沥青混凝土路面车辙铣刨拉毛工艺研究

车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候（高温）等因素综合作用下产生的一种永久性变形，表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽，严重时车辙的两侧会有突起形变，造成路面使用性能更加恶化。车辙始终是沥青混凝土路面的主要病害之一，20世纪70年代末美国各州公路局曾作过调查统计，在被调查的44条主要公路中有13条公路的破坏是由车辙引起的，占调查总数的29.5％；日本的高速公路路面维修、罩面的原因，80％以上是由于车辙引起的。对于我省的高速公路而言，道路交通量增长非常迅猛，往往远远地超过了设计预期增长速度，同时高速公路重车比例在不断提高，车辆超载超限现象非常普遍，这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的，尤其会导致路面车辙的早期产生。事实也表明，在我省已建成通车的高速公路沥青路面养护工作中，车辙已成为继水损坏之后，引起普遍关注的路面病害类型。
　　本文根据在沥青混凝土路面车辙处治和养护中的实践和探索，针对常见的流动型车辙问题，应用并细化了铣刨拉毛养护工艺，对其适用范围、施工设备、施工工序等进行了细致的研究。
    1　车辙的类型和特征
　　根据形成机理，沥青混凝土路面的车辙一般可以分为以下四类：
　　(1)磨损型车辙：这类车辙是面层表面受到轮胎磨耗形成的，在我国通常发生在车辆爆胎，钢轮直接作用在沥青混凝土面层上造成的划伤，一般这些车辙无需作专门维修。
　　(2)压缩型车辙：这类车辙主要是由于沥青混凝土面层自身的压密形变造成的，车辙形成“V”字型，深度一般为5～10mm，对道路的行车没有太大的影响。
　　(3)结构型车辙：这类车辙主要是由于路面结构设计不合理，或由于结构层压实不好或整体性不好，尤其是路基承载能力不足引起的。这类车辙往往横向较宽，两侧没有明显隆起现象，横断面成U形（凹型），常伴有裂缝，并且短期内不会稳定，随着时间的延续，车辙深度及其它相关路面破坏会不断加剧。
　　(4)流动型车辙：这类车辙主要是由于沥青混凝土高温稳定性不足，或货车超载严重，引起沥青混凝土发生剪切变形产生的。这类车辙有明显的隆起现象，整个车辙断面形成“W”形，深度达20～50mm，严重时局部地段会出现大段松散破坏，行车跳动感明显。
　　在我国，由于高等级公路沥青路面普遍采用半刚性基层，绝大多数车辙属于流动型车辙和压缩型车辙。对于压缩型车辙，由于车辙浅，不影响使用，一般可不做专门处理，严重时可以通过热拌沥青混凝土找平辙槽，达到恢复路面性能的目的；而对于流动型车辙，目前还没有经济、有效的维修工艺，通常是铣刨、重铺沥青混凝土面层，或者采用热再生养护维修工艺，而一般流动型车辙延续段落长（达到好几公里）、涉及整个面层，采用这些工艺维修费用较高，对交通影响大，大面积应用需要特别慎重。
    2　流动型车辙的铣刨拉毛工艺
　　流动型车辙通常延续段落长、车辙深度大，因此维修处理困难大。如果采用全铣刨、全置换维修工艺，工程量大，费用高，在很多情况下不适合大面积实施；如果采用热再生技术，一方面需要热再生设备，配套设备要求高，另一方面，流动型车辙是发生在整个沥青面层，铣刨时不易分层，这样会造成不同面层材料混合，摊铺时不能保证材料级配，从而大大影响维修质量。针对这种情况，从降低车辙深度和恢复路面性能出发，可采用将车辙隆起部分铣刨拉毛、降低车辙深度的方法恢复路面使用性能，达到安全行车的要求。
    2.1　适用范围
　　(1)流动型车辙，有明显的隆起；
　　(2)车辙主要产生在面层，基层以下仍是完整的；
　　(3)车辙25mm以上，并且基本稳定；
　　(4)沥青混凝土面层上、中、下各层结合较好，经钻孔取样无松散现象，且车辙隆起部位无严重松散、开裂现象。
    2.2　设备要求
　　为了保证铣刨拉毛后路面的平整度，必须采用精铣刨，即铣刨机的铣刨鼓要选用精铣刨鼓。以维特根W1200F为例，标准铣刨鼓（standard milling drum）的铣刨刀头间距为15mm，适合于整个面层的铣刨，而精铣刨鼓（fine milling drum）的铣刨刀头间距为8mm，铣刨深度0～50mm，适合于表面层的处治，处理后的路面将产生细致的纹理，满足行车平顺舒适的要求。
    2.3　铣刨深度的确定
　　合理铣刨深度的确定是车辙铣刨拉毛工艺成败的关键，也是保证铣刨路面平整、横坡舒适的关键。
　　(1)理论铣刨深度的确定
