基于公路施工銑刨技術(shù)應(yīng)用研究

寧劍其

【摘要】隨著我國高速公路的逐漸完善，公路總長度，密集度和使用頻率都到達(dá)了一個新的層次。同時路面修建過程中采用的技術(shù)較為傳統(tǒng)，行車過程中壓力較大。因此，施工過程如何提高效率，修復(fù)過程如何提高質(zhì)量，從而延長公路壽命是當(dāng)前公路工程的關(guān)鍵。本文對其中的重要一環(huán)——銑刨技術(shù)進(jìn)行了詳盡的研究和探討。

【關(guān)鍵詞】道路工程施工；瀝青類路面；銑刨工藝

1.前言

我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展對公共交通提出了較高的要求，巨大的交通量和日益密集的公路分布導(dǎo)致路面病害的頻繁發(fā)生，造成了較為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。為了提高效率，公路建設(shè)的施工和日常維護(hù)技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。其中銑刨技術(shù)通過破碎舊有不合格路面，回收再生可二次利用材料，對路面重新進(jìn)行鋪裝，對鑿毛和錯臺銑平施工流程，在處理路面不平整，龜裂和翻漿等病害在日常保養(yǎng)中都起到了關(guān)鍵作用。一般來講，該技術(shù)可分為冷銑和熱銑。前者難度不高，性價比合理，施工過程安全，因此應(yīng)用面較后者而言更寬，限制更少。

2.公路施工方面銑刨技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的發(fā)展情況分析

2.1國外銑刨技術(shù)的引進(jìn)

我國銑刨技術(shù)應(yīng)用相較其他公路施工技術(shù)而言引入比較晚，一直到20世紀(jì)80年代才逐步引進(jìn)。由于80年代及之后十年左右處于我國公路系統(tǒng)的建設(shè)期，對于路面的日常維護(hù)并未特別重視。一直到2002年，我國的銑刨實(shí)施設(shè)備——銑刨機(jī)幾乎完全依賴進(jìn)口，且市場需求較小，基本上主要由維特根公司和卡特彼勒公司的產(chǎn)品構(gòu)成。國產(chǎn)銑刨機(jī)并沒有發(fā)展空間。

2.2國內(nèi)銑刨工藝實(shí)施設(shè)備的發(fā)展

在我國第一批公路投入使用一段時間后，進(jìn)入大型修整期，銑刨工藝成為公路維護(hù)的重中之重，市場缺口被打開。國內(nèi)一些廠家通過向國外成品和技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，開發(fā)出了能夠集現(xiàn)代液壓傳動技術(shù)和精細(xì)電控技術(shù)于一體的瀝青路面大型路面銑刨機(jī)。銑刨工藝也由此進(jìn)入了新的發(fā)展階段，盡管部分零配件還需國外引進(jìn)，但國內(nèi)各大廠家已經(jīng)基本研發(fā)出了適用于各種情景下的不同型號不同功能的多種銑刨機(jī)。

3.針對不同公路狀況的銑刨技術(shù)對比

3.1我國公路路面受損現(xiàn)狀

3.1.1瀝青類公路原材料成分分布

目前我國瀝青路面的鋪制主要可以分為混凝土瀝青路面，熱攪拌碎石瀝青路面，貫入式瀝青路面和表面處治瀝青路面。同時，為了滿足安全高效高質(zhì)量和長使用時間的施工要求，我國瀝青材料不斷推陳出新，在原料和技術(shù)方面進(jìn)行改造，取得了進(jìn)步。只有了解不同路面的原材料組成，才能結(jié)合其結(jié)構(gòu)對銑刨技術(shù)的選取和實(shí)際作業(yè)起到實(shí)際的輔助效應(yīng)。一般而言，我們將瀝青混合材料的組成結(jié)構(gòu)將其分為如下三類進(jìn)行研究：內(nèi)部摩擦阻力小但粘度高內(nèi)部摩擦阻力高但粘度小內(nèi)部摩擦阻力和粘度都較高的材料的混合。

3.1.2公路行車過程中病害類型

所謂路面病害即指長久通車行駛后對路面造成的損壞，形態(tài)變化和其他破壞。就我國公路現(xiàn)狀而言，比較常見的病害類型有：由于溫度，負(fù)載，結(jié)構(gòu)和路基受損等造成的裂縫，由于材料質(zhì)量和路面結(jié)構(gòu)造成的龜裂和網(wǎng)裂，在特殊環(huán)境下（高溫等）大型車輛反復(fù)碾壓形成的車轍和路面材料脫落形成坑洼的坑槽，另外還有沉陷，縫隙相接處高度差導(dǎo)致的錯臺和路面沉陷導(dǎo)致的跳車等多種病害。

銑刨技術(shù)對于由于上述原因造成的大面積長時間損傷或者老化嚴(yán)重的路面，能夠快速施工，迅速修復(fù)，達(dá)到比較好的通車質(zhì)量和外觀效果。當(dāng)前我國公路路面應(yīng)用銑刨技術(shù)比較頻繁的是瀝青路面。下文以此類路面為例進(jìn)行銑刨技術(shù)的分析和說明。

3.2實(shí)際施工過程

3.2.1進(jìn)行路面損害測量確定技術(shù)類型

由于不同的路面病害類型和程度均不盡相同，根據(jù)中期修復(fù)工程的特點(diǎn)，路面（主要是指橫斷面）的不平整程度和破損彎沉情況都會對銑刨技術(shù)和相關(guān)施工質(zhì)量造成較大影響。一般而言由于壓力不足造成的整體車轍數(shù)量較多，大面積坑槽和淺表性沉陷等病害情況會利用冷銑刨熱攤鋪技術(shù)進(jìn)行修復(fù)施工。

