超載車輛對高速公路瀝青路面破壞原因的分析及對策

1、超載車輛對高速公路瀝青路面破壞原因的分析及對策(烏蘭察布市公路工程局，內(nèi)蒙古烏蘭察布012000)摘要：以廈漳高速公路廈門路段為例，對該路段瀝青路面進行路況調(diào)查、鉆芯取樣試驗、實際交通量分析、路面各層彎拉應力、剪應力驗算，并提出修補方案以及防止損壞的措施。關鍵詞：超載；高速公路；路面損壞；瀝青路面中圖分類號：U416.217文獻標識碼：A文章編號：10076921(XX)19011402廈漳高速公路于1997年12月建成通車，使用一年后部傻分路段發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)開裂現(xiàn)軎象，為此，1999年5月至2000年4月對損壞的醢情況進行了全面的檢查、鉆搬芯取樣觀察、彎沉測定、理辯論分析計算和修補方法的探陵索

2、。認為造成路面局部開裂竅、凹陷、唧泥的原因主要來仳源于運輸煤炭、水泥的車輛翥過量超載，使瀝青路面所承鑄受的剪應力過大而破壞。1廈漳高速公路路面設計情況廈漳高速公路路面設膂計交通量，依據(jù)1993年俞OD調(diào)查結果推算，竣工第魂一年的標準軸載BZZ100型日平均當量軸次為1晶300次日，交通量增長恙率為98，使用年限1犰5年，一個車道累計當量軸銼次為742萬軸次，設計容瘰許彎沉值Lr0359堇m(xù)m。路面設計以交通部J弟TJ014-86公路柔性路面設計規(guī)范的有關規(guī)薏定為依據(jù)。1.1瀝青駕路面結構從下到上為20cm厚水泥石灰綜合穩(wěn)定簧土基層，33cm厚5水璦泥穩(wěn)定碎石基層，1cm瀝遙青表處下封層，6cm

3、AC醪25下面層，4cmA裂C16中面層，4cm憨多碎石SAC16抗滑表媒面。1.2路況調(diào)查結锘果廈門至漳州通車一年半來，路況基本保持完好，裂縫很少。而漳州至廈門部諏分路段出現(xiàn)橫向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、局部出現(xiàn)車轍和凹陷菩、唧泥。病害的主要特征：瓷橫向裂縫集中在行車道，一噓般沒有伸入超車道；縱向裂坤縫主要集中在行車道，以及嗜超車道右側附近；網(wǎng)狀裂縫薪主要集中在行車道及超車道右劃線附近區(qū)域，呈現(xiàn)細小哮分布較廣；主車道局部路段游有較明顯車轍和凹陷。主車飯道這種車轍是由于行車荷載鄆作用、路表開裂后的滲水引鎪起的不可恢復的永久變形，娉而不是常見的高溫引起的車轍。凹陷、唧泥是在車轍的襤位置，經(jīng)荷載反復作用，雨

4、岔水浸入造成。1.3從櫞路況調(diào)查表明因上行線駔和下行線車輛載重的差異，籍行車一年半后的路況不同，洵病害狀況也不同。從而同一硌斷面或同一地段下行線沒有銅橫向、縱向裂縫，上行線有犸橫向、縱向裂縫的情況分析鐔，可以排除因路基不均勻沉家陷，半剛性基層裂縫往上反嘌射的可能性。2鉆芯取萑樣試驗結果廈門高速公磁路有限公司委托XX交通學超院交通設計研究所對出現(xiàn)病怒害的路段進行鉆芯取樣觀察和芯樣試驗。XX交研疳所對上行線網(wǎng)裂和凹陷部位的鉆芯試樣10個，停車道個和路面完好部位的鉆芯樣4專個，開裂處鉆芯樣2個，并秋同時對嚴重凹陷的挖孔進行了觀察。21對芯樣崩和挖孔觀測2.1.1邱網(wǎng)裂和凹陷的部位鉆取的芯樣，表面層和

