舊瀝青路面銑刨質量控制方法和標準研究

張 紅

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司， 陜西 西安 710075）

在舊瀝青路面基層沒有大問題的情況下，通過銑刨可以提高瀝青路面的平整度。瀝青路面的銑刨一般會應用在公路的維修和改造中，尤其是針對遭到破壞范圍比較大的舊路面，另外，銑刨還可以發(fā)揮其良好的拉毛作用來更好地結合新舊瀝青路面。瀝青路面銑刨之后，在舊路面進行瀝青混合料鋪墊施工，可以利用嵌擠原理來壓實攤鋪的路基。由水泥和混合料形成的膠凝材料使用在路面施工中可以保證銑刨攤鋪施工的質量。路面的銑刨施工所使用的瀝青路面材料由于其抗壓能力強、穩(wěn)固性好的優(yōu)勢使其成為高等級路面基層材料的首選。

1 項目概況

某西非國家公路改擴建工程項目全長219.98km，將現(xiàn)有對向雙車道加寬至雙向四車道斷面。設計標準主要采用中國標準并結合當?shù)貥藴?，按當?shù)貥藴蕜澐郑瑢⒌缆返燃売葿級路改擴建為A級路，主要設計時速為80km/h，個別地形受限路段和城鎮(zhèn)段采用60km/h。該工程項目的原有路面結構層破損嚴重，路面病害類型以縱橫向裂縫為主，同時伴有路面沉陷、擁包、露骨、坑槽、路基翻漿等多種病害。本次路面病害處治方案采用銑刨、灌縫、聚酯玻纖布貼布、碎石封層頂管、LSPM-25、AC-20、AC-13混合料攤鋪碾壓、抹縫標線等處治方法和施工工藝。

2 舊瀝青路面銑刨機理分析

銑刨刀頭通過擠壓和剪切路面材料，在瀝青路面的銑刨過程中使路面達到破碎狀態(tài)，進而導致路面的位移和撕裂。瀝青與礦物集料之間的粘結力和集料本身存在的摩擦力共同構成舊瀝青路面的強度，雖然舊瀝青路面具有較高的抗壓強度，但是其抗剪強度和抗拉強度則較弱，因此，這就導致在常溫條件下，瀝青路面的破壞形式是以剪切破壞為主要破壞形式，其破壞機理遵從摩爾-庫倫定律的條件和要求。由圖 1可知，在外部荷載的作用條件下，瀝青路面不發(fā)生過剪切破壞時，應滿足的條件為：剪應力小于等于瀝青混合料之間的粘結力與正應力和內摩擦角的乘積之和。即：

圖1 摩爾應力圓示意圖

當剪應力大于材料的粘結力時，此時銑刨瀝青路面可以使混合料發(fā)生破碎。子彈型刀頭的銑刨主要依靠自身刀頭的刀尖進行瀝青路面的銑削破碎。在銑刨過程中，銑刨刀頭不同的銑削角度和速度會產(chǎn)生不同的銑削效果和作用。銑刨刀頭安裝不同的銑削角度對于刀具的磨損和銑刨料的粒徑分布會產(chǎn)生不同且巨大的影響，在安裝刀具時，要注意其安裝的角度要便于刀頭切入瀝青路面，能夠保證比較小的摩擦阻力，還要便于回收銑刨料。刀頭不同的銑削速度主要影響路面破碎的表現(xiàn)形式，速度高時表現(xiàn)為剪切和撕裂，反之表現(xiàn)為剪切破碎，且銑削速度與局部剪應力成反比。

3 舊瀝青路面銑刨厚度的確定

路面結構設計當量模量的計算需要采用以彎沉為等效的指標，把多層結構改造為半無限空間體的近似方法。根據(jù)此方法，可將兩層結構的當量模量計算公式以下列三個公式（2）-（4）表示：

其中，E——兩層結構的當量回彈模量，MPa

h1、h2——上層、下層的厚度，m

E1、E2——上層、下層的回彈模量，MPa

Dt——上下層的當量彎曲剛度，MN-m

多層結構當量回彈模量的算法是結合一二層計算的當量模量與第三層結構計算,依此類推來計算多層結構的當量回彈模量。

在2厘米銑刨厚度的回歸公式中帶入實測的彎沉值可以得到銑刨后舊瀝青路面的當量回彈模量，與標準當量回彈模量E比較時，當舊路當量回彈模量小于E時則需要將彎沉值帶入4厘米銑刨厚度的回歸公式中計算當量回彈模量，直到舊路當量回彈模量大于標準當量回彈模量E。

