沥青路面车辙预估及其控制标准

沥青路面车辙预估及其控制标准　摘要：随着经济建设的快速发展，公路交通量的不断增加，交通渠化以及重型车辆的出现，路面车辙问题逐渐突出。本文分析了沥青路面　车辙形成的机理，对沥青路面车辙预估方法进行了评述，并讨论了沥青路面车辙的控制标准。　法、美国联邦公路管理局的ＶＥｓＹｓ程序中　产生这种车辙；　Ｅ．纳恩　（２）结构性车辙　由于路面结构在交通　的车辙预估模型和英国ＴＲＲＬ、Ｍ．随着公路运输量日益增长和运输向重型　化发展，尤其是高等级公路渠化交通的运　荷载作用下产生整体永久变形而形成，这种　（Ｎｕｎｎ）提出的方法都属于这类方法。以　Ｓｈｅｌ法为例，蠕变预估模型如下式：　行，高等级公路沥青路面的车辙日趋严重。　变形主要是由于路基变形而产生；　（３）磨耗型车辙　由于沥青路面面层材　由于路面上产生过大车辙，将会产生如下不　利影响：　料受车轮摩擦和自然环境因素作用下持续不　ｉ＝１　　（１）路表过量的变形影响路面的平整　断损耗而形成；（４）压密型车辙　由于沥青混合料设计　度；　式中：口厅一沥青层的永久变形　（２）轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了路　及铺筑压实原因，使沥青混凝土初始空隙率　动态修正系数　较大，开放交通后，轮迹带下的沥青混凝土产　面整体强度，易于诱发其它病害；　（３）雨天车辙内积水导致车辆出现水　生压密变形。　（　）　一第ｉ亚层的平均压应力　漂，影响高速行车的安全性；　２路面车辙预估　（Ｓｍａｘ　）　一第ｉ亚层沥青混合料的粘滞劲　（４）在冬季车辙槽内聚冰，降低路面的　对预估沥青路面车辙变形的问题，国际　上公路研究人员做了大量的工作，提出了不　度　抗滑能力，导致行车危险；　（５）使车辆在超车或变换车道时方向失　少方法，力求提高车辙预估的准确性，完善　沥青层第ｉ基层的厚度　控，影响车辆的操纵稳定性。　柔性路面设计，总之，沥青路面层永久变形　在进行车辙计算时，首先采用弹性层状　由此可见，由于车辙的出现，会严重影　的预估方法大致分为经验法、半经验一半分　体系程序ＢｉＳａ　ｒ计算路面内的应力、应变分　响路面的使用和服务质量。所以在交通发达　析法、分析法。　布，然后根据行车速度巧妙地将静态应力、　国家，沥青路面车辙计算或有关参数值已成　２．１经验分析法　应变转化为时间的函数，即粘弹性应力、应　为路面设计中的一项重要控制指标　统计分析法是利用试验路观测结果回归　变，结合所选用的流变学模型，并假定应　我国以前公路等级较低，交通量小，基　分析得出的经验公式。例如，芬思（Ｆｉｎｎ）　力、应变之间为线性关系，提出如下沥青层　本上未形成渠化交通，且沥青面层较薄，因　等人根据ＡＡＳＨＴ０试验路观测结果得出下列　永久变形预估公式：　此车辙没有成为主要问题，路面设计规范也　两种车辙预估公式：　Ａｈ　）ｄｚｄｔ　ｚ　／　）　未考虑车辙设计。现在我国广泛采用半刚性　对于沥青混凝土层厚度小于１　５ｃｍ的路面　基层沥青路面，目前主要表现出来的早期破　结构：　式中：口ｈ一沥青层的永久变形　ｇｌ￣Ｄ＝一５．６１７＋４．３４３１ｇｄ—Ｏ．１６７１ｇ　８—１．１１８１ｇｏ％　坏形式是路面裂缝及水损坏，但随着经济建　Ｉ设的快速发展，公路交通量的不断增加，交　对于厚度大于１５ｃｍ的或全厚度沥青混凝　、一沥青层ｚ处的竖向压应力　通渠化以及重型车辆的出现，沥青层厚度增　土结构：　ｎ一粘壶元件的粘度（流变学模型的　ｌｇＲＤ：一１．