采用銑刨工藝是保證高等級道路養護質量的必要條件

趙進武

（山西省朔州市交通局，山西 朔州 036002）

在現代交通道路領域，通常將二級及以上等級道路稱為高等級道路（高速公路是目前最高等級的道路形式）。由于勘測、設計和施工要求較高，同時考慮到其使用的特殊性（如高速公路必須具備多車道雙向封閉運行等功能）因此高等級道路的養護工程作業工藝與其他道路相較亦具有一定的特殊性。認識這些特殊情況，有的放矢地進行作業，才能達成高等級道路的養護工程作業的高質量和高效率。

1 高等級道路的養護工程作業的特點

在世界范圍內，交通建設與整個國家的經濟發展息息相關，這已為國際現代經濟學術界所公認。我國等級公路的保有量逐年大幅遞增，其中二級以上高等級道路的路面形式主要是瀝青混凝土材料，水泥混凝土路面僅占很少的比例。顯然，高等級道路和瀝青路面已成為我國陸路客貨運輸的主要形式，其中作為目前國內外最高等級道路形式的高速公路在我國大陸的建成通車里程已超過10×104km（2013年年底）。高速公路的快速建設，使我國在改革開放后迅速進入高速交通時代，它不僅對整個國民經濟的發展具有重要意義，而且也使我國的道路交通科技得到跨越式進步，促進了整個民族的科技進步。但以高速公路為代表的高等級道路的基本特性決定了它所具有下述特點。

a）設計和建設等級高。

b）普遍應用高性能筑路材料。

為保證道路的設計性能，以改性瀝青為代表的高性能筑路材料大量采用。如以SBS為改性劑經高溫溶脹和高速剪切等工藝制作的SBS改性瀝青作黏結劑的瀝青混凝土材料能夠使道路的承載能力和服務壽命顯著提高。同時，由于道路對冬季嚴寒和夏季高溫的溫度敏感性明顯下降，就使得道路早期病害的出現得到有效的遏制。

除改性瀝青外，高等級道路還采用了SMA（瀝青馬蹄脂）、RCC（高碾壓混凝土）等新型結構、材料設計和施工，這些新材料和新工藝的應用使得高等級道路的使用性能進一步提高。筆者參與施工的山西大（同）運（城）高速公路朔州路段在面層普遍采用SBS改性瀝青和SMA材料，在基層大量采用RCC和高性能無紡土工布布設等新工藝，使該路段建成通車10多年來，面層和基層至今保持完好，道路的服務功能得到良好的保持。

c）普遍采用橋梁、立交和隧道。

高等級道路的設計和建設等級較其他道路明顯要高，這就要求道路的線型較為平直，坡度較小，曲率半徑較大。有鑒于此，在高等級道路上很多地段會普遍采用橋梁、立交和隧道結構，這在以山西為代表的山地丘陵地帶更為突出。

2 采用路面銑刨機械完成道路病害清除的優越性

雖然高等級道路的設計和建設等級較其他道路明顯為高，但在車輛的長期重載碾壓和自然光候侵蝕雙重作用之下，道路病害的出現也是必然的現象。筆者所處的山西省是全國能源重化工基地，每年僅原煤的輸出量即達數千萬噸，使得運煤車輛的荷載很大，其結果使得道路病害的產生更為嚴重。以高速公路為代表的高等級瀝青路面在通車1年之后，會陸續產生以縱橫網裂（或不規則裂紋）、松散和擁包等道路病害。實踐和長期統計結果顯示，上述道路病害的生成數量與道路建成后的通車使用年限有直接關系，且隨通車時間的延長成指數增加[1]（圖1）。

