某高速公路水泥路面養護項目銑刨及刻槽工藝的適用性分析

曾堯明

（湖南省高速公路集團有限公司邵陽分公司洞口管理所，湖南長沙 410000）

0 引言

近年來，隨著交通量、載重量的不斷增加，我國部分早期建設的高速公路水泥路面產生了錯臺、刻槽損壞等一系列質量缺陷，顯著降低路面平整度和抗滑能力，影響行車穩定性、舒適性、安全性，亟須進行修復處理。目前，一般采用刻槽、銑刨等工藝手段對道路表面質量缺陷進行處理，有效提升水泥路面路用性能。結合某高速公路實際工程案例，對高速公路水泥路面養護項目銑刨及刻槽工藝的適用性進行分析，通過實際施工中對兩種工藝施工情況的跟蹤監測，總結出具體適用范圍。

1 工程概況

某高速公路項目總里程137.18km，路面形式為水泥混凝土結構，采用雙向四車道布置，設計車速100km/h。結合長期質量監測數據，該高速公路K271+770—K281+000 區段內路面平整度、抗滑能力顯著不足。經現場實地勘察發現，該區段內已通過刻槽手段進行優化處理，由于道路服役時間過長，刻槽大面積被磨平，為充分保證道路路面使用性能，道路管養部門結合現場具體狀況對各路段實施銑刨、刻槽處理[1-2]。

2 刻槽及銑刨對道路技術狀況的影響

2.1 路段處置及檢測情況

道路管養部門對上行K271+770—K281+000 路段及下行K274+000—K275+000 路段依次實施銑刨機刻槽處理。具體處置措施及檢測內容如表1、表2 所示。

表1 公路路面處置情況一覽表

表2 路面檢測指標一覽表

2.2 處置前后檢測結果對比

2.2.1 對平整度的影響

利用多功能道路檢測車對路面實施平整度檢測，通過國際平整度指標IRI（m/km）對平整度實施評價，IRI 數值越大，表征道路平整度越差，反之越好。處置前后各路段平整度對比如圖1-圖4 所示[3]。

圖1 銑刨前后平整度對比曲線圖（上行1 車道）

圖4 刻槽前后平整度對比曲線圖（下行2 車道）

對各組檢測結果進行對比發現，公路路面平整度在銑刨后1 個月大幅度增加，2 年后開始出現下降。銑刨前、銑刨后1 個月及2 年的IRI 均值分別為2.77m/km、1.78m/km 和2.20m/km[4]。

刻槽前、刻槽后1 個月及2 年的IRI 值變化相對較小，其IRI（國際平整度指數）均值依次為2.75m/km、2.72m/km、2.80m/km。根據《公路技術狀況評定標準》（JTG 5210—2018）將IRI轉換成RQI（行駛質量指數）。具體公式如下：

式（1）中：RQI表示行駛質量指數；IRI表示平整度指數。按照RQI值結果可將平整度劃分成5 個級別，當RQI≥88 為優；當80 ≤RQI＜88 時為良；當70 ≤RQI＜80時為中；當60 ≤RQI＜70 時為次；當RQI＜60 時為差[5]。

銑刨處理后1 個月道路平整度評價為“優”比重顯著增大，而銑刨處理2 年后，其平整度評價為“優”比重呈現下降趨勢；刻槽前、刻槽后1 個月及2 年道路路面平整度等級評價變化相對較小[6]。

2.2.2 對抗滑性能的影響

該高速公路利用自動摩擦系數測試設備完成路面抗滑性能實時監測，通過摩擦系數（SFC）對公路路面抗滑能力實施綜合評價，SFC 值越大，表征路面抗滑能力越強[7]。

對各組檢測結果進行對比發現：第一，公路路面銑刨處理1 個月后，其抗滑能力出現大幅度增大；2 年后其抗滑能力又降至處置前的狀態。其銑刨前、銑刨后1 個月及2 年的SFC 均值分別為40.7、52.2 和39.6。第二，路面經刻槽處理后，抗滑性能在1 個月時略有增加，且2 年后變化幅度較小。路面刻槽前、刻槽后1個月及2 年SFC 均值依次為41.7、45.9 和46.l[8]。

根據最新公路工程技術指標評價規程，將SFC 轉換成SRI。按照SRI 值結果可將平整度劃分成5 個級別，當SRI≥90 時 為 優；當80≤SRI＜90 時 為 良；當70≤SRI＜80 時 為 中；當60≤SRI＜70 時 為 次；當SRI＜60時為差。處理前后道路路面SRI 級別評價分布情況如圖5、圖6 所示[9]。

圖5 銑刨前后抗滑性能等級評價分布圖

圖6 刻槽前后抗滑性能等級評價分布圖

通過圖5、圖6 能夠看出：銑刨處理后1 個月道路抗滑能力均評定為“優”，而銑刨處理后2 年時，其抗滑能力評定為“優”的比重呈現下降趨勢；路面刻槽處理后1個月抗滑能力稍有增加，2 年時抗滑性能變化不大[10]。

3 不同處置措施對平整度及抗滑性能的影響分析

3.1 對平整度的影響分析

高速公路投入使用后，水泥混凝土路面因長期遭受車輛荷載作用，出現開裂、錯臺、沉降等質量缺陷。根據破損程度的不同，可將錯臺分為輕度錯臺和重度錯臺兩種形式。當路面相鄰兩板高差不超過10mm 為輕度錯臺；當兩板高差超過10mm 時，則為重度錯臺。路面錯臺是影響平整度的關鍵指標[11]。水泥混凝土路面銑刨處置時，其深度一般大于10mm。通過銑刨處理，可消除原路面存在的輕度錯臺，減輕重度錯臺，短期內效果顯著。由于銑刨處理深度較淺，僅作用于道路面層，未對道路基層和路基進行加固處理，一段時間后，路面錯臺質量缺陷會再次出現。因此，水泥混凝土路面銑刨處理后1 個月，其平整度得以大幅度增加，而2 年后則逐漸恢復至初期狀態[12]。

3.2 對抗滑性能的影響分析

水泥混凝土路面刻槽損壞后，車輪與路面間經摩擦作用形成致密水膜，導致路面抗滑性能顯著下降。目前，高速公路水泥混凝土路面刻槽通常采用寬度5mm、深度4mm、間距20mm 進行施工。經刻槽處理后，公路表面粗糙度顯著增大，其抗滑性能有所改善。由于刻槽粗糙度可保持相當長一段時間，因而刻槽處理后2 年內公路路面抗滑性能變化較小[13]。

水泥混凝土路面經銑刨處理后，路面平整度得到明顯提高，并將原始路面結構中的粗集料暴露出來，減小輪胎與路面間的接觸面積，有效降低水膜形成速率。由于銑刨深度較淺，其作用效果持續時間較短。一般情況下，銑刨處理后1.5～2 年，路面摩擦系數會顯著下降[14]。

4 結論

綜上所述，結合某高速公路實際工程案例，對高速公路水泥路面養護項目銑刨及刻槽工藝的適用性進行分析，得出以下結論：第一，刻槽處理后路面紋理清晰，排水能力顯著增強，抗滑性能稍有改善，且短時間內效果較好，對路面平整度基本無影響。該工藝針對路面平整度良好、刻槽磨損路段較為適用。第二，采用銑刨工藝可有效提升路面使用性能，短期效果較好，1.5～2 年后效果恢復至初期階段。因此，銑刨工藝主要用于刻槽清晰及路面路用性能較差的路段。