１７３＋Ｏ．７１７ｌｇｄ—Ｏ．６５８１ｇＮｌ８　加，路面车辙问题逐渐变得突出，必须引起　　重视。本文分析了沥青路面车辙形成的机　式中：ＲＤ——辙槽深度，微英寸　参数）（２５．４×１０－６ｍｍ）　理，对沥青路面车辙预估方法进行了评述，　≠一加载时间　并讨论了沥青路面车辙的控制标准。　双轮轮隙之间的弯沉，１０－６英寸　２．４车辙预估方法评述　１车辙形成机理　０　ｃ一沥青混凝土的垂直压应力，磅／英　由上可看出，经验法所得的公式针对性　由于沥青混合料是一种粘弹性材料，具　寸２　有一定的蠕变和应力松弛现象，沥青路面在　Ｖ１８—１８０００磅的等效单轴荷载的总作用　比较强，可靠度比较高，但需要耗费大量人　力物力，并且该公式具有一定的局限性，它　车辆重复荷载作用下，混合料塑性变形不断　次数　只适用于所研究道路所处的内外环境与公式　积累；其次，由于不断地加载卸载，基层及　２．２半经验一半分析法　土基都发生了不同程度的塑性变形积累，其　采用弹性层状体系理论或粘弹性体系理　得出时相对应的道路环境一致的路面车辙预　值可由加载时总的变形减去卸载时的回弹变　论求解路面的应力与位移，再结合室内外的　估，一旦路面环境发生改变，公式可靠性则　　形求得：　＝　一　有关试验，统计出沥青层的永久变形、路表　下降，故经验法公式通用性差。半经验一半分析法具有一定的适用范　弯沉、材料特性参数及荷载之间的经验关系　式中：占　一塑性变形　式，Ｊａｃｏｂ　Ｕｚａｎ按半经验一半分析法提出的　围，但其局限性仍未消除，采用的力学理论　也不尽合理，有些计算参数不易确定，故亦　占一总的变形　预估模型式为：　兄Ｄ＝—　二ＬⅣ件　未得到广泛使用。　弹性变形　ｗ（１＋ａ，）　理论分析法为相对完善的方法，理论法　不仅如此，由于沥青混合料是一种有一　中的粘弹性理论可以更好地反映沥青中路面　定空隙率的材料，在重复荷载作用下，粒料　式中：ＲＤ一沥青层永久变形　车辙形成过程；采用有限元法进行计算，使　产生侧移而被压密，这样，由于各结构层　ｗ一路面弯沉系数　得精确度大大提高。近年来，以粘弹性理论　（包括土基）的变形积累，就形成了车辙。　在双轮动态荷载下的路面弯沉　为基础的车辙计算方法逐渐成为理论计算方　因此根据车辙形成机理，可将其分为四　Ｊｖ一重复加载次数　法的主流和发展趋势。　种类型：　１、　２、一路面材料和结构尺寸参数　３沥青路面车辙指标与标准　（１）失稳型车辙它是由于沥青层在车　２．３理论分析法　沥青路面设计，经历了从强度没计到耐　轮荷载作用下，内部材料的流动产生横向位　以层状弹性体系理论或以弹粘性体系理　移而形成。通常发生在轮迹处。当沥青混合　论为基础的方法，常采用单轴压缩蠕变试验　用性、功能性综合指标设计的发展过程，车　料的高温稳定性不足时，在外力作用下就会　的结果来预估车辙深度，壳牌法、比利时　辙指标越来越得到重视，通常沥青路面的车　Ａｈ＝ｃ　∑（　）　／（　）ｘｈ　一一１　１　８　ＦＯＲＴＵＮＥ　ＷＯＲＬＤ　２００８　８　维普资讯 http://www.cqvip.com 目　辙控制指标包括路基顶面容许竖向压应变　孔角度准确无　Ｅ　、沥青层容许永久变形和路面容许车辙　误，是最基本的　深度等。　要求，若钻孔角　３．１沥青层容许永久变形（厚度减薄　度出现偏差，爆　量）　破出来的坡面就　延长药包　上世纪７０年代，壳牌石油公司提出用沥　无法符合设计要　青层“厚度减薄量”来限制沥青路面永久变　求。　