圖1 高等級道路路面病害的產生數量與通車年限的關系

相對于高等級道路，由于其車流量較大，往往是交通干線的重要樞紐，就要求對道路病害進行快速消除，以對交通流的影響減至最小。特別是高等級道路的車行速度較快（高速公路更達100 km以上），道路病害的存在更是嚴重的交通隱患之一。道路病害的快速消除工藝，傳統式有2種方法，即挖切填料修補法和上部加層覆蓋修補法。前者適于修補小型局部病害（單個病害面積一般小于等于2 m2），后者適于修補較大面積的路面病害。

2.1 上部加層覆蓋修補法的弊端

a）在橋梁、立交和隧道路段，加層覆蓋修補會增加道路高程，使橋梁下部和隧道段道路的通過高度減小，使橋梁的承載靜荷載嚴重增加。

b）已出現病害路段的面層本已出現問題，若僅是在上部加層覆蓋修補，其原有問題仍然存在而形成新病害的隱患。

顯然，現有工藝已難以適應高等級道路發展的需要，必須尋求新的解決辦法。

2.2 銑刨工藝完成道路病害清除的優越性

a）道路病害銑刨時僅挖切出現病害的層面材料，不會傷及下部基礎。

b）出現病害的層面材料挖切后，形成非常規則的矩形切槽，底部呈現規矩的毛面，這為新混合料的填補和新舊材料的良好結合提供了條件，明顯提高了道路修補質量和使用壽命。

c）新混合料的填補僅是補充銑刨后形成的矩形切槽，故完成修補后的道路表面高程與原路面相同。

d）以銑刨工藝完成道路病害的清除作業時，挖切后形成的舊路面材料呈現均勻和純凈狀態，雜質含量很少，這為其重新再生利用創造了良好的條件。

由此分析，采用銑刨工藝完成道路病害的清除具有很多優越性，且具有明顯的經濟效益。這些優點恰恰是對原傳統作業工藝固有弱點的有效克服。

3 路面銑刨機械及其作用工藝的發展趨勢

a）裝機功率的加大有效地提高了整機儲備功率和作業效率，以適應下述需求。

（a）道路等級的提高使得銑刨深度的進一步提高。目前，某些大型銑刨機的作業深度大于等于250 mm，作業寬度已達3 500 mm以上。這個厚度與大多高等級道路的面層厚度基本相當。它的作業使得對瀝青路面全厚度進行銑刨作業能夠一次完成。這對于提高作業效率、降低作業成本、減少施工周期和盡速開放交通是十分重要的。

（b）以改性瀝青為黏結劑生產的瀝青混凝土材料鋪筑的瀝青路面具有更大的應力和強度[2]，銑刨機的作業必須與之相適應。

（c）銑刨機的作業效率與裝機功率的大小并非直線規律。大量工程實踐表明，裝機功率的加大與銑刨機的作業效率非同倍數提高。在相同作業條件下，功率增加后的作業效率呈現如式（1）關系:

式中：pw為功率增加后的作業效率，m2/h；k為作業效率遞增系數，取1.5～3；Δ為功率增加率，即增加后的總功率和原功率的差值與原功率之比；p0為功率增加前的作業效率，m2/h。

因此，適當提高驅動功率對于提高銑刨機的作業效率意義重大。

b）自動化程度的提高使作業效果、作業可靠性及施工安全性進一步提高，這主要表現在下述方面。

（a）光學技術應用和新型液壓技術的進步使銑刨機的自動找平技術更為精確和完善。

（b）設備的自動化故障診斷技術的開發和應用使其對惡劣的作業環境具有更好的適應性。同時派生的施工過程安全保護裝置能夠自動規避可能的誤操作（如超負荷作業和行走、作業時的整機失穩等），從而形成設備和作業操作人員的安全保障。

4 總結

我國道路交通事業的快速發展，特別是道路等級的提高要求必須采用合適的養護工藝和作業設備。以銑刨設備為代表的各類現代化機械設備的需求會越來越大，特別是隨著我國20世紀80年代開始修建的高速公路已普遍面臨大修期的到來，相信銑刨機械在道路養護工程中的應用具有廣闊的前景。