沥青路面车辙研究综述

沥青路面车辙研究综述

1引言

沥青路面车辙问题是当前沥青路面病害中较为突出的问题之一，大大减少了道路的使用寿命，对于行车的舒适性与安全性有严重的影响。车辙的出现会导致行车轨迹处的沥青层厚度减薄，降低了沥青路面整体的结构强度，极易引起其他病害。在雨雪等恶劣天气时，车辙内极易残留大量雨水，对于沥青路面的抗滑性能有一定的影响，甚至会引起车辆漂移，严重影响车辆的行车稳定性。

相关资料显示，在我国的许多高速公路沥青路面并不能达到设计所要求的使用性能和设计服务年限。由于车辆超载、载重车辆的增加、高温的影响，车辙病害问题极为突出，且病害问题出现的时间大多为道路建成早期，各个级别的沥青道路都存在或多或少的车辙病害问题，造成的经济损失巨大。据不完全统计，我国的高等级路面维护原因中，车辙病害问题占据高达80%以上，由此可见沥青车辙病害问题的严重性。

国内外为消除车辙病害问题，在设计时便使用了大量的对于车辙有明显改善作用的改性沥青和沥青玛蹄脂（SMA）混合料，并且每年投入大量的资源维护、修复沥青路面。但是，沥青路面车辙病害问题并没有得到有效的解决，在道路拥挤和高温的地区，沥青路面车辙问题越来越严重。

因此，在我国，沥青路面车辙已成为一个问题被广大科研和设计单位普遍关注。同时，粘弹性沥青混合料所固有的影响因素的复杂多样性，使得沥青混合料抗车辙性能的研究具有非常重要的意义。本文从多个角度分析了沥青路面车辙的形成机理和影响因素，并总结了目前的沥青路面车辙的检测和预估方法。

2沥青路面车辙介绍

2.1沥青路面车辙分类

车辙是一种常见的由于交通荷载反复作用导致的道路各结构层在垂直方向上

产生的永久变形病害。各结构层由于不同原因，在受到荷载作用力时会产生不同

程度的变形，根据不同的原因可以将车辙分为四大类：结构型车辙、失稳型车辙、压密型车辙、磨耗型车辙。

（1）结构型车辙：是由于道路的应力荷载传递能力不足，不能及时将应力

荷载传递到基层减弱应力影响从而在表层和基层形成的的车辙。这类车辙通常表

现为变形范围宽，车辙两侧无明显隆起现象，横截面多为凹形。结构型车辙的出

现主要有以下几个原因：a.道路路基压实度不足，在道路运营时受到行车荷载作

用道路进一步被压实;b.道路基层粒料嵌挤效果不好；c.沥青面层在施工时温度

不够，在低温摊铺时面层的压实度不够。

（2）失稳型车辙：当沥青混合料的抗剪强度低于交通荷载产生的剪切应力时，在局部剪切流动变形连续作用于面层从而产生车辙。这类车辙是沥青混合料

的高温稳定性较差引起的，特征多为行车轨迹两侧局部隆起。失稳型车辙由于道

路基础种类不同可细分为三类：表面不稳定型、基准面不稳定型、路面不稳定型。

（3）压密型车辙：在道路施工阶段由于压实工作不够细致，没有达到预期

程度，使得沥青混合料的孔隙率变大，操作阶段结构层变薄，以致产生车辙。这

类车辙主要表现为行车轨迹两侧只有凹面没有隆起。

（4）磨耗型车辙：这类车辙与以上三种车辙的形成原因不同的是并非设计

与施工失误导致，而是由于自然环境长期影响和大量行车荷载下，车轮与路面结

构反复磨损形成的车辙。

2.2路面车辙的危害

沥青混凝土路面车辙对于行车的舒适性和安全性影响较大，主要分为以下四

个方面：（1）在雨天车辙内易积水，车辆高速行驶时危及行车安全；（2）车辆

在超超车或者换道时，车辙容易使得车辆失控影响行车安全；（3）道路整体上

变形严重，路面不平整会使行车产生颠簸感，影响行车的舒适性。（4）路面结

构层变薄，这间接导致沥青路面整体强度，容易产生其他病害问题，减少道路使

用寿命。

3沥青路面车辙影响因素

影响沥青路面车辙的因素可分为两大类：第一类是内部因素，主要包括道路

骨架的材质、沥青性能、沥青混合料级配和密度等。第二类是外部因素，主要包

括交通条件和气候条件。

3.1 交通条件和温度的影响

3.1.1 行车荷载

使用车辙预估公式研究超载车辆对沥青路面车辙产生的影响，预估数据表明，超载对沥青路面车辙有较大的影响，超重车辆载重越大，车辙的深度就越大。

表2 不同比例超重车作用下的车辙

应力（MPa）超重车比例（%）车辙（cm）

0.70 1.456

0.820 1.818

30 1.923

0.920 2.486

30 2.697

1.020 3.452

30 3.741

2.26207.263

307.876

3.1.2交通渠化程度

渠化交通与混合交通对沥青路面车辙的产生有一定影响，，在混合交通道路上荷载作用面宽阔，应力作用被分散，产生的车辙量较少。而在渠化交通中，荷载作用面较小，应力作用分散不及时，容易产生车辙。

表3 40℃条件下不同交通组织形式扯着深度（mm）

荷载次数

48000116000159000

荷载大小

交通组

织形式

70KN3710混合交

通

100KN4911

渠化交

通

70KN41314

100KN61517

3.1.3 荷载作用时间

在重载并且交通量大的交叉路口、收费站等地点更容易出现车辙，在这些地

点车辆行驶速度缓慢，车辆荷载对道路的作用时间增加，路面承受的水平力提高，沥青路面各结构层在水平力作用下发生推移，逐渐产生车辙。

表4 高速公路坡度与货车速度关系调查表

纵坡（%）23456

货车运行速度

（km/h）

6864585245

相应设计速度范围（km/h）

12

12

10

0-120

90

-100

80

-90

3.2 路面材料

3.2.1 沥青材料对车辙的影响

沥青材料的粘度和软化点对沥青抗车辙性能有着明显作用，粘度越大，软化点越高，沥青混合料的高温稳定性就越好，抵抗车辙能力也越好。沥青的含蜡量较高的话，同样会引起沥青车辙的产生。