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超載車(chē)輛對高速公路瀝青路面破壞原因的分析及對策
摘要：過(guò)量超載的車(chē)輛是造成高速公路瀝青路面開(kāi)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(mén)路段為例，對該路段
瀝青路面進(jìn)行路況調查、鉆芯取樣試驗、實(shí)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(guān)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(chē)，使用一年后部分路段發(fā)現路
面出現開(kāi)裂現象，為此，1999年5月至2000年4月對損壞的情況進(jìn)行了全
面的檢查、鉆芯取樣觀(guān)察、彎沉測定、理論分析計算和修補方法的探索
。以為造成路面局部開(kāi)裂、凹陷、唧泥的原因主要來(lái)源于運輸煤炭、水
泥的車(chē)輛過(guò)量超載（載重5t車(chē)裝運13t～18t），使瀝青路面所承受的剪
應力過(guò)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bzz－100型日均勻當量軸次為1300次?日，交通量增長(cháng)率
為9．8％，使用年限15年，一個(gè)車(chē)道累計當量軸次為742萬(wàn)軸次，設計
容許彎沉值lr＝0．359mm。路面設計以交通部jtj014―86《公路柔性路
面設計規范》的有關(guān)規定為依據。
瀝青路面結構從下到上為：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，6cmac－25ⅱ下面層，4cm
ac－16ⅰ中面層，4cm多碎石sac－16抗滑表面。2路況調查結果
廈門(mén)至漳州（稱(chēng)下行線(xiàn)）通車(chē)一年半來(lái)，路況基本保持完好，裂縫很少
。而漳州至廈門(mén)（稱(chēng)上行線(xiàn)）部分路段出現橫向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、局部
出現車(chē)轍和凹陷、唧泥。病害的主要特征：橫向裂縫集中在行車(chē)道，一
般沒(méi)有伸進(jìn)超車(chē)道；縱向裂縫主要集中在行車(chē)道，以及超車(chē)道右側四周
；網(wǎng)狀裂縫主要集中在行車(chē)道及超車(chē)道右劃線(xiàn)四周區域，呈現細小分布
較廣；主車(chē)道局部路段有較明顯車(chē)轍和凹陷。主車(chē)道這種車(chē)轍是由于行車(chē)荷載作
用、路表開(kāi)裂后的滲水引起的不可恢復的永久變形，而不是常見(jiàn)的高溫
引起的車(chē)轍。凹陷、唧泥是在車(chē)轍的位置，經(jīng)荷載反復作用，雨水浸進(jìn)
造成。
從路況調查表明：因上行線(xiàn)和下行線(xiàn)車(chē)輛載重的差異，行車(chē)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(xiàn)沒(méi)有橫向
、縱向裂縫，上行線(xiàn)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(mén)高速公路有限公司委托長(cháng)沙交通學(xué)院交通設計研究所（以下稱(chēng)長(cháng)沙
交研所）對出現病害的路段進(jìn)行鉆芯取樣觀(guān)察和芯樣試驗。
長(cháng)沙交研所對上行線(xiàn)網(wǎng)裂和凹陷部位的鉆芯試樣10個(gè)，停車(chē)道和路面完
好部位的鉆芯樣4個(gè)，開(kāi)裂處鉆芯樣2個(gè)，并同時(shí)對嚴重凹陷的挖孔進(jìn)行
了觀(guān)察。
3．1對芯樣和挖孔觀(guān)測
（1）網(wǎng)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(kāi)；底面層ac－25－ⅱ混合料水損害嚴重，中面層
與底面層之間幾乎已沒(méi)有瀝青；半剛性基層表層的1cm～2cm有軟化現象；
（2）凹陷嚴重部位挖開(kāi)觀(guān)察，33cm分二次攤展的半剛性基層，上層16
cm已完全疏松，下層17cm完好。這是面層開(kāi)裂后地表水滲透半剛性基層
表面并在行車(chē)沖擊作用下引起的；
（3）緊急停車(chē)道和路面完好部位鉆孔表明半剛性基層板結良好。
