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瀝青混凝土路面車轍銑刨拉毛工藝研究

2008-05-21 11:40    【  【打印】【我要糾錯】

  車轍是瀝青混凝土路面特有的一種破壞形式,它是在行車荷載重復(fù)作用以及氣候(高溫)等因素綜合作用下產(chǎn)生的一種永久性變形,表現(xiàn)為沿行車輪跡產(chǎn)生縱向的帶狀凹槽,嚴重時車轍的兩側(cè)會有突起形變,造成路面使用性能更加惡化。車轍始終是瀝青混凝土路面的主要病害之一,20世紀70年代末美國各州公路局曾作過調(diào)查統(tǒng)計,在被調(diào)查的44條主要公路中有13條公路的破壞是由車轍引起的,占調(diào)查總數(shù)的29.5%;日本的高速公路路面維修、罩面的原因,80%以上是由于車轍引起的。對于我省的高速公路而言,道路交通量增長非常迅猛,往往遠遠地超過了設(shè)計預(yù)期增長速度,同時高速公路重車比例在不斷提高,車輛超載超限現(xiàn)象非常普遍,這種交通條件對路面的破壞作用是非常嚴重的,尤其會導(dǎo)致路面車轍的早期產(chǎn)生。事實也表明,在我省已建成通車的高速公路瀝青路面養(yǎng)護工作中,車轍已成為繼水損壞之后,引起普遍關(guān)注的路面病害類型。

  本文根據(jù)在瀝青混凝土路面車轍處治和養(yǎng)護中的實踐和探索,針對常見的流動型車轍問題,應(yīng)用并細化了銑刨拉毛養(yǎng)護工藝,對其適用范圍、施工設(shè)備、施工工序等進行了細致的研究。

  1、車轍的類型和特征

  根據(jù)形成機理,瀝青混凝土路面的車轍一般可以分為以下四類:

 。1)磨損型車轍:這類車轍是面層表面受到輪胎磨耗形成的,在我國通常發(fā)生在車輛爆胎,鋼輪直接作用在瀝青混凝土面層上造成的劃傷,一般這些車轍無需作專門維修。

 。2)壓縮型車轍:這類車轍主要是由于瀝青混凝土面層自身的壓密形變造成的,車轍形成“V”字型,深度一般為5~10mm,對道路的行車沒有太大的影響。

 。3)結(jié)構(gòu)型車轍:這類車轍主要是由于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,或由于結(jié)構(gòu)層壓實不好或整體性不好,尤其是路基承載能力不足引起的。這類車轍往往橫向較寬,兩側(cè)沒有明顯隆起現(xiàn)象,橫斷面成U形(凹型),常伴有裂縫,并且短期內(nèi)不會穩(wěn)定,隨著時間的延續(xù),車轍深度及其它相關(guān)路面破壞會不斷加劇。

 。4)流動型車轍:這類車轍主要是由于瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性不足,或貨車超載嚴重,引起瀝青混凝土發(fā)生剪切變形產(chǎn)生的。這類車轍有明顯的隆起現(xiàn)象,整個車轍斷面形成“W”形,深度達20~50mm,嚴重時局部地段會出現(xiàn)大段松散破壞,行車跳動感明顯。

  在我國,由于高等級公路瀝青路面普遍采用半剛性基層,絕大多數(shù)車轍屬于流動型車轍和壓縮型車轍。對于壓縮型車轍,由于車轍淺,不影響使用,一般可不做專門處理,嚴重時可以通過熱拌瀝青混凝土找平轍槽,達到恢復(fù)路面性能的目的;而對于流動型車轍,目前還沒有經(jīng)濟、有效的維修工藝,通常是銑刨、重鋪瀝青混凝土面層,或者采用熱再生養(yǎng)護維修工藝,而一般流動型車轍延續(xù)段落長(達到好幾公里)、涉及整個面層,采用這些工藝維修費用較高,對交通影響大,大面積應(yīng)用需要特別慎重。

  2、流動型車轍的銑刨拉毛工藝

  流動型車轍通常延續(xù)段落長、車轍深度大,因此維修處理困難大。如果采用全銑刨、全置換維修工藝,工程量大,費用高,在很多情況下不適合大面積實施;如果采用熱再生技術(shù),一方面需要熱再生設(shè)備,配套設(shè)備要求高,另一方面,流動型車轍是發(fā)生在整個瀝青面層,銑刨時不易分層,這樣會造成不同面層材料混合,攤鋪時不能保證材料級配,從而大大影響維修質(zhì)量。針對這種情況,從降低車轍深度和恢復(fù)路面性能出發(fā),可采用將車轍隆起部分銑刨拉毛、降低車轍深度的方法恢復(fù)路面使用性能,達到安全行車的要求。