　　由于路面产生车辙变形，原路面实际横坡线已扭曲变形，因此无法以现有路面为基准计算铣刨深度，这里采用抬线法确定路面各点位置和铣刨深度（如图1所示）。在行车道两侧靠近标线各找一处未产生车辙变形点作为基准点（理论上这两点的连线是标准横坡，坡度2％），统一向上抬高一个相同高度，用线或直尺拉直，形成参照线I－I，则参照线I－I的横坡度也为2％。在路面靠近紧急停靠带标线处确定基点1（可以距离标线5cm处的不变形点），再以参照线I－I为基准，确定基准点1的垂直距离Y1，然后依次确定各车辙隆起顶部的垂直距离Y2、Y4和Y6。根据量测数据，计算出各点的理论铣刨深度HT2=Y1－Y2，HT4=Y1－Y4，HT6=Y1－Y6。
　　(2)车辙深度的确定
　　这里确定各点的最不利车辙。以图中隆起2、4、6点参照的车辙深度分别是RD2=Y3－Y2、RD4=Y3－Y4和RD6=Y5－Y6。
　　(3)实际铣刨深度的确定
　　由于基准点1在车辆作用下也不可能处于理想的不发生变形状态，因此综合考虑减缓车辙深度以及保持良好横坡，隆起2点的实际铣刨深度Hp2=（HT2＋RD2/2）/2，依次推算隆起4点、6点的实际铣刨深度分别为Hp4=（HT4＋RD4/2）/2，Hp6=（HT6＋RD6/2）/2。
　　为了保证纵向行车舒适以及铣刨拉毛作业流畅，每150m作为一个铣刨区间（铣刨区间内的车辙级差控制在5～8mm。当路段车辙深度相差不大时，区间长度可以适当加长），区间内每30m一个断面计算实际铣刨深度，则每个铣刨区间的平均实际铣刨深度分别为为=∑Hp2i/n，=∑Hp4i/n，=∑Hp6i/n，其中i为任一量测断面，n为区间内量测断面个数。
    2.4　工艺流程及技术要求
　　(1)严格按照安全施工交通管制要求设立相关标志牌，建立工作区。相关人员、设备必须在保护区内作业，确保施工安全。
　　(2)认真测量，科学确定铣刨范围及铣刨深度。原则上车辙深度小于25mm的路段不实施铣刨，对于车辙深度大于25mm的路段根据车辙深度划定铣刨区间，确定各铣刨区间的平均铣刨深度。正常情况下铣刨深度控制在5～25mm范围内。
　　(3)根据计算的铣刨深度，先进行靠近紧急停靠带隆起部位2的铣刨拉毛。要求铣刨拉毛作业前根据基准点1准确调整铣刨机基准面、横坡、铣刨深度，找平仪始终保持正常的工作状态。
　　当一个铣刨段中包括几个连续铣刨区间（即区间连续，各区间的铣刨深度不同），可以实施连续铣刨拉毛，在铣刨中调整铣刨深度，保证路面纵向平顺。在铣刨过程中一定要控制好三个关键阶段以确保铣刨拉毛效果：第一阶段是开始铣刨过渡段，铣刨机铣刨深度要从零缓慢调整到计算的铣刨深度；第二阶段是铣刨过程中铣刨深度调整段，在进入连续的下一个铣刨区间时，无论是增大还是减小铣刨深度，都要从原铣刨深度逐渐调整到新的铣刨深度，严禁突变，这就要求在划定铣刨区间时标定好调整过渡段的位置；第三阶段是结束铣刨过渡段，铣刨机也要将原铣刨深度缓慢降低到零。
　　(4)进行铣刨拉毛面的清扫工作。采用清扫车或人工进行遗留铣刨料的清扫，防止影响后续铣刨拉毛工作。
　　(5)以第一个铣刨拉毛面（原隆起2处）为基准，进行隆起部位4的铣刨拉毛，并进行铣刨拉毛面的清扫工作。操作程序与隆起2处理雷同。
　　(6)以第二个铣刨拉毛面（原隆起4处）为基准，进行隆起部位6的铣刨拉毛，并进行铣刨拉毛面的清扫工作。操作程序与隆起2处理雷同。
　　(7)检查各铣刨拉毛面，当发生相邻两铣刨面产生大于5mm错台时，要再进行铣刨拉毛修理。
　　(8)对铣刨拉毛面的缺陷进行及时处理，如松散部位的清除与修复，裂缝处及时灌缝等。
　　(9)彻底清扫铣刨拉毛面，用森林灭火器等设备的高压气将表面浮灰吹净，确保铣刨裸露面洁净、干燥。
　　(10)采用ERA－C等沥青再生剂对铣刨拉毛面进行喷涂，每平方米用量不超过0.6kg，要求表面不露白。在喷涂时用遮挡物挡住道路标线，严防标线污染。
　　(11)待喷涂胶干后，撤销交通管制，开放交通。
    2.5　实践效果
　　2002年沂淮江高速公路由于超载严重等因素，在沭阳境内路面陆续出现累计约9km长的严重流动型车辙，直接影响了行车安全和舒适。针对这种现象，在冬季降雪结冰之前，养护人员采用上述工艺，用W1200F型铣刨机对车辙路段进行了精铣刨拉毛处理，将车辙深度控制在规范规定范围内。根据半年来的跟踪观察，没有出现松散、开裂现象，取得了预期效果。
    3　结语
　　在满足其适用范围的条件下，采用精铣刨机对车辙深度严重超过标准的沥青混凝土路面流动型车辙进行铣刨拉毛处理的养护工艺是切实可行的。此工艺虽然不能彻底根治车辙病害，但可以通过对车辙隆起部分的削除，大大降低车辙深度、恢复道路使用性能、提高车辆行车安全，并具有施工时间短、交通干扰小、养护费用低的优点，可作为该类型车辙处治的阶段性措施，以较低的成本延长路面使用寿命。此外，可以在铣刨拉毛的基础上，再用热拌沥青混凝土找平车辙凹槽，最后再做一层稀浆封层处理，则可以对车辙病害进行较为彻底的根治，全面恢复路面性能。