3．2芯樣實(shí)測孔隙率及抽提篩分試驗
（1）表面層混合料在緊急停車(chē)道上鉆孔試件孔隙率明顯比行車(chē)道上大；
（2）中面層混合料空隙率對比表明，緊急停車(chē)道和行車(chē)道混合料差異
不太明顯，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(fā)現任何異常，而其中一組
油石比較低，是由于面層開(kāi)裂，地表水滲透、沖洗及車(chē)載沖擊作用，使
部分集料表面的瀝青被水剝落，唧泥時(shí)帶走，使得下面層ac－25－ⅱ混
合料油石比偏底。在停車(chē)道和完好路面鉆芯樣試驗，證實(shí)油石比正常，
未發(fā)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(chǎng)壓實(shí)情況基本正常，可以排除因施工質(zhì)量造成路面損壞的疑問(wèn)。
4標準軸載計算及分析
4．1交通量調查和分析
根據收費車(chē)輛流量分析。2000年4月和5月二個(gè)月通過(guò)該路段日均勻交通
量一類(lèi)車(chē)（載重2500kg以下）4875輛次；二類(lèi)車(chē)（載重2500kg～7000kg）5940輛次；
三類(lèi)車(chē)（載重7000kg～15000kg）1248輛次；四類(lèi)車(chē)（載重15000kg～20000kg）615輛次。
經(jīng)現場(chǎng)對超載車(chē)輛調查，超載的主要是二類(lèi)車(chē)，且二類(lèi)車(chē)以東風(fēng)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(xiàn)占重載車(chē)80％，下行線(xiàn)占重載車(chē)10％。本文
分析時(shí)，設定三類(lèi)車(chē)按黃河jn－150標準載重換算，四類(lèi)車(chē)按日野zm44
0標準載重換算，二類(lèi)車(chē)按東風(fēng)eq140換算，按上行線(xiàn)60％重載，40％空
載，其中重載車(chē)30％按標準載荷，40％載荷10000kg，20％載荷13000k
g，10％載荷15000kg，一般情況下80％行駛在行車(chē)道，20％行駛在超車(chē)
道；下行線(xiàn)空載60％，重載40％，超載10％按載重10000kg計算。
4．2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(lèi)車(chē)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(jìn)行換算。
經(jīng)換算各類(lèi)車(chē)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(xiàn)行車(chē)道bzz－100標準日均勻當量軸次393
1次，是原設計日均勻當量軸次1300?2＝650次?日的6．05倍；下行線(xiàn)
行車(chē)道bzz－100標準日當量軸次1941次，是原設計日均勻當量軸次的2
．99倍。如交通量年增長(cháng)率9．8％，則上行線(xiàn)設計年限內累計當量軸次
為3551萬(wàn)次，下行線(xiàn)設計年限內累計當量軸次為1753萬(wàn)次，分別為原設
計行車(chē)道累計當量軸次742的4．79倍和2．36倍。由此可見(jiàn)，原od調查
對轉移交通量和車(chē)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
5．1路面設計彎沉值
原設計容許彎沉值0．359mm；現考慮車(chē)輛超載因素之后，上行線(xiàn)行
車(chē)道設計容許彎沉值0．177mm，這與原設計相差甚大。
1999年1月（通車(chē)13個(gè)月）委托交通部公路工程檢測中心對廈門(mén)段k236
＋320～k248＋170（11．85km）進(jìn)行了路面工程質(zhì)量的檢測評價(jià)。
彎沉：測試里程為雙向4車(chē)道共47．4km，數據個(gè)數13500，滿(mǎn)足彎沉值0．359mm的占97．1％，代表彎沉均勻值＝0．2mm。
1999年11月30日對已使用二年的路面進(jìn)行第二次彎沉測定。上行線(xiàn)
行車(chē)道共測定1176個(gè)點(diǎn)，彎沉值小于或即是0．177mm的有818個(gè)點(diǎn)，占
69．6％，均勻代表彎沉值0．278mm；超車(chē)道測定242個(gè)點(diǎn)，彎沉值小于
