80年代开始高速公路的起步到高速公路的大规模建设

80年代开始高速公路的起步到高速公路的大规模建设，我国的高速公路已经走过了30年的发展历程。

截至2012年底，随着我国国、省干道的进一步完善，高速公路达8.5万公里，公路总里程已然位居世界第二位。

一个干支衔接、布局合理、四通八达的全国公路网已初步形成。

以广西为例，“十一五”期间新增高速公路里程超过1600公里。

到2010年底，广西高速公路突破3000公里，高速公路通车里程比“十五”末翻一番。

基本实现高速公路连接各市、连通周边省和出海、出边、出国的网络化目标，形成东部沿海省区“西进”和云南、贵州、四川、重庆等西南省市“东出”必经的高速公路网。

在已建成（或在建）的高速公路中，沥青路面以其良好的性能倍受青睐，在以高速公路为代表的高等级公路路面中得到了广泛的应用。

但是，方便快捷的运输方式，使得交通量迅猛增长，并大大超出了原设计交通量，而且车辆重载、超载严重，使一些高速公路在建成通车1~3年甚至更短的时间内就出现了车辙、开裂、泛油、坑槽等严重的早期病害[1]。

因此，虽然高等级公路沥青路面的设计寿命为15年，但多数沥青路面在运营后短的2～3年，长的8～10年就需要进行大面积的维修和改造。

公路部门今后的工作重点逐渐从“以建为主”转向“建养并重”，高速公路也将进入大规模维护期，并将持续很长时间。

在诸多需要养护维修的病害中，交通荷载下沥青混合料流动失稳造成的车辙是的主要形式[2]，路面的养护维修有很大一部分与车辙密切有关。

而在我国，不管属于热区的南方还是属于寒区的北方，从西部地区到东部沿海，车辙在我国高速公路中普遍存在，尤其是像广西这样的亚热带气候区，年平均气温21.1℃，在高温和交通荷载作用下，特别容易形成各种各样的车辙。

路面出现车辙以后，路面结构整体强度降低，平整度下降，影响道路服务质量，不能保证汽车正常行驶，成为其他病害的诱发源[3]。

路面车辙必须及时地加以修复，这样才能保证其正常的使用品质并使其发挥最大的经济效益和社会效益。

因此如何对路面车辙进行快速、高效、经济的修复，这就给我们提出了从材料、设备到工艺的养护维修技术新课题。

本项目以广西坛洛~百色高速公路的车辙修复工程为依托，通过调查所在地区的地理环境、气候条件和车辙状况，针对南方高温多雨地区的气候特点，分析出现车辙的主要原因，研究开发适合于广西地区的车辙修补技术，形成整套适合
广西地区的车辙修复技术体系。

通过本项目的研究，将切实解决长期困扰业界同仁的路面车辙修复技术难题，使高速公路真正快速、舒适和安全。

通过项目试验工程的修筑及应用，对促使交通行业技术升级也具有重要意义
沥青路面车辙为路面工程研究的热点，国内外对沥青混合料的车辙已进行了大量的研究，目前已发展到利用粘弹（塑）性力学理论、损伤力学理论和数值模拟技术来进行混合料车辙研究的阶段。

如国外Monismith从剪切角度研究车辙机理，并提出了一种预估车辙的剪应变方法[6]；A.Wijerathe等利用三轴蠕变试验得到的统计公式，用粘弹性非线性分析方法预估了沥青路面的车辙[7]；JianFeng Hua 利用有限元软件进行车辙预估，建立了可用于路面车辙分析的粘弹性有限元分析方法与分析模型[8]。

国内彭妙娟利用粘弹性理论进行了沥青路面的非线性力学分析和车辙预估，对沥青路面车辙预估、控制和防治进行了一系列研究[9]；许志鸿等利用对沥青路面结构计算中得到的弹性解进行Laplace变换和反演，总结出沥青路面车辙的理论计算方法[10]；韦冉研究了半刚性基层沥青路面的车辙，建立了基于修正的Burgers模型的车辙有限元分析方法[11]；张登良等通过试验对高等级道路沥青路面车辙进行了研究，以粘弹性层状体系理论和流变学模型分析为基础，结合沥青混合料的变形特性，提出了包括层减薄量和侧向隆起高度的车辙深度预估方程[12]；张久鹏等以粘弹塑性理论为基础，分析了沥青路面车辙的发展规律，建立了基于车辙等效的轴载换算方法[13]。

这些研究从不同的试验方法和研究目的出发，或建立不同的沥青混合料粘弹（塑）本构关系，或开展车辙的数值模拟分析，或分析了沥青路面的车辙形成机理及其影响因素，在不同程度上加深了对车辙的认识。

一般认为，沥青路面的车辙由车轮反复碾压形成，它起因于沥青混合料的粘滞流动、土基的变形，包括一定程度的压实作用和材料磨耗。

沥青混凝土路面开放交通之后，在行车荷载反复作用下，车辙的形成可分为三个阶段[14]：
⑴开始阶段的压密过程：经碾压，高温下处于半流动状态的沥青及沥青与矿粉组成的胶浆被挤进矿料之间，同时集料被强力排列成具有一定骨架的结构。