5、中面層層間粘尜接良好，中面層與底面層易分開；底面層AC25您混合料水損害嚴重，中面層與底面層之間幾乎已沒有焙瀝青；半剛性基層表層的1膈cm2cm有軟化現(xiàn)象。2.1.2凹陷嚴重部位挖開觀察，33cm分二次擋攤鋪的半剛性基層，上層16cm已完全松散，下層1軌7cm完好。這是面層開裂后地表水滲入半剛性基層表面并在行車沖擊作用下引起勛的。2.1.3緊急停貴車道和路面完好部位鉆孔表黌明半剛性基層板結良好。22芯樣實測孔隙率及抽提篩分試驗2.2.1表面層混合料在緊急停車道上鉆孔試件孔隙率明顯比蝗行車道上大。2.2.蠢2中面層混合料空隙率對比表明，緊急停車道和行車道冠混合料差異不太顯著，但有縞明顯追密趨勢。

6、2.2揎.3抽提篩分試驗表明，混勻合料級配均未發(fā)現(xiàn)任何異常芙，而其中一組油石比較低，子是由于面層開裂，地表水滲綴透、沖刷及車載沖擊作用，鼎使部分集料表面的瀝青被水際剝落，唧泥時帶走，使得下婀面層AC25混合料油石比偏底。在停車道和完好路面鉆芯樣試驗，證實油癃石比正常，未發(fā)現(xiàn)明顯異常謠。從上述取芯試驗調(diào)查別分析，各面層混合料配合比巰設計、施工配合比控制及現(xiàn)透場壓實情況基本正常，可以澌排除因施工質(zhì)量造成路面損療壞的疑問。3標準軸載棣計算及分析31交通蒼量調(diào)查和分析根據(jù)收費倫車輛流量分析。2000年瘭4月和5月2個月通過該路亠段日平均交通量一類車48潴75輛次；二類車5940毗輛次。三類車1248輛

7、欽次；四類車615輛次。經(jīng)蝦現(xiàn)場對超載車輛調(diào)查，超載盈的主要是二類車，且二類車腎以XX牌超載居多，核定載女重5000kg，一般都載重10000kg15000kg，甚至18000強kg。夜間超載比率高，上行線占重載車80，下行狐線占重載車10。本文分懷析時，設定三類車按黃河J膃N150標準載重換算，穸四類車按日野ZM440標準載重換算，二類車按XX堞EQ140換算，按上行線瘁60重載，40空載，邰其中重載車30按標準載拗荷，40載荷10000篪kg，20載荷1300荷0kg，10載荷150櫸00kg，一般情況下80行駛在行車道，20行駛在超車道；下行線空載6虎0，重載40，超載1箏0按載重100

8、00kg蔽計算。32軸載當量作用次數(shù)換算按現(xiàn)行弛公路瀝青路面設計規(guī)范推薦的各級軸載換算成標準軸菥載的公式，將各類車輛軸載杪?lián)Q算為標準軸載當量作用次貞數(shù)。作為探討，對大于130kN軸載仍按規(guī)范推薦的褚公式進行換算。按以上方法計算，上行線行車道B湍ZZ100標準日平均當驄量軸次3931次，是原設絳計日平均當量軸次13002650次日的6須05倍；下行線行車道BZZ100標準日當量軸次易1941次，是原設計日平嶼均當量軸次的299倍。鬏如交通量年增長率98驄，則上行線設計年限內(nèi)累計當量軸次為3551萬次，紋下行線設計年限內(nèi)累計當量命軸次為1753萬次，分別腱為原設計行車道累計當量軸緘次742的479

9、倍和2旬36倍。由此可見，原O囚D調(diào)查對轉(zhuǎn)移交通量和車輛醮超載因素考慮不足，路面出現(xiàn)早期破壞則在所難免。朔4路面設計容許彎沉值剪式切應力分析41路面鈷設計彎沉值原設計容許錨彎沉值0359mm；現(xiàn)黯考慮車輛超載因素之后，上未行線行車道設計容許彎沉值厝0.177mm，這與原設茨計相差甚大。1999裥年1月委托交通部公路工程筋檢測中心對廈門段k236旭320k24817盾0進行了路面工程質(zhì)量的檢朱測評價。彎沉：測試里摩程為雙向4車道共474痊km，數(shù)據(jù)個數(shù)13500壢，滿足彎沉值0359m頹m的占971，代表彎憐沉平均值02mm。1999年11月30日對湎已使用二年的路面進行第二蝴次彎沉測定。上行線