  2.1適用范圍

 。1)流動型車轍,有明顯的隆起;

 。2)車轍主要產(chǎn)生在面層,基層以下仍是完整的;

 。3)車轍25mm以上,并且基本穩(wěn)定;

  (4)瀝青混凝土面層上、中、下各層結(jié)合較好,經(jīng)鉆孔取樣無松散現(xiàn)象,且車轍隆起部位無嚴重松散、開裂現(xiàn)象。

  2.2設(shè)備要求

  為了保證銑刨拉毛后路面的平整度,必須采用精銑刨,即銑刨機的銑刨鼓要選用精銑刨鼓。以維特根W1200F為例,標(biāo)準銑刨鼓(standardmillingdrum)的銑刨刀頭間距為15mm,適合于整個面層的銑刨,而精銑刨鼓(finemillingdrum)的銑刨刀頭間距為8mm,銑刨深度0~50mm,適合于表面層的處治,處理后的路面將產(chǎn)生細致的紋理,滿足行車平順舒適的要求。

  2.3銑刨深度的確定

  合理銑刨深度的確定是車轍銑刨拉毛工藝成敗的關(guān)鍵,也是保證銑刨路面平整、橫坡舒適的關(guān)鍵。

 。1)理論銑刨深度的確定

  由于路面產(chǎn)生車轍變形,原路面實際橫坡線已扭曲變形,因此無法以現(xiàn)有路面為基準計算銑刨深度,這里采用抬線法確定路面各點位置和銑刨深度(如圖1所示)。在行車道兩側(cè)靠近標(biāo)線各找一處未產(chǎn)生車轍變形點作為基準點(理論上這兩點的連線是標(biāo)準橫坡,坡度2%),統(tǒng)一向上抬高一個相同高度,用線或直尺拉直,形成參照線I-I,則參照線I-I的橫坡度也為2%。在路面靠近緊急?繋(biāo)線處確定基點1(可以距離標(biāo)線5cm處的不變形點),再以參照線I-I為基準,確定基準點1的垂直距離Y1,然后依次確定各車轍隆起頂部的垂直距離Y2、Y4和Y6.根據(jù)量測數(shù)據(jù),計算出各點的理論銑刨深度HT2=Y1-Y2,HT4=Y1-Y4,HT6=Y1-Y6.www.Examda.CoM

 。2)車轍深度的確定

  這里確定各點的最不利車轍。以圖中隆起2、4、6點參照的車轍深度分別是RD2=Y3-Y2、RD4=Y3-Y4和RD6=Y5-Y6.

 。3)實際銑刨深度的確定

  由于基準點1在車輛作用下也不可能處于理想的不發(fā)生變形狀態(tài),因此綜合考慮減緩車轍深度以及保持良好橫坡,隆起2點的實際銑刨深度Hp2=(HT2+RD2/2)/2,依次推算隆起4點、6點的實際銑刨深度分別為Hp4=(HT4+RD4/2)/2,Hp6=(HT6+RD6/2)/2.

  為了保證縱向行車舒適以及銑刨拉毛作業(yè)流暢,每150m作為一個銑刨區(qū)間(銑刨區(qū)間內(nèi)的車轍級差控制在5~8mm.當(dāng)路段車轍深度相差不大時,區(qū)間長度可以適當(dāng)加長),區(qū)間內(nèi)每30m一個斷面計算實際銑刨深度,則每個銑刨區(qū)間的平均實際銑刨深度分別為為=∑Hp2i/n,=∑Hp4i/n,=∑Hp6i/n,其中i為任一量測斷面,n為區(qū)間內(nèi)量測斷面?zhèn)數(shù)。

  2.4工藝流程及技術(shù)要求

 。1)嚴格按照安全施工交通管制要求設(shè)立相關(guān)標(biāo)志牌,建立工作區(qū)。相關(guān)人員、設(shè)備必須在保護區(qū)內(nèi)作業(yè),確保施工安全。

 。2)認真測量,科學(xué)確定銑刨范圍及銑刨深度。原則上車轍深度小于25mm的路段不實施銑刨,對于車轍深度大于25mm的路段根據(jù)車轍深度劃定銑刨區(qū)間,確定各銑刨區(qū)間的平均銑刨深度。正常情況下銑刨深度控制在5~25mm范圍內(nèi)。

