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摘 要：随着社会经济的发展，重载超载车辆的增多和高压轮胎的使用，使得SMA沥青路面的车辙病害越来越严重，并成为沥青路面高温时发生的最主要的病害之一。本文对面层进行总体研究，分析目前国内公路沥青路面车辙形成原因和防治措施。
关键词：公路工程；沥青路面；车辙
随着社会的发展，日益增长的交通量、车辆重载化及大型车比例的不断增加，对SMA路面的要求越来越高。如何提高SMA路面的耐久性能已经成为广大公路工作者的重要研究课题。
一、车辙病害形式
沥青是种典型的流变材料，强度和劲度模量随着温度的升高而降低，所以夏季高温时SMA路面在重交通的重复作用下，路面上沿行车轮迹产生纵向带状凹槽，深度在1.5cm以上两侧鼓起的病害叫做“车辙”。从外观看，车辙表现为在行车荷载的反复作用下，车轮行迹处比旁边明显凹陷或沥青面层压缩变形的现象。目前我国公路的车辙主要有3类：压密性车辙、磨损性车辙、失稳性车辙。
1、压密性车辙
压密性车辙是指由于路面结构自身发生变形，作用于面层的车辆荷载经过传递扩散，对路面的各结构层产生了二次压实，使得面层以下包括基层在内的各结构层发生了永久性的变形，又称结构性车辙。此类车辙的宽度较大，兩侧没有隆起现象，横断面成浅盆状的U字型（凹型）。目前此类车辙在我国发生的情况越来越少，不是我国沥青路面车辙现象形成的主要原因。
2、磨损性车辙
磨损性车辙是指沥青路面结构表层在车轮磨损和自然环境作用下持续不断损耗行成的。磨损性车辙主要与沥青混合料的耐磨性有关，车辙的深度较浅，一般在5mm以内，情况较为少见，属正常现象，不需要处理，不是我国沥青路面车辙的主要形成原因。
3、失稳性车辙
失稳性车辙是指由于沥青路面结构层在车轮荷载的反复作用下，面层内部的剪应力大于混合料的抗剪强度时，轮迹带内的材料产生侧向剪切流动的横向位移而形成。通常发生在轮迹处，一般都有两侧沥青混合料鼓起现象，车辙断面成W型，易发生在车速慢、横向应力大的上坡路段。
二、车辙成因分析
通过对施工现场调查并进行面层取芯和切割取样分析，综合室内试验结果分析得出车辙产生的原因，总体来说车辙产生的因素可分为外因和内因两个方面：
1、 外部因素
外部因素主要有以下几个方面：荷载、温度、车流量、路面坡度等，其中影响最大、最普遍的因素是荷载和温度。
（1） 荷载对车辙的影响：车辙产生的主要原因之一是在车轮水平和竖向荷载作用下，沥青面层内产生剪应力，使沥青混合料产生剪切变形。长期受到此种荷载作用，混合料的变形不可恢复，就形成了车辙。随着轴载的增加，剪应力高值的分布范围由上面层向中面层转移，使产生的车辙深度增加，中面层更容易产生失稳性车辙。国内公路的交通构成中，重荷载汽车数量较多，且行车速度慢，就要求SMA路面要有较强的抗车辙能力，特别是长大纵坡上坡路段对SMA路面的抗车辙能力。
（2） 温度对车辙的影响：路面车辙的发展过程实际上是沥青混合料在高温和重载下的蠕变过程，高温有明显的影响。没有高温，即使在超重载的交通情况下，车辙也难以产生。研究发现，公路车辙的产生一般在每年的7、8月份，尤其是连续出现高温天气时。路面表层下4-9cm处的温度最高，这个区域正好位于中面层。沥青混合料的导热系数较小，表面高温很容易与大气发生热交换，内部的热量却不能很快的释放出去，内部持续的高温时间越长，沥青的粘聚力越容易降低，导致抗剪强度降低容易出现车辙。在我国，同样是高温天气，南方比北方出现车辙的几率要小，原因就是南方高温天气时的雨水较多，对沥青路面起到了降温散热的作用。