或即是0．177mm的有216個(gè)點(diǎn)，占89．3％。
兩次彎沉測定表明：①超載車(chē)行駛較少的超車(chē)道和下行線(xiàn)行車(chē)道的實(shí)測
彎沉值均較小，整體強度高；②上行線(xiàn)的行車(chē)道彎沉值明顯大于超車(chē)道
，也就是行車(chē)道的路面結構在過(guò)量超載車(chē)輛的作用下，整體強度下降，
不能滿(mǎn)足考慮超載因素之后的容許彎沉值，應采取措施恢復其整體強度。
5．2剪切應力分析
長(cháng)沙交研所參照彎拉強度驗算方法，對剪切強度進(jìn)行了驗算，從計算結
果分析表明：在超載車(chē)的作用下產(chǎn)生的最大剪應力是容許彎拉強度δr
的2倍～3倍，瞬時(shí)最大剪應力接近各層瀝青混合料臨界開(kāi)裂彎拉強度值
。雙輪靜態(tài)時(shí)，當量圓四周均會(huì )出現較大的剪切應力，車(chē)輛行進(jìn)時(shí)，雙
輪邊沿以外某一縱向區域內形成高剪切應力的疲憊作用，因此產(chǎn)生縱向
裂縫。關(guān)于網(wǎng)狀裂縫，由于輪載作用時(shí)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(xiàn)，因此網(wǎng)裂自
然形成。地表水的滲漏，造成中、下面層深度疲憊作用加速破壞，必然
引起凹陷、唧泥的結果。
所以，廈漳高速公路由于過(guò)量超載車(chē)輛產(chǎn)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
6．1修補方法
路面損壞的特征主要是裂縫和凹陷這二種類(lèi)型。維修應根據類(lèi)型采取不
同的方法。對有裂縫而沒(méi)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，防止雨水浸進(jìn)軟化水泥穩定碎
石基層，加速面層疲憊破壞。
對凹陷的地段修補，用切割機切開(kāi)瀝青面層，為防止修復后雨水沿著(zhù)切
割縫隙下浸，表面層切割范圍應寬于中面層5cm～10cm，以便展設防水
卷材。用風(fēng)鎬整潔挖往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(chǎng)拌制填補基層，用垂直振動(dòng)夯錘夯實(shí)，待2h
后，灑上一層乳化瀝青作為粘層油，先展瀝青下面層和中面層夯實(shí)，在
中面層表面新舊瀝青的接縫處展設防水卷材再展上面層混合料，壓實(shí)后
開(kāi)放交通。這種處理方法的效果較好，通車(chē)后未發(fā)現修補坑槽的二次損
壞。缺點(diǎn)是施工較麻煩。
6．2路面補強方案
①對上行線(xiàn)行車(chē)道彎沉不足且損壞較嚴重的路段，銑刨8cm，分二層采
用7％pe改性的ac－16ⅰ型混合料展筑至原路面標高；對上行線(xiàn)行車(chē)道
其他路段，均銑刨4cm，用改性的ac－16ⅰ型混合料展筑至原路面標高
。全路段用4cm7％pe改性ak－13a型加上3cm5％sbs改性sma10型混合料
進(jìn)行全幅罩面；
②對下行線(xiàn)除出現裂縫或網(wǎng)裂的地段進(jìn)行特殊修補處理外，不作銑刨處
理，用4cm5％sbs改性sma10型混合料進(jìn)行全幅罩面；
③在全幅罩面之前，對銑刨的邊沿均用20cm～25cm寬的防水卷材粘貼在
瀝青層接縫上。
7防止超載車(chē)輛損壞高速公路路面的措施
7．1路政治理
由于高速公路路面維修困難、用度高、影響行車(chē)安全等特性，過(guò)量超載
造成路面迅速損壞，僅收點(diǎn)通行費得不償失�？紤]到高速公路收費還貸
題目，以免交通量驟減影響收費，對數目最大的二類(lèi)車(chē)來(lái)說(shuō)，在治理的
措施上，采取進(jìn)口嚴格稽查的辦法，不答應載貨量超過(guò)交通部2000年2
號令第三條第五款規定的車(chē)輛進(jìn)進(jìn)高速公路，是防止路面過(guò)早破壞的最
有效措施。
7．2設計留有余地
①分析交通量時(shí)，充分考慮轉移交通量和超載的因素，應把超載車(chē)輛的
荷載都換算成當量軸次，據此算出容許彎沉值，設計時(shí)應留有余地；
②瀝青中面層、上面層應采用抗車(chē)轍、抗浸水性能較好的改性瀝青、s
ma混合料路面。
參考文獻
［1］李德月．超重車(chē)運輸中橋梁承載能力的評估，華東公路，2001．2
［2］中華人民共和國行業(yè)標準：公路瀝青路面設計規范，北京：人民交通出版社
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