内蒙古地区沥青路面结构的使用状况调查分析

摘要：本课题针对内蒙古地区的特殊自然环境，进行了大量的室内试验、试验铺筑、试验路现场检测和理论分析以及材料的回弹模量和劈裂强度的研究。对试验路段进行了检测和路用性能分析，并分析了不同沥青路面结构组合的病害成因和防治措施，以达到从路面结构方面对沥青路面的早期损坏进行防冶的目的

Abstract: This paper in view of Inner Mongolia area's special environment, a lot of indoor tests, test, paving test road site testing and theoretical analysis as well as the material of resilient modulus and tensile strength of. The test section was detected and road performance analysis, and analysis of different asphalt pavement structure combination of disease cause and prevention and control measures, to achieve from the pavement structure of asphalt pavement early damage prevention purposes

关键词：沥青路面，早期损伤，典型路面

Key words: the early damage of asphalt pavement, pavement, typical

中图分类号：U416.217

1内蒙古地区自然环境条件

内蒙古地区大部分是温带高原半干旱、干旱气候。冬夏季节分别为蒙古高压和大陆低压所控制,大陆性气候明显。降水量受地形和距海远近的影响,自东向

西由550 mm递减为40 mm。水热配置自东向西呈带状,由温带半湿润、半干旱、干旱向极干旱地带过渡。夏季温热、雨量集中在施工期,便于土基压实。晴天多,日照充足,利于公路施工,特别是沥青路面的施工。由于地处东西夏季风的边缘,雨量高度集中在几场大雨或暴雨天气过程中,给公路造成很大的破坏,而且降水率变大,连旱日长,蒸发强烈。经常发生不同程度的干旱。冬季漫长、严寒。锡盟、呼盟多雪之年出现“白灾”,断绝交通。冬春多大风,尤在春季,地面干燥,风沙日数多,故道路沙阻和边坡及路肩的吹蚀是公路交通的主要灾害类型。大兴安岭北部地区,因常年低温,残留有大片永久冻土和岛状冻土,给公路建设带来极大困难。

2内蒙古地区交通状况调查分析

为了合理地进行沥青路面典型结构设计，收集了15条公路交通量，包括国道和省道，资料来源于内蒙古公路局交通调查汇总报告。通过调查，在计算的基础上确定路面设计交通量取值范围，进行交通量分级；并根据交通现状，综合考虑内蒙古地区经济发展趋势，预测交通量增长率。

2.1内蒙古地区交通状况

调查资料显示，交通车辆以大中型载货车及拖挂车为主，占了80％以上，表明重车较多，设计路面结构时应充分重视。对设计文件交通资料进行汇总整理于表2-1。

表2-1设计文件交通资料表

注：初始交通量指以黄河JN－150为标准车；

由于调查资料比较乱，且只有最近七年数据，无法统计累计当量轴次，下面以2003（或2002）年为起点，根据表3-1交通量增长率取值变化在2.0％～8.0％之间，考虑到内蒙古地区未来交通发展趋势，分别取交通增长率为5％和8%，高速公路、一级公路设计年限取15年，车道系数0.45，二级公路高级路面取12年，二级公路次高级路面取10年，车道系数0.65，三级公路取8年，车道系数0.65，计算设计期末累计当量轴次。

表2-2 轴载计算

注：初始交通量指以黄河JN－150为标准车。

表中可以看出初年设计交通量：高速为2000辆/昼夜～3000辆/昼夜；一级700辆/昼夜～900辆/昼夜；二级180辆/昼夜～380辆/昼夜；三级50辆/昼夜～160辆/昼夜。

当交通增长率变化在5％～8％时，高速公路、一级公路设计年限设计车道累计轴载基本在350万次～1800万次；二级公路设计年限设计车道累计轴载在100万次～250万次；三级设计年限设计车道累计轴载在100万次以下，且集中在50万次以下。

2.3交通量等级划分

本课题采用标准轴载BZZ－100的累计当量轴次来划分交通量等级。

根据设计和施工经验，交通划分时以不同交通等级对基层或底基层厚度产生大致相同的效应和相邻分级对其厚度不产生较大的变化（5cm左右）为依据。本课题主要考虑到累计当量轴次对路面基层和底基层厚度的影响程度及公路等级的因素来划分交通等级。综合考虑内蒙古地区经济发展前景及交通需求，确定内蒙古地区交通分级标准。见表3-3。

