武汉城市道路交叉口车辙处治方案研究

张守城

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023）

武汉城市道路交叉口车辙处治方案研究

张守城

（武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023）

分析了武汉市城市道路交叉口路面车辙成因，既有客观因素，如行车荷载、自然环境、材料特性，还有主观因素，如设计施工、养护管理等。结合交叉口路面的车辙成因特点和路面结构设计要求，划定了交叉口车辙处治范围，提出了双层改性和添加抗车辙剂的路面结构，辅以降温、标线移位等措施延缓交叉口路面车辙。

城市道路、交叉口、车辙

1　背　景

近年来，城市道路无论从数量上还是从质量上都有了质的飞跃。但是随着这些道路的投入使用，新的问题接踵而至，道路交叉口质量问题显得尤为突出。交叉口是城市交通的枢纽位置，车辆、行人大量汇聚，车辆频繁启停，而交叉路口增加车道，减小车道宽度进一步加剧了交通渠化程度，这些因素使得交叉口沥青路面出现了不同程度车辙，以及由车辙引发的波浪、拥包、疲劳开裂等病害。

武汉市自2003年实施“白改黑”以来，城市道路中大量采用沥青混凝土路面，提高了道路行驶舒适性，但由于沥青材料抗车辙性能和抗剪切性能较差，部分路段出现了较为严重的车辙、波浪、拥包、开裂等病害。

2　成因分析

车辙产生的原因是多方面的，既有客观因素，如行车荷载、自然环境、材料特性，还有主观因素，如设计施工、养护管理等。

2.1行车荷载的影响

车辆轴重、轮胎胎压、车速、车辆频繁启停都使得路面处于复杂的受力状态，研究[1]证实，车辙轴重和胎压对路面结构的影响呈指数级增加，在同等轴重条件下，当车速低于20 km/h时，车辆产生的纵横向应变较车速60 km/h时增加80%以上，车辆启停时产生的剪切应力可达到竖向应力的0.7～0.8倍。城市道路交叉口及公交车站，正好处在车速较低、车辆频繁启停的路段，极易产生车辙、拥包、开裂等质量问题。

据武汉市交通年报数据[2]，2014年武汉市主城区平均车速为21 km/h，且近几年主城区平均车速呈下降趋势。大量车辆低速行驶，导致沥青路面内应力应变大幅度增加，对交叉口路面质量造成了严重的损害。

2.2自然环境的影响

沥青及沥青混凝土均属于温度敏感性材料，随着温度的升高，抵抗变形的能力减弱。武汉市是全国知名的火炉城市，夏季气温高且持续时间长，路面最高温度可达60℃以上，而普通沥青软化点不到50℃，导致沥青软化，严重削弱沥青路面的抗车辙性能。

2.3材料特性的影响

沥青胶结料是沥青混凝土的粘结材料，其提供了沥青路面40%的抗车辙性能，采用性能优异的改性沥青能够提供沥青路面的抗车辙性能。集料提供了沥青混凝土的骨架，其提供了沥青路面的60%的抗车辙性能，采用性能指标高的集料，设计合理的集料级配能够大幅提高沥青路面的抗车辙性能。

武汉市现有路面大多是上面层采用改性沥青混合料，而路面车辙多发生在中面层，导致现有路面结构整体抗车辙性能不足。

2.4设计方面的因素

沥青路面交叉口、公交车站等路段，由于其受力较一般路段更为复杂，但是武汉市早期沥青路面结构设计时均与正常路段采用同一方案，导致交叉口、公交车站等路段较早的出现车辙。

2.5施工质量的影响

沥青路面施工质量好坏直接影响沥青混凝土路面性能，沥青混合料级配设计不合理、摊铺温度过低、压实度不足等都会导致沥青混合料高温抗车辙性能和抗剪切变形能力下降。

2.6养护管理的影响

沥青路面车辙是一种累积变形，其产生需要一个过程，当路面出现车辙时，应该根据车辙深度采取养护措施，及时封闭路面裂缝、修补车辙，可以防止车辙继续扩大加深。

沥青路面设计寿命15 a，一般5～8 a左右需要进行一次大中修工程改善路面状况，某路段建成通车逾十年未进行大中修改造，交叉口路面最大车辙深度高达80 mm。

3　交叉口车辙处治范围

车辆刹车、停车多发生在交叉口进口一定长度范围内，这一区域的车辙病害也是相对严重的。据此，车辙处理范围涵盖进口道渐变段及展宽段范围、渐变段外30 m范围以及出口道30 m范围，见图1。

