旧沥青路面铣刨质量控制方法和标准研究

张 红

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司， 陕西 西安 710075）

在旧沥青路面基层没有大问题的情况下，通过铣刨可以提高沥青路面的平整度。沥青路面的铣刨一般会应用在公路的维修和改造中，尤其是针对遭到破坏范围比较大的旧路面，另外，铣刨还可以发挥其良好的拉毛作用来更好地结合新旧沥青路面。沥青路面铣刨之后，在旧路面进行沥青混合料铺垫施工，可以利用嵌挤原理来压实摊铺的路基。由水泥和混合料形成的胶凝材料使用在路面施工中可以保证铣刨摊铺施工的质量。路面的铣刨施工所使用的沥青路面材料由于其抗压能力强、稳固性好的优势使其成为高等级路面基层材料的首选。

1 项目概况

某西非国家公路改扩建工程项目全长219.98km，将现有对向双车道加宽至双向四车道断面。设计标准主要采用中国标准并结合当地标准，按当地标准划分，将道路等级由B级路改扩建为A级路，主要设计时速为80km/h，个别地形受限路段和城镇段采用60km/h。该工程项目的原有路面结构层破损严重，路面病害类型以纵横向裂缝为主，同时伴有路面沉陷、拥包、露骨、坑槽、路基翻浆等多种病害。本次路面病害处治方案采用铣刨、灌缝、聚酯玻纤布贴布、碎石封层顶管、LSPM-25、AC-20、AC-13混合料摊铺碾压、抹缝标线等处治方法和施工工艺。

2 旧沥青路面铣刨机理分析

铣刨刀头通过挤压和剪切路面材料，在沥青路面的铣刨过程中使路面达到破碎状态，进而导致路面的位移和撕裂。沥青与矿物集料之间的粘结力和集料本身存在的摩擦力共同构成旧沥青路面的强度，虽然旧沥青路面具有较高的抗压强度，但是其抗剪强度和抗拉强度则较弱，因此，这就导致在常温条件下，沥青路面的破坏形式是以剪切破坏为主要破坏形式，其破坏机理遵从摩尔-库伦定律的条件和要求。由图 1可知，在外部荷载的作用条件下，沥青路面不发生过剪切破坏时，应满足的条件为：剪应力小于等于沥青混合料之间的粘结力与正应力和内摩擦角的乘积之和。即：

图1 摩尔应力圆示意图

当剪应力大于材料的粘结力时，此时铣刨沥青路面可以使混合料发生破碎。子弹型刀头的铣刨主要依靠自身刀头的刀尖进行沥青路面的铣削破碎。在铣刨过程中，铣刨刀头不同的铣削角度和速度会产生不同的铣削效果和作用。铣刨刀头安装不同的铣削角度对于刀具的磨损和铣刨料的粒径分布会产生不同且巨大的影响，在安装刀具时，要注意其安装的角度要便于刀头切入沥青路面，能够保证比较小的摩擦阻力，还要便于回收铣刨料。刀头不同的铣削速度主要影响路面破碎的表现形式，速度高时表现为剪切和撕裂，反之表现为剪切破碎，且铣削速度与局部剪应力成反比。

3 旧沥青路面铣刨厚度的确定

路面结构设计当量模量的计算需要采用以弯沉为等效的指标，把多层结构改造为半无限空间体的近似方法。根据此方法，可将两层结构的当量模量计算公式以下列三个公式（2）-（4）表示：

其中，E——两层结构的当量回弹模量，MPa

h1、h2——上层、下层的厚度，m

E1、E2——上层、下层的回弹模量，MPa

Dt——上下层的当量弯曲刚度，MN-m

多层结构当量回弹模量的算法是结合一二层计算的当量模量与第三层结构计算,依此类推来计算多层结构的当量回弹模量。

在2厘米铣刨厚度的回归公式中带入实测的弯沉值可以得到铣刨后旧沥青路面的当量回弹模量，与标准当量回弹模量E比较时，当旧路当量回弹模量小于E时则需要将弯沉值带入4厘米铣刨厚度的回归公式中计算当量回弹模量，直到旧路当量回弹模量大于标准当量回弹模量E。