表3-3 交通分级标准

3内蒙古地区已建沥青路面公路主要病害及原因分析

内蒙古地区已建沥青公路的病害主要包括裂缝、车辙、坑槽、松散、露骨、啃边等，这些病害并不是独立存在的，而是共同作用，给公路的正常运营带来了极大的障碍。裂缝以横缝和纵缝为主，同时带有龟裂。由于各类病害综合作用，最直接的后果就是平整度下降。分析病害产生的原因：

（1）缺乏优质的筑路材料，如高质量的重交通道路沥青、优质的矿料；其次路面结构、材料组成设计可能不尽合理；

（2）自然因素构成了外部条件之一。该地区气候恶劣，极端最高气温非常高和极端最低气温又非常低，昼夜温差大。

（3）风沙的存在是一个特殊的原因。根据已有研究资料，风沙的危害主要表现在以下几种类型：①掏蚀和磨蚀。路堤式路段在不饱和风沙流的作用下，迎风侧路肩与边坡交接处的沙粒被气流带走，致使路肩被掏蚀，导致路堤失去稳定性。对于路堑路段，当风沙流进入路槽后，在迎风坡阻挡下，气流被反射回路面，造成反射气流掏蚀边坡。对于阻沙栅栏、加固桩，风沙流直接掏蚀根部，造成阻沙措施失效。磨蚀是因为挟沙气流经过路面时，由于98％的沙粒都集中在地表以上10cm范围内，这些高速运动的沙粒强烈的磨蚀沥青表层，长期作用下，会使路面表层变薄，路面的使用寿命大打折扣。②积沙和埋沙。风沙在运动的过程中，由于条件的改变，所挟沙含量超过饱和状态时，沙粒会脱离运动气流，集聚在路面上掩埋道路。

（4）车辆大型化、重型化加上渠化交通是又一外部条件。随着西部大开发的进一步推进和该地区能源和旅游资源的不断开发，其交通量迅速发展，而且重车的比例较大。

图3-1 裂缝

在上述几种原因的综合作用下，路况每况愈下。高温季节，沥青软化，路面泛油，在车辆荷载的作用下，车辙很快出现。如果以前路面上的埋沙没有得到及时清理，在这样的季节，风积沙则在车辆碾压的作用下，以细料的形式混入到表面沥青混合料中，一方面汲取了部分沥青，另一方面，由于没有和沥青路面形成整体，处于松散状态，在车辆作用下仍可以自由运动。这样就造成了沥青路面油量降低，出现松散、坑槽；同时，风积沙的不固定性，很容易造成车辆侧向滑移，表现在形成的车辙不规则。

沥青路面在经过高温季节作用后，本身比较干涩，到了低温季节，抗变形能力显著下降，低温病害显著。除了温缩及半刚性反射引起的裂缝外，还有风沙掏蚀引起局部路堤失稳，形成纵向裂缝、啃边等破坏。裂缝产生后，部分风积沙进入到裂缝中，在风沙流的作用下，磨蚀裂缝壁，进一步造成骨料松散、剥落等病害。

总体来说，以高温车辙、低温裂缝为主，兼有松散、啃边、坑槽等破坏。各种病害共同作用，对路面早期破坏严重。沥青路面经过几年运营之后，公路使用寿命大大降低，与设计年限还存在较大的差距。

4小结

（1）首先分析了内蒙古地区的自然环境条件给公路设计和施工带来的不利因素；

（2）进行了内蒙古地区交通状况调查分析，确定路面设计交通量取值范围，进行交通量等级划分，在整理的基础上不提及四级公路；

（3）对内蒙古已建沥青路面的病害及原因分析。病害主要有：裂缝、车辙、坑槽、松散、啃边等。其中裂缝以横缝和纵缝为主，引起病害的主要原因有：

①自然因素，内蒙古地区的昼夜温差大，最高气温与最低气温相差太大；

②缺乏优质的筑路的资料；

③随着西部大开发，内蒙古地区的能源资源的开发，车辆向大型化、重型化发展；

④风沙的掏蚀和磨蚀。风沙是危害内蒙古地区公路的特殊原因，主要表现在对公路的掏蚀和磨蚀。

参考文献

1.JTG D-50—2006.公路沥青路面设计规范[S]. 北京：人民交通出版社.2006

2.内蒙古交通设计研究院有限责任公司.沙漠地区公路路面结构设计、施工及材料研究总报告.2005

3.蔚旭灿.应用数学力学方法研究沥青路面结构特性[D]:[博士论文].陕西:长安大学道路与铁道工程.2008.

4.邓学钧.路基路面工程[M]. 北京：人民交通出版社，2000年.