图1　交叉口路面车辙处治范围

4　交叉口沥青混合料技术要求

《城镇道路路面设计规范》[3]中规定，对于交叉口进口道和公交车停靠站路段沥青混合料，应提高一个交通等级进行设计，对于1-3区，特重交通等级上、中面层动稳定度要求不小于5 000次/mm，重交通等级上、中面层动稳定度要求不小于3 000 次/mm。湖北省地方标准[4]对于特重交通或抗车辙性能要求较高的路段，沥青混合料应满足表1的指标要求。

表1　抗车辙沥青混合料技术要求

5　交叉口路面处治方案

规范对交叉口路面上、中面层沥青混合料提出了更高的抗车辙性能要求，根据现有的沥青混合料基本性能，重交通和特重交通等级道路交叉口路面应采用抗车辙技术措施。

国内外抗车辙技术大体分为三类：（1）提高沥青胶结料高温性能，如采用高性能改性沥青、高模量沥青[5]等；（2）提高沥青混合料的高温稳定性，如采用SMA混合料、沥青混合料中掺加抗车辙剂[6，7]等；（3）改变路面结构设计组合，如采用水泥混凝土路面、半柔性路面[8]、复合式路面[8]等。

以上技术措施都是处治交叉口路面车辙的成功案例，但具体处治方案还需要考虑施工便利性、整体美观性、技术成熟度，综合来看掺加抗车辙剂更适合大规模推广使用，优点在于技术成熟度高、不改变混合料类型施工更便利，推荐采用图2交叉口路面组合结构。

图2　交叉口路面结构组合方案

适用于新建工程时，基层结构厚度由计算确定，适用于改建工程时，基层采用水泥混凝土进行处治，在交叉口形成复合式路面结构，面层是否掺加抗车辙剂根据交通特点取用，建议重交通以上等级均掺加抗车辙剂，中低交通量时可不掺加或仅上面层添加抗车辙剂。

6　其它交叉口车辙改善措施

6.1降温减少路面高温车辙

武汉市夏季高温季节长，对沥青路面抗车辙性能产生不利影响，可借鉴其他城市的经验，控制夏季洒水时机，降低沥青路面表面和内部温度，减缓高温车辙发生。

近年来又发展了一种沥青路面反射涂层，可降低沥青层内部温度，从而减少高温车辙发生。

6.2标线移位避免渠化车辙

利用标线约束车辆行驶轨迹的原理，条件允许时，在适当的时机改变路面标线的位置，主动影响车辆行驶轨迹，减缓渠化交通对路面车辙深度的影响。

6.3改善城区道路交通状况

武汉市交叉口路面车辙问题与交通荷载水平、车速、频繁刹车密切相关，建议提升智能化交通水平，减少拥堵，合理设置主次干路红绿灯间距，减少车辆频繁启停，从而有效预防交叉口路面车辙、开裂等质量问题。

7　结论

（1）交叉口路面较正常路段受力更为复杂，因此其路面结构设计应单独考虑。

（2）根据交叉口路面受力特点和车辙产生位置，划定了交叉口路面处治范围，处治长度与道路等级有关。

（3）综合比较来看，双层改性+抗车辙剂的抗车辙技术措施更利于大范围推广使用。

（4）交叉口路面车辙产生的原因是多方面的，除了改善路面结构本身抗车辙性能外，有必要辅以降温、标线移位、提速等其它措施延缓车辙的发生。

[1]肖川,邱延峻,黄兵.基于车辆加载试验的沥青路面动力响应分析[J].公路交通科技,2014,31(12):12-18.

[2]武汉市国土和资源规划局,武汉市交通发展战略研究院.2015年武汉市交通发展年度报告[R].2015.

[3]CJJ 169-2012,城镇道路路面设计规范[S].

[4]DB42/T 344-2013,城镇道路沥青路面施工技术及验收规程[S].

[5]陆露,王鹏.高模量沥青在路面交叉口车辙防治中的应用研究[J].道路工程,2013(23):39-41.

[6]郝培文,李天降,高立鑫.抗车辙剂对BRT停车段路面抗剪性能分析[J].铁道勘测与设计,2009(6):29-33.

[7]徐庆平.南京城市道路交叉口沥青路面车辙成因与对策分析[J].道路与交通工程,2012,30(5):27-32.

[8]张慧敏,顾启英.大容量快速公交系统（BRT）路面结构组合方案研究[J].城市道桥与防洪,2008,(7):6-9.

U412.35

B

1009-7716（2016）10-0029-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.10.010

2016-06-27

武汉城建科研计划项目（201512）

张守城（1981-），男，湖北黄梅人，高级工程师，从事市政工程的研究和检测工作。