4 铣刨方案确定

4.1 病害数据统计分析

路面车辙深度、长度坑槽修补面积以及纵横缝熟练是病害统计分析的重点，由此可以计算出评价指标、破损老板和坑槽修补率。

4.2 典型病害芯样分析

对芯样进行分析，一般取芯深度是三层沥青层，如果芯样成型出现了裂纹，需要依据裂缝具体情况进行合理的方案判定：当遇到自上而下的疲劳裂缝或者温缩裂缝时，需要根据其影响的深度确定出铣刨的具体深度，当遇到从下而上的反射裂缝时，相关工作人员需要对沥青层全部刨铣。

4.3 铣刨方案确认

根据初步拟定的旧沥青路面铣刨方案，铣刨机对路面进行铣刨后，滑移清扫车应及时跟进，对铣刨料进行清理，监理人员和项目负责人对铣刨后的路况进行跟踪调查分析，若发现铣刨质量与预期效果有出入，应对初步铣刨方案进行动态调整，从而形成较为完善的铣刨方案。在确定铣刨方案时，可以根据以下指标进行优化调整。

（1）当路面破损状况指数小于 60，且旧沥青路面面层出现沉陷和网裂时，应铣刨包括上基层在内的四层路面结构层；

（2）当路面破损状况指数为60～70时，需要铣刨三层路面结构层；若局部路段路面出现严重病害时，需要进行深层开挖，挖除沥青面层的同时还需挖除水泥稳定层；当上基层出现横向裂缝且间距小于20m时，应进行连续开挖；当横向裂缝间距超出20m时，应视情况决定是否进行独立开挖。

（3）长度：三方确定，其原则为基本覆盖全部病害处治段落。

（4）宽度：为了保证水泥稳定基层的摊铺质量，在摊铺时需要考虑摊铺机的最小合理作业宽度，在进行分层铣刨时，应根据现场情况，在上面层每侧不小于3.8m范围内预留出大于等于10cm宽的台阶。

(5)深度：在进行多层铣刨时，应根据现场的车辙调查实际情况，以及病害路段路面钻芯芯样厚度的试验分析报告，结合原路面结构层的厚度，对各旧沥青路面病害段落和各路面结构层不同的厚度之间存在的差异性进行分析。一般而言，上面层的厚度在4cm～6cm范围内，中面层和下面层的厚度在11～13cm范围内，上基层的厚度在15cm～18cm范围内。

5 铣刨控制

5.1 人员机具配置

在铣刨施工准备阶段，为了保证施工的顺利进行，应首先做好施工人员和施工机具的配置工作。该工程项目施工人员主要有：施工现场负责人1名、现场工程师1名、监理负责人1名、监理员1名、施工技术员1名、铣刨机具操作人员2名，现场辅助人员3名。需要的设备和机具主要有铣刨机、料机以及其他辅助性的机具机械等。

5.2 铣刨流程

旧沥青路面铣刨的流程具体如下所述。

5.2.1 铣刨控制线

在旧沥青路面铣刨方案确定后，为了保证铣刨范围的平直、规整，应首先画好铣刨控制线。

5.2.2 铣刨机刀头检查

在旧沥青路面铣刨施工开始前，需对铣刨机的刀头进行检查，避免铣刨过程中出现刀头断裂破坏，影响铣刨的效果。

5.2.3 铣刨速度深度控制

在旧沥青路面铣刨过程中，需要根据铣刨的路面结构层次和路面结构情况，控制好铣刨的速度和深度，并且要时常检查铣刨开槽口的状况，开槽口的平整度、破损状况、夹层情况等都会对铣刨的速度和深度带来影响，当遇到上述情况时，需对铣刨的速度和深度进行相应的控制。该工程推荐的铣刨速度和深度如下表1所示。