10、行車道共測定1176個點，彎沉值小于或等于0177m何m的有818個點，占C鼓M)696，平均代堀表彎沉值0278mm；跗超車道測定242個點，彎儔沉值小于或等于0177菌mm的有216個點，占8泳93。兩次彎沉測定表明：超載車行駛較少煺的超車道和下行線行車道的琨實測彎沉值均較小，整體強度高；上行線的行車道彎安沉值明顯大于超車道，也就扮是行車道的路面結構在過量嗯超載車輛的作用下，整體強芴度下降，不能滿足考慮超載佩因素之后的容許彎沉值，應采取措施恢復其整體強度。杓42剪切應力分析XX交研所參照彎拉強度驗兒算方法，對剪切強度進行了釅驗算，從計算結果分析表明停：在超載車的作用下產(chǎn)生的曖最大剪應力是容

11、許彎拉強度釕R的2倍3倍，瞬時最莽大剪應力接近各層瀝青混合粟料臨界開裂彎拉強度值。雙癱輪靜態(tài)時，當量圓四周均會倥出現(xiàn)較大的剪切應力，車輛咐行進時，雙輪邊緣以外某一鶩縱向區(qū)域內(nèi)形成高剪切應力戈的疲勞作用，因此產(chǎn)生縱向糝裂縫。關于網(wǎng)狀裂縫，由于蒿輪載作用時并不完全帶有方潿向性，很大程度上都是隨機詢的，高剪應力區(qū)為雙輪作用構區(qū)域，并非作用線，因此網(wǎng)耀裂自然形成。地表水的滲漏辛，造成中、下面層深度疲勞秦作用加速破壞，必然引起凹送陷、唧泥的結果。所以蠼，廈漳高速公路由于過量超載車輛產(chǎn)生的剪應力，是造成瀝青路面縱橫向裂縫、凹挺陷的主要原因。5路面病害處理方案51修補方法路面損壞的特征捭主要是裂縫和凹陷這二

12、種類翩型。維修應根據(jù)類型采取不同的方法。對有裂縫而沒有浪凹陷的地段，用針筒灌注乳孚化瀝青2遍3遍，特別是氣溫高的情況下盡量多灌一轷些，防止雨水浸入軟化水泥語穩(wěn)定碎石基層，加速面層疲耩勞破壞。對凹陷的地段舴修補，用切割機切開瀝青面癤層，為防止修復后雨水沿著坦切割縫隙下浸，表面層切割顢范圍應寬于中面層5cm歐10cm，以便鋪設防水卷痄材。用風鎬整齊挖去凹陷的瀝青面層和已損壞的基層。憒用C25干硬性水泥混凝土現(xiàn)場拌制填補基層，用垂直振動夯錘夯實，待2h后，汝灑上一層乳化瀝青作為粘層躲油，先鋪瀝青下面層和中面衷層夯實，在中面層表面新舊忱瀝青的接縫處鋪設防水卷材仫再鋪上面層混合料，壓實后熄開放交通。這種

13、處理方法的效果較好，通車后未發(fā)現(xiàn)修補坑槽的二次損壞。缺點是諺施工較麻煩。52路翌面補強方案對上行線稹行車道彎沉不足且損壞較嚴纖重的路段，銑刨8cm，分二層采用7PE改性的AC16型混合料鋪筑至弧原路面標高；對上行線行車道其他路段，均銑刨4cm菇，用改性的AC16型光混合料鋪筑至原路面標高。茯全路段用4cm7PE改嗡性AK13A型加上3c提m5SBS改性SMA1螟0型混合料進行全幅罩面；愆對下行線除出現(xiàn)裂縫或網(wǎng)猿裂的地段進行特殊修補處理苕外，不作銑刨處理，用4c萁m5SBS改性SMA1查0型混合料進行全幅罩面；詫在全幅罩面之前，對銑刨孌的邊緣均用20cm25極cm寬的防水卷材粘貼在瀝噎青層接縫上。6防止超湍載車輛損壞高速公路路面的做措施61路政管理由于高速公路路面維修困難、費用高、影響行車安全等喲特性，過量超載造成路面迅謳速損壞，僅收點通行費得不兕償失?？紤]到高速公路收費兄還貸問題，以免交通量驟減欲影響收費，對數(shù)量最大的二廈類車來說，在管理的措施上濁，采取入口嚴格稽查的辦法泊，不允許載貨量超過交通部2000年2號令第三條第能五款規(guī)定的車輛進入高速公籜路，是