1、超載車輛對高速公路瀝青路面破壞的原因              的分析及對策 摘要：過量超載的車輛是造成高速公路瀝青路面開裂、凹陷、唧泥 、使用壽命驟減的主要原因。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；分析 廈漳高速公路于1997年12月建成通車，使用一年后部分路段發現路 面出現開裂現象，為此，1999年5月至2000年4

2、月對損壞的情況進行了全 面的檢查、鉆芯取樣觀察、彎沉測定、理論分析計算和修補方法的探索 。認為造成路面局部開裂、凹陷、唧泥的原因主要來源于運輸煤炭、水 泥的車輛過量超載（載重5t車裝運13t18t），使瀝青路面所承受的剪 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計交通量，依據1993年OD調查結果推算，竣工第一 年的標準軸載BZZ100型日平均當量軸次為1300次?日，交通量增長率 為98，使用年限15年，一個車道累計當量軸次為742萬軸次，設計 容許彎沉值Lr0359mm。路面設計以交通部JTJ01486公路柔性路 面設計規范的有關規定為依據。 瀝青路面結構從下到上為

3、：20cm厚水泥石灰綜合穩定土基層，33cm厚5 水泥穩定碎石基層，1cm瀝青表處下封層，6cmAC25下面層，4cm AC16中面層，4cm多碎石SAC16抗滑表面。2路況調查結果 廈門至漳州（稱下行線）通車一年半來，路況基本保持完好，裂縫很少 。而漳州至廈門（稱上行線）部分路段出現橫向裂縫、網狀裂縫、局部 出現車轍和凹陷、唧泥。病害的主要特征：橫向裂縫集中在行車道，一 般沒有伸入超車道；縱向裂縫主要集中在行車道，以及超車道右側附近 ；網狀裂縫主要集中在行車道及超車道右劃線附近區域，呈現細小分布 較廣；主車道局部路段有較明顯車轍和凹陷。主車道這種車轍是由于行車荷載作 用、路表開裂后的滲水引起

4、的不可恢復的永久變形，而不是常見的高溫 引起的車轍。凹陷、唧泥是在車轍的位置，經荷載反復作用，雨水浸入 造成。 從路況調查表明：因上行線和下行線車輛載重的差異，行車一年半后的 路況不同，病害狀況也不同。從而同一斷面或同一地段下行線沒有橫向 、縱向裂縫，上行線有橫向、縱向裂縫的情況分析，可以排除因路基不 均勻沉陷，半剛性基層裂縫往上反射的可能性。 3鉆芯取樣試驗結果 廈門高速公路有限公司委托長沙交通學院交通設計研究所（以下稱長沙 交研所）對出現病害的路段進行鉆芯取樣觀察和芯樣試驗。 長沙交研所對上行線網裂和凹陷部位的鉆芯試樣10個，停車道和路面完 好部位的鉆芯樣4個，開裂處鉆芯樣2個，并同時對嚴

5、重凹陷的挖孔進行 了觀察。 31對芯樣和挖孔觀測 （1）網裂和凹陷的部位鉆取的芯樣，表面層和中面層層間粘接良好， 中面層與底面層易分開；底面層AC25混合料水損害嚴重，中面層 與底面層之間幾乎已沒有瀝青；半剛性基層表層的1cm2cm有軟化現象； （2）凹陷嚴重部位挖開觀察，33cm分二次攤鋪的半剛性基層，上層16 cm已完全松散，下層17cm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的； （3）緊急停車道和路面完好部位鉆孔表明半剛性基層板結良好。 32芯樣實測孔隙率及抽提篩分試驗 （1）表面層混合料在緊急停車道上鉆孔試件孔隙率明顯比行車道上大； （2）中面層混合料空隙

6、率對比表明，緊急停車道和行車道混合料差異 不太顯著，但有明顯追密趨勢； （3）抽提篩分試驗表明，混合料級配均未發現任何異常，而其中一組 油石比較低，是由于面層開裂，地表水滲透、沖刷及車載沖擊作用，使 部分集料表面的瀝青被水剝落，唧泥時帶走，使得下面層AC25混 合料油石比偏底。在停車道和完好路面鉆芯樣試驗，證實油石比正常， 未發現明顯異常。 從上述取芯試驗調查分析，各面層混合料配合比設計、施工配合比控制 及現場壓實情況基本正常，可以排除因施工質量造成路面損壞的疑問。 4標準軸載計算及分析 41交通量調查和分析 根據收費車輛流量分析。2000年4月和5月二個月通過該路段日平均交通 量一類車（載重

7、2500kg以下）4875輛次；二類車（載重2500kg7000kg）5940輛次； 三類車（載重7000kg15000kg）1248輛次；四類車（載重15000kg20000kg）615輛次。 經現場對超載車輛調查，超載的主要是二類車，且二類車以東風牌超載 居多，核定載重5000kg，一般都載重10000kg至15000kg，甚至18000kg 。夜間超載比率高，上行線占重載車80，下行線占重載車10。本文 分析時，設定三類車按黃河JN150標準載重換算，四類車按日野ZM44 0標準載重換算，二類車按東風EQ140換算，按上行線60重載，40空 載，其中重載車30按標準載荷，40載荷1000