2、内部因素
（1）设计因素：SMA路面发生车辙严重的路段一般是陡坡路段，特别是行驶重载和超载车辆的情况下，往往容易产生严重的车辙。超载、重载货车在上坡路段的时速一般不超过20km/h，沥青材料长时间承受荷载与高温条件是等效的，且时间是累积的，即以20km/h的速度行驶产生的形变相当于以80km/h速度行驶4遍所产生的变形。所以，对SMA这样粘度比较大的改性沥青来说，纵坡越大，出了因应力增加和作用深度加深而增加车辙外，还会因为行车速度慢和应力作用时间长而更容易加重车辙。因此，用于长上坡路段的沥青混合料应具有较强的抗车辙能力，但在设计时并没有对此做出特殊的处理。
（2）材料因素：①沥青材料性质的影响：优质沥青的使用提高了路面的使用性能。SBS改性沥青和70号沥青混合料进行了车辙的室内试验对比，采用级配类型为AC-20，设计方法采用GTM设计，结果可以看出，改性沥青的粘度大于普通沥青粘度，并且改性沥青混合料的抗车辙能力明显高于普通沥青混合料。②中面层沥青混合料级配的影响：SMA中面层的主要功能是考虑封水性能，其次才是抗高温车辙性能，因此大多采用F型结构。但是F型级配属于细密型级配，内摩阻力小，抗高温车辙性能差。目前沥青路面面层的各合成级配均在中值附近，但缺陷是细料偏多，粗料偏少，混合料的内摩擦角及强度较低，形成的骨架是悬浮式结构，强度以沥青的粘结力为主，无法使集料间形成有效的密实型骨架，导致沥青混合料抗车辙能力差。
（3）施工因素：施工质量也是造成路面车辙病害的主要原因之一，存在的主要问题有：①材料把关不严，粗集料质量不高，压碎值达不到要求，既影响SMA路面的耐久性，也增加产生车辙的几率。②混合料离析严重，造成级配偏差，产生软弱的混合料。③施工现场组织差，造成碾压温度过低或不及时、漏压，导致路面压实不足。④层间结合处理不当，基层与面层间没有透层油渗入的痕迹说明两者之间的粘结强度很低，或者错误的增加了粘层油的撒布量是多余的粘层在高温时形成滑动层。
三、车辙防治技术
1、优化沥青混合料级配
由于沥青路面剪应力变形主要发生在中面层，因此优化选择中面层的级配非常重要。从抗车辙的角度考虑，粗集配混合料的抗车辙性能要比细级配的好。各层沥青混合料采用骨架密实结构，上、中面层采用机制砂，同时控制机制砂的粉尘含量不超过10%。
2、提高原材料质量管理
（1）采用坚硬、表面微观粗糙度大、棱角性好、与沥青黏附性强的粗、细集料，中、上面层集料水洗，并且针片状和软石含量不超过10%。
（2）加强集料的存放管理：集料存放在坚硬、清洁的场地；机制砂存放处有雨棚和遮雨的篷布；不同规格的集料用隔墙分开；控制集料堆放的高度。
（3）采用针入度低、软化点高、含腊量低的高黏度沥青。
（4）禁止使用回收粉。
3、施工质量控制
（1）确保结构层之间的结合：在半刚性基层上采用热沥青同步碎石作下封层 ，沥青层之间必须洒粘层油。
（2）加强压实管理：加强碾压、避免离析，确保压实度。初压温度不低于160°，选用大吨位双钢轮振动压路机。如果产生推拥现象，说明粗集料没有充分嵌挤好，或者嵌挤作用没有充分发挥。碾压时压路机尽量少洒水，避免沥青表面温度下降过快。施工期间确保SMA路面不泛油。
4、对长陡坡路段进行特殊设计
对纵坡大于2.5%、坡长大于500 m的路段，其路面结构必须进行特殊设计。
5、在沥青混合料中添加抗车辙剂
为了提高沥青混合料本身的抗车辙性能，常在中面层的沥青混合料中添加抗车辙剂，其混合料的动稳定度均能达到6 000次/mm以上。常用的抗车辙剂有法国PR公司生产的PR Plasts，其用量一般为沥青混合料总重量的0.3%。