碾压完毕交付使用后，此压密过程还会进一步发展。

⑵沥青混合料的流动：高温下的沥青混合料成为以粘性为主的半固体，在轮胎荷载作用下，沥青及沥青胶浆便开始流动，路面受载处被压缩而变形。

⑶矿质骨料的重排及矿质骨架的破坏：高温下处于半固态的沥青混合料，由于沥青及沥青胶浆在荷载作用下首先流动，混合料中粗、细集料组成的骨架在荷载直接作用下，沿矿料间接触面滑动，促使沥青及胶浆向富集区流动，以至流向混合料自由面。

由此可见，车辙形成的最初原因是压密及沥青高温下的流动，最后导致骨架的失稳，从本质上讲就是沥青混合料的结构特征发生了变化。

因此，国内外均从沥青混合料组成设计和材料角度保证沥青混合料的抗永久变形能力，如采用改性沥青、调整集料级配、局部修正设计指标，但是这些措施并没有从根本上解决沥青路面车辙病害，沥青路面的车辙依然严重。

影响沥青路面车辙的主要因素归纳为内在因素和外部条件[15]。

内在因素主要反映在沥青混合料本身的质量上，而外部条件则主要包括气候和交通条件。

针对我国高速公路上高温、重载的情况，需要仔细研究沥青路面在这种恶劣条件下的性质。

①沥青混合料的影响
沥青混合料是影响车辙的内在因素。

沥青路面车辙主要是由于混合料的塑性剪切变形不断累积而形成，因而提高沥青混合料的抗剪强度是防治车辙最有效的途径。

根据莫尔－库仑定理，沥青混合料抗剪强度取决于矿料之间的内摩擦力和沥青与矿料之间的粘结力[16]。

矿料间的内摩擦力主要来源于矿料的嵌挤锁结作用，受集料的级配、颗粒形状、表面特性等因素的影响。

对于矿料一般要求其颗粒形状接近立方体，表面粗糙，同时限制扁平长条颗粒的含量，采用间断级配形成骨架结构。

沥青与矿料之间的粘结力主要和沥青粘度及用量、沥青与矿料的相互作用、填料种类和粉胶比等因素有关。

为了提高沥青与矿料之间的粘结力，一般采用粘度大、感温性好的改性沥青，合理控制沥青用量，保证合适的沥青膜厚度，采用碱性石料提高沥青与矿料的粘结作用，必要时添加抗剥落剂，以及适当增大粉胶比等。

②路面结构类型和沥青面层厚度的影响
沥青路面的抗车辙能力除了受面层材料及其性能影响外，还与基层类型以及沥青路面厚度等因素有关。

基层类型与车辙的关系较为复杂。

一方面，当基层为刚性或半刚性材料时，车辙总量的90％来自沥青混合料面层本身，由基层所产
生的车辙变形所占比例很小；另一方面，对于柔性基层，如级配碎石基层或沥青稳定基层，基层因素也是路面车辙形成的一个重要原因。

另外，沥青路面厚度与车辙的关系也很复杂，同样的材料在不同的路面结构厚度组合中会表现出不同的性质[17]。

③气候、交通条件的影响
气候条件主要包括太阳辐射、气温、风速、降雨量和蒸发量等，其中太阳辐射和大气温度是决定路面结构层内温度状况的两个主要因素，而温度主要影响沥青混合料的劲度和强度[18]。

在高温季节，沥青混合料的劲度会急剧下降，抗剪切变形能力明显减弱。

在40～60℃范围内，沥青混合料的温度上升5℃，其变形将增加2倍[19]。

交通条件主要是指车辆荷载、轮胎气压、行车速度、车流渠化、交通分布等。

荷载对沥青路面车辙的影响是不言而喻的，特别是重载车、超载车将大大加快沥青路面车辙的发展。

通常，轮胎气压是适应车辆荷载的，荷载越大则轮胎气压越高，例如轮胎气压从524kPa增加到965kPa，相当于增加89kN的轴重，因此增加轮胎气压对沥青路面车辙的影响与荷载的影响是一致的[20]。

行车速度的影响主要反映在荷载的持续时间上，车辆行车速度越慢，荷载作用时间越长，相同交通量所引起的路面车辙越大。

荷载分布的随机性也影响车辙的形成，总的来说车道越宽，该宽度所受到的车辆作用频率越小，相对而言该横断面上各点受到的荷载作用次数越小，可能产生的车辙深度就越小。

沥青路面的维修养护主要分为：①预防性养护；②路面修复(矫正)性养护；
③路面翻修；④路面重建。

根据车辙病害的类型和破坏层次，需采用不同的维修方法。

路面翻修和重建主要是针对路面的损坏已发展到路面的大部分面积，或由于损坏没有及时进行翻修、补强而发展为路面各结构层的全面性、结构性的破坏。

目前沥青路面车辙维修的方法主要包括铣刨填补加铺法、铣刨再生加铺法、微表处填补法和薄层罩面法。

这些方法在施工难度、经济性、适用性、使用效果等方面都存在显著差异。

车辙维修前分析车辙发展的规律、车辙的成因、车辙的影响因素以及投资成本，采用的维修方案等环节至关重要[21]。

结合课题研究内容，简述以下三种方法。