4 銑刨方案確定

4.1 病害數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

路面車轍深度、長度坑槽修補面積以及縱橫縫熟練是病害統(tǒng)計分析的重點，由此可以計算出評價指標、破損老板和坑槽修補率。

4.2 典型病害芯樣分析

對芯樣進行分析，一般取芯深度是三層瀝青層，如果芯樣成型出現(xiàn)了裂紋，需要依據(jù)裂縫具體情況進行合理的方案判定：當遇到自上而下的疲勞裂縫或者溫縮裂縫時，需要根據(jù)其影響的深度確定出銑刨的具體深度，當遇到從下而上的反射裂縫時，相關工作人員需要對瀝青層全部刨銑。

4.3 銑刨方案確認

根據(jù)初步擬定的舊瀝青路面銑刨方案，銑刨機對路面進行銑刨后，滑移清掃車應及時跟進，對銑刨料進行清理，監(jiān)理人員和項目負責人對銑刨后的路況進行跟蹤調查分析，若發(fā)現(xiàn)銑刨質量與預期效果有出入，應對初步銑刨方案進行動態(tài)調整，從而形成較為完善的銑刨方案。在確定銑刨方案時，可以根據(jù)以下指標進行優(yōu)化調整。

（1）當路面破損狀況指數(shù)小于 60，且舊瀝青路面面層出現(xiàn)沉陷和網(wǎng)裂時，應銑刨包括上基層在內的四層路面結構層；

（2）當路面破損狀況指數(shù)為60～70時，需要銑刨三層路面結構層；若局部路段路面出現(xiàn)嚴重病害時，需要進行深層開挖，挖除瀝青面層的同時還需挖除水泥穩(wěn)定層；當上基層出現(xiàn)橫向裂縫且間距小于20m時，應進行連續(xù)開挖；當橫向裂縫間距超出20m時，應視情況決定是否進行獨立開挖。

（3）長度：三方確定，其原則為基本覆蓋全部病害處治段落。

（4）寬度：為了保證水泥穩(wěn)定基層的攤鋪質量，在攤鋪時需要考慮攤鋪機的最小合理作業(yè)寬度，在進行分層銑刨時，應根據(jù)現(xiàn)場情況，在上面層每側不小于3.8m范圍內預留出大于等于10cm寬的臺階。

(5)深度：在進行多層銑刨時，應根據(jù)現(xiàn)場的車轍調查實際情況，以及病害路段路面鉆芯芯樣厚度的試驗分析報告，結合原路面結構層的厚度，對各舊瀝青路面病害段落和各路面結構層不同的厚度之間存在的差異性進行分析。一般而言，上面層的厚度在4cm～6cm范圍內，中面層和下面層的厚度在11～13cm范圍內，上基層的厚度在15cm～18cm范圍內。

5 銑刨控制

5.1 人員機具配置

在銑刨施工準備階段，為了保證施工的順利進行，應首先做好施工人員和施工機具的配置工作。該工程項目施工人員主要有：施工現(xiàn)場負責人1名、現(xiàn)場工程師1名、監(jiān)理負責人1名、監(jiān)理員1名、施工技術員1名、銑刨機具操作人員2名，現(xiàn)場輔助人員3名。需要的設備和機具主要有銑刨機、料機以及其他輔助性的機具機械等。

5.2 銑刨流程

舊瀝青路面銑刨的流程具體如下所述。

5.2.1 銑刨控制線

在舊瀝青路面銑刨方案確定后，為了保證銑刨范圍的平直、規(guī)整，應首先畫好銑刨控制線。

5.2.2 銑刨機刀頭檢查

在舊瀝青路面銑刨施工開始前，需對銑刨機的刀頭進行檢查，避免銑刨過程中出現(xiàn)刀頭斷裂破壞，影響銑刨的效果。

5.2.3 銑刨速度深度控制

在舊瀝青路面銑刨過程中，需要根據(jù)銑刨的路面結構層次和路面結構情況，控制好銑刨的速度和深度，并且要時常檢查銑刨開槽口的狀況，開槽口的平整度、破損狀況、夾層情況等都會對銑刨的速度和深度帶來影響，當遇到上述情況時，需對銑刨的速度和深度進行相應的控制。該工程推薦的銑刨速度和深度如下表1所示。