作者简介：
张国宁（1981-），男，山东临沂人，工程师，主要从事公路工程管理。
关键词：公路工程；沥青路面；车辙
随着社会的发展，日益增长的交通量、车辆重载化及大型车比例的不断增加，对SMA路面的要求越来越高。如何提高SMA路面的耐久性能已经成为广大公路工作者的重要研究课题。
一、车辙病害形式
沥青是种典型的流变材料，强度和劲度模量随着温度的升高而降低，所以夏季高温时SMA路面在重交通的重复作用下，路面上沿行车轮迹产生纵向带状凹槽，深度在1.5cm以上两侧鼓起的病害叫做“车辙”。从外观看，车辙表现为在行车荷载的反复作用下，车轮行迹处比旁边明显凹陷或沥青面层压缩变形的现象。目前我国公路的车辙主要有3类：压密性车辙、磨损性车辙、失稳性车辙。
1、压密性车辙
压密性车辙是指由于路面结构自身发生变形，作用于面层的车辆荷载经过传递扩散，对路面的各结构层产生了二次压实，使得面层以下包括基层在内的各结构层发生了永久性的变形，又称结构性车辙。此类车辙的宽度较大，兩侧没有隆起现象，横断面成浅盆状的U字型（凹型）。目前此类车辙在我国发生的情况越来越少，不是我国沥青路面车辙现象形成的主要原因。
2、磨损性车辙
磨损性车辙是指沥青路面结构表层在车轮磨损和自然环境作用下持续不断损耗行成的。磨损性车辙主要与沥青混合料的耐磨性有关，车辙的深度较浅，一般在5mm以内，情况较为少见，属正常现象，不需要处理，不是我国沥青路面车辙的主要形成原因。
3、失稳性车辙
失稳性车辙是指由于沥青路面结构层在车轮荷载的反复作用下，面层内部的剪应力大于混合料的抗剪强度时，轮迹带内的材料产生侧向剪切流动的横向位移而形成。通常发生在轮迹处，一般都有两侧沥青混合料鼓起现象，车辙断面成W型，易发生在车速慢、横向应力大的上坡路段。
二、车辙成因分析
通过对施工现场调查并进行面层取芯和切割取样分析，综合室内试验结果分析得出车辙产生的原因，总体来说车辙产生的因素可分为外因和内因两个方面：
1、 外部因素
外部因素主要有以下几个方面：荷载、温度、车流量、路面坡度等，其中影响最大、最普遍的因素是荷载和温度。
（1） 荷载对车辙的影响：车辙产生的主要原因之一是在车轮水平和竖向荷载作用下，沥青面层内产生剪应力，使沥青混合料产生剪切变形。长期受到此种荷载作用，混合料的变形不可恢复，就形成了车辙。随着轴载的增加，剪应力高值的分布范围由上面层向中面层转移，使产生的车辙深度增加，中面层更容易产生失稳性车辙。国内公路的交通构成中，重荷载汽车数量较多，且行车速度慢，就要求SMA路面要有较强的抗车辙能力，特别是长大纵坡上坡路段对SMA路面的抗车辙能力。
（2） 温度对车辙的影响：路面车辙的发展过程实际上是沥青混合料在高温和重载下的蠕变过程，高温有明显的影响。没有高温，即使在超重载的交通情况下，车辙也难以产生。研究发现，公路车辙的产生一般在每年的7、8月份，尤其是连续出现高温天气时。路面表层下4-9cm处的温度最高，这个区域正好位于中面层。沥青混合料的导热系数较小，表面高温很容易与大气发生热交换，内部的热量却不能很快的释放出去，内部持续的高温时间越长，沥青的粘聚力越容易降低，导致抗剪强度降低容易出现车辙。在我国，同样是高温天气，南方比北方出现车辙的几率要小，原因就是南方高温天气时的雨水较多，对沥青路面起到了降温散热的作用。
2、内部因素