形的设计法，该法假定混合料的任何变形都　在实施大规　是矿料颗粒间滑移变形的结果，路面车辙是　模爆破之前，应　沥青劲度粘性部分的函数，这种方法考虑了　先进行试验爆　沥青的粘性劲度，沥青混合料的劲度由沥青　破。按前面爆破　劲度及混合料中各种材料的体积比例求出，　设计所取数据进　该方法虽然考虑了材料性能，但未给出材料　行布孔、装药，　指标和标准。　试验段预裂孔和　３．２路面容许车辙深度　主爆孔及其他辅　世界各国对路面材料进行了的单轴、三　助孔的钻孔工作　图（３）主瀑孔和边坡辅助浅孔炮孔布置示意图　轴、剪切、重复荷载试验，获得了大量沥青　同时进行。钻孔　混合料性能参数，用于沥青路面抗车辙设计　工作完成后，装药、　起爆。　主爆提前起爆的时间间隔不低于ｌＯＯｍｓ。其　和车辙深度预估，由此，沥青路面容许车辙　２分析　布孔方式见图（３）。　深度成为主要的车辙控制指标。　通过试验爆破发现，堵塞深度低于１．２ｍ　利用上述爆破方法爆破后，大面积开挖　４结语　时会产生漏斗坑，为避免这一现象发生，将　时，可于边坡处预留１．０～２．０ｍ厚度岩石不　综上所述，路面车辙问题必须引起重　堵塞长度加大至１．３～１．５ｍ，离村庄最近处　挖，待作业面展开后，用大功率挖掘机将坡　视：　预裂堵塞长度增加至１．８ｍ。同时，导爆素爆　面上多余岩石一次性挖除，若仍有个别突起　（１）沥青路面车辙形成主要由于沥青混　破露出地面，产生爆破噪音很大，距村舍较　部分，可于突起部分打几个浅孔爆破后再　合料高温塑性流变、土基塑性变形、沥青面　近处空气冲击波的作用很可能危及村舍或其　挖。在Ｋ４４＋８００　Ｋ４５＋１２０段第三、四级坡采　层磨耗以及沥青层进一步压密等，因此可分　他设施的安全。因此，起爆网路采用导爆素　用这种方法，第二级坡采用光面爆破，虽然　为失稳型、结构型、磨耗型、压密型车辙。　网路和电爆网路相结合，即每个预列孔内采　都达到了设计要求，但第三、四级坡平整度　（２）沥青路面层永久变形的预估方法　用导爆素将药卷串起来，导爆索顶端绑扎瞬　达到±１０以内，比第二级坡更加光洁、平　大致分为经验法、半经验一半分析法、分析　发电雷管，堵塞时将导爆索埋入地下约０．６　整。　法，以粘弹性理论为基础的车辙计算方法逐　～０　８ｍ，再用连接线将各孔电雷管串联。这　可见，并不是所有岩石都适合采用预裂　渐成为理论计算方法的主流和发展趋势。　样，避免了空气冲击波的危害，也不会在孔　（光面）爆破，在追求爆破质量和爆破效果　（３）沥青路面的车辙控制指标包括路基　口出现漏斗坑，从而施工安全和施工质量就　的同时，还要考虑到经济方面的问题，也要　顶面容许竖向压应变占　、沥青层容许永久变　可以得到保证。　兼顾施工方案的可行性。　形占　和路面容许车辙深度肋等。　随着工程的进展，发现边坡预裂爆破速　参考文献　度远低于主体爆破速度，这时就需要预留光　１．交通部重庆公路科学研究所，沥青及沥青混　爆层，实施光面爆破。主体爆破布孔时应留　合料高温稳定性指标的研究．１９９５．９　足光爆层，一般主药包距坡面的距离不应　２．Ｐ】ＡＲＣ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ＣｏｍｍＪｒ￣ｏｎ　Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｒｏａｄｓ．　低于０．