因此應(yīng)當(dāng)首先對銑刨前施工路段橫斷面的點(diǎn)高程和車轍情況進(jìn)行測量。分別橫向縱向取樣，使得測量點(diǎn)落在行車碾壓帶上的相鄰兩碾壓帶的中心點(diǎn)處，確定橫坡，作業(yè)面積。根據(jù)路面計算出的橫坡，利用水準(zhǔn)儀和銑刨機(jī)的液壓伸縮系統(tǒng)得到對應(yīng)的銑刨面積和銑刨深度。

3.2.2制定施工方案進(jìn)行設(shè)備調(diào)試

根據(jù)測量數(shù)據(jù)確定銑刨原則，分析路面的瀝青材料類型和其應(yīng)當(dāng)具備的破壞程度，決定使用的銑刨技術(shù)——低速或高速銑刨。一般而言，低速銑刨工藝，銑刀轉(zhuǎn)速不高，主要通過刀尖的擠壓造成對瀝青混合材料的破壞，銑刀的轉(zhuǎn)動過程中刀尖能夠使得接觸面產(chǎn)生形變，逼近材料彈性極限時材料表層被損壞；逐步增大瀝青混合材料受到的作用力，形成“拉應(yīng)力”態(tài)，利用銑刀的前進(jìn)進(jìn)一步擴(kuò)散裂口，最終實(shí)現(xiàn)對銑刨目標(biāo)層面的貫穿，將從整體路面塊狀結(jié)構(gòu)毀損為細(xì)小顆粒狀結(jié)構(gòu)。而高速銑刨工藝，銑刀的轉(zhuǎn)速接近應(yīng)力波的傳播速度，銑刀與瀝青混合材料接觸后，對初始破壞狀態(tài)無法迅速傳播下去，因此抵抗會成倍增長，最終將整體路面塊狀結(jié)構(gòu)分解為直徑較大的剪切材料結(jié)構(gòu)。

根據(jù)路段的設(shè)計銑刨原則和使用的銑刨技術(shù)選擇合適型號的銑刨機(jī)，制定施工方案。首先根據(jù)施工路段的銑刨寬度和銑刨機(jī)的一次銑刨寬度得出銑刨次數(shù)，進(jìn)行銑刨面的劃分，可進(jìn)行適當(dāng)重疊以便路面厚度均勻分布。其次，考慮橫斷測量結(jié)果形成的銑刨原則，防止出現(xiàn)由于斷面變化程度大造成的部分?jǐn)嗝鏌o法得到充分銑刨的情況。據(jù)此適當(dāng)調(diào)整銑刨機(jī)，盡可能多的使各段落都被拉毛。難以機(jī)器銑刨的部分，設(shè)計人工鑿毛處理，以達(dá)到路面行車受壓分布的整體性和一致性。

3.2.3封閉相應(yīng)路段進(jìn)行施工

封閉即將施工的路段。由質(zhì)檢員和工長共同分析現(xiàn)場路況，在正式銑刨施工前，采用白灰線橫縱向標(biāo)示法，指明對應(yīng)的銑刨位置，指揮銑刨機(jī)就位。工程技術(shù)人員將之前測量得到的銑刨面積和銑刨深度提供給銑刨機(jī)操作人員，操縱兩臺銑刨機(jī)平行的沿著行車方向逐刀地進(jìn)行銑刨作業(yè)。針對銑刨必要性不大但需要進(jìn)行加鋪的路面，進(jìn)行痕跡深度為3到5毫米的拉毛。分層處理時注意臺階和翅膀的寬度。保證整體銑刨的整齊度和深度一致性，發(fā)現(xiàn)夾層盡快處理。主體處理完畢后將中間未銑刨的路面及清掃的廢舊混合料一起通過傳送帶盡可能送到運(yùn)輸車輛上。

路面銑刨時，由于種種原因銑刨機(jī)難以將所有銑刨料都機(jī)械化送到自卸車上，從路面橫坡準(zhǔn)確性和事后清掃廢料強(qiáng)度考慮，可從路肩側(cè)銑到路中間后在從中分帶側(cè)向中間銑刨，方便液壓鎬，切割機(jī)或人工將銑刨機(jī)提刀的斜邊與切割機(jī)切縫間的少部分剩余殘料向路中間清掃， 做到坑槽槽壁的垂直分布和坑槽邊的齊整性。在等待第二遍人工清掃的間隔期，質(zhì)檢員和工長可以統(tǒng)計該路面的病害情況并進(jìn)行相應(yīng)切除或毀損處理。

4.銑刨技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新

目前較為先進(jìn)的銑刨技術(shù)改進(jìn)是微銑刨技術(shù)。這種新型的銑刨技術(shù)和傳統(tǒng)銑刨的區(qū)別集中在銑刨機(jī)刨齒的密集程度高度提升和精細(xì)控制的進(jìn)一步細(xì)化上。處理后的毀損紋理更加精致細(xì)微。

5.結(jié)論

瀝青類路面是我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中比較重要的公路路面類型，應(yīng)當(dāng)在其建造和維護(hù)過程中充分利用銑刨技術(shù)，達(dá)到較高的資源利用效率，逐步完善公路施工過程。

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