（1）设计因素：SMA路面发生车辙严重的路段一般是陡坡路段，特别是行驶重载和超载车辆的情况下，往往容易产生严重的车辙。超载、重载货车在上坡路段的时速一般不超过20km/h，沥青材料长时间承受荷载与高温条件是等效的，且时间是累积的，即以20km/h的速度行驶产生的形变相当于以80km/h速度行驶4遍所产生的变形。所以，对SMA这样粘度比较大的改性沥青来说，纵坡越大，出了因应力增加和作用深度加深而增加车辙外，还会因为行车速度慢和应力作用时间长而更容易加重车辙。因此，用于长上坡路段的沥青混合料应具有较强的抗车辙能力，但在设计时并没有对此做出特殊的处理。
（2）材料因素：①沥青材料性质的影响：优质沥青的使用提高了路面的使用性能。SBS改性沥青和70号沥青混合料进行了车辙的室内试验对比，采用级配类型为AC-20，设计方法采用GTM设计，结果可以看出，改性沥青的粘度大于普通沥青粘度，并且改性沥青混合料的抗车辙能力明显高于普通沥青混合料。②中面层沥青混合料级配的影响：SMA中面层的主要功能是考虑封水性能，其次才是抗高温车辙性能，因此大多采用F型结构。但是F型级配属于细密型级配，内摩阻力小，抗高温车辙性能差。目前沥青路面面层的各合成级配均在中值附近，但缺陷是细料偏多，粗料偏少，混合料的内摩擦角及强度较低，形成的骨架是悬浮式结构，强度以沥青的粘结力为主，无法使集料间形成有效的密实型骨架，导致沥青混合料抗车辙能力差。
（3）施工因素：施工质量也是造成路面车辙病害的主要原因之一，存在的主要问题有：①材料把关不严，粗集料质量不高，压碎值达不到要求，既影响SMA路面的耐久性，也增加产生车辙的几率。②混合料离析严重，造成级配偏差，产生软弱的混合料。③施工现场组织差，造成碾压温度过低或不及时、漏压，导致路面压实不足。④层间结合处理不当，基层与面层间没有透层油渗入的痕迹说明两者之间的粘结强度很低，或者错误的增加了粘层油的撒布量是多余的粘层在高温时形成滑动层。
三、车辙防治技术
1、优化沥青混合料级配
由于沥青路面剪应力变形主要发生在中面层，因此优化选择中面层的级配非常重要。从抗车辙的角度考虑，粗集配混合料的抗车辙性能要比细级配的好。各层沥青混合料采用骨架密实结构，上、中面层采用机制砂，同时控制机制砂的粉尘含量不超过10%。
2、提高原材料质量管理
（1）采用坚硬、表面微观粗糙度大、棱角性好、与沥青黏附性强的粗、细集料，中、上面层集料水洗，并且针片状和软石含量不超过10%。
（2）加强集料的存放管理：集料存放在坚硬、清洁的场地；机制砂存放处有雨棚和遮雨的篷布；不同规格的集料用隔墙分开；控制集料堆放的高度。
（3）采用针入度低、软化点高、含腊量低的高黏度沥青。
（4）禁止使用回收粉。
3、施工质量控制
（1）确保结构层之间的结合：在半刚性基层上采用热沥青同步碎石作下封层 ，沥青层之间必须洒粘层油。
（2）加强压实管理：加强碾压、避免离析，确保压实度。初压温度不低于160°，选用大吨位双钢轮振动压路机。如果产生推拥现象，说明粗集料没有充分嵌挤好，或者嵌挤作用没有充分发挥。碾压时压路机尽量少洒水，避免沥青表面温度下降过快。施工期间确保SMA路面不泛油。
4、对长陡坡路段进行特殊设计
对纵坡大于2.5%、坡长大于500 m的路段，其路面结构必须进行特殊设计。
5、在沥青混合料中添加抗车辙剂
为了提高沥青混合料本身的抗车辙性能，常在中面层的沥青混合料中添加抗车辙剂，其混合料的动稳定度均能达到6 000次/mm以上。常用的抗车辙剂有法国PR公司生产的PR Plasts，其用量一般为沥青混合料总重量的0.3%。
作者简介：
张国宁（1981-），男，山东临沂人，工程师，主要从事公路工程管理。