图所示车辙深到几乎将车轮“埋住”。2车辙类型各国学者在对出现车辙路面的纵、横断面进行了大量的理论分析和试验研究并提出,交通压密、磨耗、面层材料强度低、基层(路基)强度不足和水损害等原因都可能引起的永久变形而形成各种类型车辙,但归结起来车辙的主要类型分为结构性车辙、
3、失稳性车辙、磨耗性车辙和压密型车辙四类(见图1);而磨耗性车辙和压密型车辙一般在讨论车辙时,多不做考虑。2.1结构性车辙这类车辙是由于路面结构(路基或基层)强度不足,在交通荷载的反复作用下,由于变形不断积累而形成的整体永久变形。这类车辙主要发生在柔性图1车辙的主要类型美国一些学者在近年来使用ABAQUS软件和非线性材料模型应用有限元技术对典型结构的沥青路面车辙进行大量分析,提出热拌沥青混合料路面出现的车辙,按其成因划分为五类,笔者认为这五类也属于结构性车辙的范畴;(1)面层材料破坏性车辙(2)基层材料破坏性车辙(3)底基层材料破坏
4、性车辙(4)路基破坏车辙(5)路基膨胀性车辙。路基膨胀包括冻胀以及地基土壤膨胀。收稿日期:2008202222铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2008(增)256·铁道/道路·2.2失稳型车辙这类车辙主要发生在半刚性或刚性基层沥青路面上,其车辙形成主要源于沥青面层,由于沥青面层混合料的抗剪强度不足和高温稳定性不足,在反复交通荷载形成的剪应力作用下,路面层材料失稳而产生压缩和剪切流动;此类车辙的外观特点是路面面层(或下卧层内的)沥青混合料发生逐渐向下和横向蠕变位移即在轮迹带的沥青面层在下凹的同时
5、,两侧伴随隆起,二者组合起来构成的车辙。这类车辙主要是当经碾压的路面材料的强度不足以抵抗交通荷载作用于它上面的应力、特别是重载车辆高频率通过,路面反复承受高频重载时,极易产生此类车辙;因此这类车辙也可称之为材料性车辙。此外,在高速公路进、出口,收费站或一般公路的交叉口等减速或缓行区,这类车辙也较为严重。因为这些地区车速低,交通荷载对路面的作用时间较长,易于引起路面材料失稳,导致产生横向位移和永久变形。2.3磨耗性型车辙这类车辙主要是在交通车辆轮胎(埋钉轮胎已禁用)和环境条件的综合作用下,路面遭受磨损,且面层内集料颗粒逐渐脱落而形成
6、的;在冬季路面铺撒防滑料(如砂)或车辆使用防滑链时,磨损性车辙会逐渐加速发展。不过这类车辙在现代高速公路出现的机率较小,因此在这里不做讨论。2.4压密性车辙这类车辙是一种非正常性车辙,主要是因为道路施工时没有很充分的压实,或是片面追求平整度,在降低温度后碾压,造成压实度不足,致使通车后的第一个高温季节混合料被继续压密产生变形,使得平整度迅速下降,进而形成明显的车辙。在这样的路段上,沥青面层只有在交通车辆的反复荷载作用下,孔隙率不断减小,待到极限的残余孔隙率后才趋于稳定。这类车辙的特点是只有轮迹带下凹,呈“U”字形或“W”字形,但两
7、侧没有隆起,而在车道线附近,即车轮作用次数较少的部位变形很小或保持原状。只要路基和基层坚固,尤其是近年来我国高速公路多采用刚性和半刚性基层,而刚性和半刚性基层又具有较大的刚度。因此沥青路面的车辙一般出现在HMA(热拌沥青混合料)层130mm范围内,也就是说绝大多数车辙局限于沥青混凝土结构层内。其产生的原因是HMA层材料因交通荷载而被压密(体积减少,密度增加)和产生剪切变形(体积不变,位置转移),经过大量的实验和分析研究表明,剪切变形是形成车辙的主要原因,而材料在剪应力的作用下只是发生塑性流动,其体积并不变化。进一步研究表明,沥青混
8、凝土面层的最大变形区是最靠近荷载承受面的区域即面层附近,越深变形逐渐减少。这是因为车辙主要是材料塑性位移引起的,离面层越深,抗塑性位移的阻力越大而且剪切应力越小。沥青面层内的塑性变形超过某极限值时,便不再会随着沥青面层厚度的增加而增大。实例实验证明