５ｗ（ｗ为靠近边坡主药包的最小抵抗　ＢｉｔｕｍｉｎｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓ　ｗｉｔｈ　ａ　ｎｉｇｈＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏＦｌｏｗ　线），光爆层的厚度保留在３．０～５．Ｏｍ光爆层　全开的位置。　Ｒｕｔｉｔｎｇ．１９９５　厚度低于３．Ｏｍ时，只采用光爆孔进行光面爆　３．２处理后达到的效果　３．沈金安，沥青及沥青混合料路用性能，北　破，超过３．Ｏｍ时，可加辅助孔，确保岩石的　３．２．１在做了这些处理之后，再次冲转并　京：人民交通出版社．２００１．５　破碎效果和光爆层的完全塌落。　网成功，这个润滑油压波动跳机的现象消除　进行光面爆破时，若光爆层厚度较薄且　了，机组在以后的冲转并网过程中也再未出　（上接Ｐ１１６）　光爆层上下厚度较均匀（２．Ｏｍ左右），则可　现过这种问题。　以取消底部加强药段，只是顶部１．Ｏｍ仍应　３．２．２当时？＠Ｎ￣３ＯＯＯｒ．ｐ．ｍ并网后，油压　谨慎计算其装药量￡　，遵循宁少勿多的原　采用减弱装药，其余部分线装药密度相等。　稳定，记录图片如图１、图２　则，达到松动的目的即可。辅助孔药包之间　如果施工条件允许，光面爆破的线装药密度　总结　上下距可取最小抵抗线的１．５～２．０倍。　取值可以稍大于预裂爆破的取值，将前者增　小型汽轮机的油系统多为润滑油和调速　１．２爆破实施阶段。　大至后者的１．１～１．２倍，光爆破效果会更好　首先，按设计要求测放开挖线，然后用　油共同组成的复合系统，可靠性受到的影响　些。　因素比较多。除了它们自己的内部影响，还　挖掘机沿开挖线修一条５．０～６．Ｏｍ宽贯通整　３结语　有来自互相的影响。通过增加系统上元件的　个挖方段的施工便道，并标定每个断面点的　实践证明，预裂爆破和光面爆破在石方　准确位置，同时将每个断面点处的开挖深度　可靠性，使得系统稳定性得以提高。这样就　路堑开挖工程中有很高的实用价值，通过预　保证机组就可以稳定、安全、和经济运行。　测出来，根据设计坡率将钻孔深度推算出　裂（光面）爆破，可以保持石方边坡的稳定　来，并用标签标好。　通过这次技术上的改造说明了这种处理问题　性，保证工程质量，提高劳动效率，降低工　的方式是有效的，结果达到了解决润滑油压　潜孔钻钻孔前，要事先在相邻两个标准　程成本。但在某种条件下不宜采用预裂爆破　波动引起跳机问题的目的。　开挖点设置坡度板，将设计坡面的准确位置　和光面爆破。　标示出来，再调整潜孔钻钻杆的角度，使其　对上层松软岩石，主体爆破采用浅孔药　参考文献：　钻杆的轴线和设在标准开挖点上的坡度板的　壶法，靠近边坡布孔时应注意留足边坡保护　１．《火电工程调试技术手册》（汽轮机卷）河　斜边在同一平面上（即三线共面），才可以　层，药包距设计坡面的水平距离不低于其最　南省电力公司编　开始钻孔。钻孔过程中，操作人员要随时检　小抵抗线的一半。同时，在靠近边坡的主炮　中国电力出版社２００２年。　查潜孔钻钻杆的角度是否发生变化，一旦有　２，（（ＥＨＮＫ６３／９０／１２０型双抽凝汽汽轮机使用说明　孔和开挖线之间布一至两排小孔径（４Ｏ左　书》杭州汽轮机厂编。　误，应立即纠正，若无法纠正，则将该孔废　右）的浅孔，先于靠近边坡的主爆孔起爆，　３，《火电厂汽机设备及运行》韩中合田松峰　弃不用，变换位置，重新钻孔。因为保证钻　单独提前起爆也可，采用微差起爆也可，比　马晓芳编著出版社：中国电力出版社