表1 銑刨的速度和深度標準

5.2.4 銑刨機用水量控制

在舊瀝青路面銑刨施工過程中，為了保證銑刨后舊瀝青料的質量，瀝青面層表面應保持有一定的濕度，但也不能過濕，否則會使銑刨后的舊瀝青料成團后不易散開。

5.2.5 銑刨臺階控制

當需要采用分層銑刨來處治原路面病害時，為了達到路面加鋪要求的壓實效果，在每層攤鋪后的瀝青層縱向錯開至少12cm的間隔，橫向錯開4～5cm的間隔，從而保證路面壓實度符合施工質量要求。

5.2.6 施工質量驗收標準

在舊瀝青路面銑刨施工完成后，應對銑刨后的瀝青路面斷面的順直度、表面紋理情況和路面平整度的銑刨質量情況進行檢驗。其各項標準如下：順直度——平齊的上槽口以及順直的邊口；表面紋理——沒有松散夾層的表面和清晰的底部紋理；平整度——用3米的直尺進行檢測，保證平整度小于1厘米，檢測頻率50米/點。

6 銑刨與攤鋪施工技術要點

（1）相關工作人員在施工之前需要事先確定病害點的范圍樁號，根據(jù)鉆芯實驗確定出施工時需要銑刨的具體深度，依據(jù)病害的嚴重程度從而合理地確定出施工工程量。隨后對施工過程中所需要的施工材料、施工機械進行合理的安排，并且合理的分配施工人員。為了使得施工環(huán)境更加安全，需要在施工的過程中將施工路段進行交通管制，并且將通行區(qū)域單獨隔離出來。為了起到警示作用，需要在相關施工路段設置警示牌，并且為車輛設立緩沖區(qū)。針對施工路段相關的路口需要單獨派人維護交通，施工人員在作業(yè)的過程中需要穿戴具備反光功能的工作服方可進入施工現(xiàn)場。

（2）相關工作人員在銑刨施工之前需要確定好銑刨點的具體寬度，將銑刨點的寬度與銑刨機的施工寬度進行結合之后再放線，針對銑刨深度，每隔兩米相關工作人員需要進行標記一次，并且使用鋼絲繩連接，從而制定出銑刨機的具體行走控制線，提升銑刨的精度。在進行銑刨工作的過程中，需要確保開挖邊緣的形狀呈現(xiàn)出階梯狀，多層結構的接縫彼此需要錯開 15厘米左右，銑刨機在工作時需要保證速度均勻。底面經(jīng)過銑刨之后需要具備較好的平整度，相關工作人員可以選擇自帶找平裝置的銑刨機來進行銑刨工作，從而更好地控制銑刨的深度。派特定的工作人員對銑刨的具體深度進行測量，當發(fā)現(xiàn)銑刨深度不合格時需要及時地進行調整，銑刨的過程中還需要嚴格控制用水量，保證潮而不濕。從而有助于清掃工作的順利進行。完成銑刨之后還需要對其底部進行徹底清掃。在必要的時候后以采用大容量的吹風機或者清掃車進行清理，從而保持槽底干凈。

（3）銑刨工作完成之后相關工作人員需要對工作面進行仔細檢查，針對坑槽裂縫需要進行及時的處理，處理干凈之后需要對裂縫進行及時的灌縫處理，使用粘層油可以使得瀝青的結構物和結構層，或者上下瀝青結構形成一個整體。使用透層油的目的是為了讓基層和瀝青層更好地結合在一起，需要在透層油徹底融入底面以后，再進行相關的鋪助工作。通過使用粘層油和透層油，可以將瀝青各基層之間完美地結合在一起，進一步提升工程的質量，對乳化瀝青進行撒布時需要采用撒布車，當撒布較多時，需要進行人工刮除，當撒布不足時需要派工人進行補撒。

7 結語

加強控制銑刨攤鋪的施工，通過嚴格控制瀝青混合材料的混合比例來保證瀝青路面的改造質量，另外，還需認真觀察銑刨機的工作狀況，當出現(xiàn)局部松散現(xiàn)象時，需要進行深度銑刨，保證槽底的平整。可以選擇半幅封閉施工來防止出現(xiàn)影響交通問題的發(fā)生，加強施工現(xiàn)場的組織和管理工作以減少施工對交通的干擾，加強防護和銑刨攤鋪規(guī)范，保證銑刨的各個環(huán)節(jié)都在可控的范圍之內，保證瀝青路面的銑刨工作審理進行。