表1 铣刨的速度和深度标准

5.2.4 铣刨机用水量控制

在旧沥青路面铣刨施工过程中，为了保证铣刨后旧沥青料的质量，沥青面层表面应保持有一定的湿度，但也不能过湿，否则会使铣刨后的旧沥青料成团后不易散开。

5.2.5 铣刨台阶控制

当需要采用分层铣刨来处治原路面病害时，为了达到路面加铺要求的压实效果，在每层摊铺后的沥青层纵向错开至少12cm的间隔，横向错开4～5cm的间隔，从而保证路面压实度符合施工质量要求。

5.2.6 施工质量验收标准

在旧沥青路面铣刨施工完成后，应对铣刨后的沥青路面断面的顺直度、表面纹理情况和路面平整度的铣刨质量情况进行检验。其各项标准如下：顺直度——平齐的上槽口以及顺直的边口；表面纹理——没有松散夹层的表面和清晰的底部纹理；平整度——用3米的直尺进行检测，保证平整度小于1厘米，检测频率50米/点。

6 铣刨与摊铺施工技术要点

（1）相关工作人员在施工之前需要事先确定病害点的范围桩号，根据钻芯实验确定出施工时需要铣刨的具体深度，依据病害的严重程度从而合理地确定出施工工程量。随后对施工过程中所需要的施工材料、施工机械进行合理的安排，并且合理的分配施工人员。为了使得施工环境更加安全，需要在施工的过程中将施工路段进行交通管制，并且将通行区域单独隔离出来。为了起到警示作用，需要在相关施工路段设置警示牌，并且为车辆设立缓冲区。针对施工路段相关的路口需要单独派人维护交通，施工人员在作业的过程中需要穿戴具备反光功能的工作服方可进入施工现场。

（2）相关工作人员在铣刨施工之前需要确定好铣刨点的具体宽度，将铣刨点的宽度与铣刨机的施工宽度进行结合之后再放线，针对铣刨深度，每隔两米相关工作人员需要进行标记一次，并且使用钢丝绳连接，从而制定出铣刨机的具体行走控制线，提升铣刨的精度。在进行铣刨工作的过程中，需要确保开挖边缘的形状呈现出阶梯状，多层结构的接缝彼此需要错开 15厘米左右，铣刨机在工作时需要保证速度均匀。底面经过铣刨之后需要具备较好的平整度，相关工作人员可以选择自带找平装置的铣刨机来进行铣刨工作，从而更好地控制铣刨的深度。派特定的工作人员对铣刨的具体深度进行测量，当发现铣刨深度不合格时需要及时地进行调整，铣刨的过程中还需要严格控制用水量，保证潮而不湿。从而有助于清扫工作的顺利进行。完成铣刨之后还需要对其底部进行彻底清扫。在必要的时候后以采用大容量的吹风机或者清扫车进行清理，从而保持槽底干净。

（3）铣刨工作完成之后相关工作人员需要对工作面进行仔细检查，针对坑槽裂缝需要进行及时的处理，处理干净之后需要对裂缝进行及时的灌缝处理，使用粘层油可以使得沥青的结构物和结构层，或者上下沥青结构形成一个整体。使用透层油的目的是为了让基层和沥青层更好地结合在一起，需要在透层油彻底融入底面以后，再进行相关的铺助工作。通过使用粘层油和透层油，可以将沥青各基层之间完美地结合在一起，进一步提升工程的质量，对乳化沥青进行撒布时需要采用撒布车，当撒布较多时，需要进行人工刮除，当撒布不足时需要派工人进行补撒。

7 结语

加强控制铣刨摊铺的施工，通过严格控制沥青混合材料的混合比例来保证沥青路面的改造质量，另外，还需认真观察铣刨机的工作状况，当出现局部松散现象时，需要进行深度铣刨，保证槽底的平整。可以选择半幅封闭施工来防止出现影响交通问题的发生，加强施工现场的组织和管理工作以减少施工对交通的干扰，加强防护和铣刨摊铺规范，保证铣刨的各个环节都在可控的范围之内，保证沥青路面的铣刨工作审理进行。