  (3)根據(jù)計算的銑刨深度,先進行靠近緊急停靠帶隆起部位2的銑刨拉毛。要求銑刨拉毛作業(yè)前根據(jù)基準點1準確調(diào)整銑刨機基準面、橫坡、銑刨深度,找平儀始終保持正常的工作狀態(tài)。

  當(dāng)一個銑刨段中包括幾個連續(xù)銑刨區(qū)間(即區(qū)間連續(xù),各區(qū)間的銑刨深度不同),可以實施連續(xù)銑刨拉毛,在銑刨中調(diào)整銑刨深度,保證路面縱向平順。在銑刨過程中一定要控制好三個關(guān)鍵階段以確保銑刨拉毛效果:第一階段是開始銑刨過渡段,銑刨機銑刨深度要從零緩慢調(diào)整到計算的銑刨深度;第二階段是銑刨過程中銑刨深度調(diào)整段,在進入連續(xù)的下一個銑刨區(qū)間時,無論是增大還是減小銑刨深度,都要從原銑刨深度逐漸調(diào)整到新的銑刨深度,嚴禁突變,這就要求在劃定銑刨區(qū)間時標(biāo)定好調(diào)整過渡段的位置;第三階段是結(jié)束銑刨過渡段,銑刨機也要將原銑刨深度緩慢降低到零。

 。4)進行銑刨拉毛面的清掃工作。采用清掃車或人工進行遺留銑刨料的清掃,防止影響后續(xù)銑刨拉毛工作。

 。5)以第一個銑刨拉毛面(原隆起2處)為基準,進行隆起部位4的銑刨拉毛,并進行銑刨拉毛面的清掃工作。操作程序與隆起2處理雷同。

 。6)以第二個銑刨拉毛面(原隆起4處)為基準,進行隆起部位6的銑刨拉毛,并進行銑刨拉毛面的清掃工作。操作程序與隆起2處理雷同。

 。7)檢查各銑刨拉毛面,當(dāng)發(fā)生相鄰兩銑刨面產(chǎn)生大于5mm錯臺時,要再進行銑刨拉毛修理。

  (8)對銑刨拉毛面的缺陷進行及時處理,如松散部位的清除與修復(fù),裂縫處及時灌縫等。

 。9)徹底清掃銑刨拉毛面,用森林滅火器等設(shè)備的高壓氣將表面浮灰吹凈,確保銑刨裸露面潔凈、干燥。

  (10)采用ERA-C等瀝青再生劑對銑刨拉毛面進行噴涂,每平方米用量不超過0.6kg,要求表面不露白。在噴涂時用遮擋物擋住道路標(biāo)線,嚴防標(biāo)線污染。

  (11)待噴涂膠干后,撤銷交通管制,開放交通。

  2.5實踐效果

  2002年沂淮江高速公路由于超載嚴重等因素,在沭陽境內(nèi)路面陸續(xù)出現(xiàn)累計約9km長的嚴重流動型車轍,直接影響了行車安全和舒適。針對這種現(xiàn)象,在冬季降雪結(jié)冰之前,養(yǎng)護人員采用上述工藝,用W1200F型銑刨機對車轍路段進行了精銑刨拉毛處理,將車轍深度控制在規(guī)范規(guī)定范圍內(nèi)。根據(jù)半年來的跟蹤觀察,沒有出現(xiàn)松散、開裂現(xiàn)象,取得了預(yù)期效果。

  3、結(jié)語

  在滿足其適用范圍的條件下,采用精銑刨機對車轍深度嚴重超過標(biāo)準的瀝青混凝土路面流動型車轍進行銑刨拉毛處理的養(yǎng)護工藝是切實可行的。此工藝雖然不能徹底根治車轍病害,但可以通過對車轍隆起部分的削除,大大降低車轍深度、恢復(fù)道路使用性能、提高車輛行車安全,并具有施工時間短、交通干擾小、養(yǎng)護費用低的優(yōu)點,可作為該類型車轍處治的階段性措施,以較低的成本延長路面使用壽命。此外,可以在銑刨拉毛的基礎(chǔ)上,再用熱拌瀝青混凝土找平車轍凹槽,最后再做一層稀漿封層處理,則可以對車轍病害進行較為徹底的根治,全面恢復(fù)路面性能。

延伸閱讀:瀝青 混凝土 路面
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