8、0kg，20載荷13000k g，10載荷15000kg，一般情況下80行駛在行車道，20行駛在超車 道；下行線空載60，重載40，超載10按載重10000kg計算。 42軸載當量作用次數換算 按現行公路瀝青路面設計規范推薦的各級軸載換算成標準軸載的公 式，將各類車輛軸載換算為標準軸載當量作用次數。作為探討，對大于 130kN軸載仍按規范推薦的公式進行換算。 經換算各類車型的換算系數作用軸次和當量作用次數如表1。 按以上方法計算，上行線行車道BZZ100標準日平均當量軸次393 1次，是原設計日平均當量軸次1300?2650次?日的605倍；下行線 行車道BZZ100標準日當量軸次1941次，

9、是原設計日平均當量軸次的2 99倍。如交通量年增長率98，則上行線設計年限內累計當量軸次 為3551萬次，下行線設計年限內累計當量軸次為1753萬次，分別為原設 計行車道累計當量軸次742的479倍和236倍。由此可見，原OD調查 對轉移交通量和車輛超載因素考慮不足，路面出現早期破壞則在所難免。 5路面設計容許彎沉值剪切應力分析 51路面設計彎沉值 原設計容許彎沉值0359mm；現考慮車輛超載因素之后，上行線行 車道設計容許彎沉值0177mm，這與原設計相差甚大。 1999年1月（通車13個月）委托交通部公路工程檢測中心對廈門段k236 320k248170（1185km）進行了路面工程質量的

10、檢測評價。 彎沉：測試里程為雙向4車道共474km，數據個數13500，滿足彎沉值0359mm的占971，代表彎沉平均值02mm。 1999年11月30日對已使用二年的路面進行第二次彎沉測定。上行線 行車道共測定1176個點，彎沉值小于或等于0177mm的有818個點，占 696，平均代表彎沉值0278mm；超車道測定242個點，彎沉值小于 或等于0177mm的有216個點，占893。 兩次彎沉測定表明：超載車行駛較少的超車道和下行線行車道的實測 彎沉值均較小，整體強度高；上行線的行車道彎沉值明顯大于超車道 ，也就是行車道的路面結構在過量超載車輛的作用下，整體強度下降， 不能滿足考慮超載因素之

11、后的容許彎沉值，應采取措施恢復其整體強度。 52剪切應力分析 長沙交研所參照彎拉強度驗算方法，對剪切強度進行了驗算，從計算結 果分析表明：在超載車的作用下產生的最大剪應力是容許彎拉強度R 的2倍3倍，瞬時最大剪應力接近各層瀝青混合料臨界開裂彎拉強度值 。雙輪靜態時，當量圓四周均會出現較大的剪切應力，車輛行進時，雙 輪邊緣以外某一縱向區域內形成高剪切應力的疲勞作用，因此產生縱向 裂縫。關于網狀裂縫，由于輪載作用時并不完全帶有方向性，很大程度 上都是隨機的，高剪應力區為雙輪作用區域，并非作用線，因此網裂自 然形成。地表水的滲漏，造成中、下面層深度疲勞作用加速破壞，必然 引起凹陷、唧泥的結果。 所以

12、，廈漳高速公路由于過量超載車輛產生的剪應力，是造成瀝青路面 縱橫向裂縫、凹陷的主要原因。 6路面病害處理方案 61修補方法 路面損壞的特征主要是裂縫和凹陷這二種類型。維修應根據類型采取不 同的方法。對有裂縫而沒有凹陷的地段，用針筒灌注乳化瀝青2遍3遍 ，特別是氣溫高的情況下盡量多灌一些，防止雨水浸入軟化水泥穩定碎 石基層，加速面層疲勞破壞。 對凹陷的地段修補，用切割機切開瀝青面層，為防止修復后雨水沿著切 割縫隙下浸，表面層切割范圍應寬于中面層5cm10cm，以便鋪設防水 卷材。用風鎬整齊挖去凹陷的瀝青面層和已損壞的基層。用 C25干硬性水泥混凝土現場拌制填補基層，用垂直振動夯錘夯實，待2h 后，灑上一層乳化瀝青作為粘層油，先鋪瀝青下面層和中面層夯實，在 中面層表面新舊瀝青的接縫處鋪設防水卷材再鋪上面層混合料，壓實后 開放交通。這種處理方法的效果較好，通車后未發現修補坑槽的二次損 壞。缺點是施工較麻煩。 62路面補強方案 對上行線行車道彎沉不足且損壞較嚴重的路段，銑刨8cm，分二層采 用7PE改性的AC16型混合料鋪筑至原路面標高；對