对于高等级公路沥青路面较大的龟裂、密集的坑槽、沉陷、车辙、桥头涵顶跳车、桥面脱落或局部路面翻修等修补,目前在我国采用的方法有冷铣刨—热摊铺和就地冷(热)再生施工两种工艺。冷铣刨—热摊铺施工是一种传统的修补方法,施工工艺简单,施工技术规范,不仅可用来补修路面面层,而且用来翻修路面结构层。翻修深度不受限制,因而可以彻底消除路面龟裂网裂、坑槽、沉陷、车辙、脱落和桥头涵顶跳车等多种病害,所以这种施工工艺在路面“专项工程”修补中占有主要地位。
1 冷铣刨—热摊铺施工工艺的特点
(1)冷铣刨后的路面可以重建路面的纵向和横向坡度,为随后的加铺层准备一个较平整的底平面,使加铺层的厚度基本保持不变,从而使加铺后的面层获得很高的平整度。
(2)可以有效地删除那些不适宜用来再生的经受严重剪切破坏的破损混合料。
(3)铣刨后的路面有着很好的粗糙度和抗滑阻力,一方面可以保证新旧路面牢固结合,另一方面也为临时通车提供了条件。此外薄层的路面铣刨拉毛也可用来修复磨光的路面,使之重新恢复必要抗滑能力。
2 机械设备的选择
冷铣刨—热摊铺机械化修补作业所使用的机械设备较多,主要有:切割机、铣刨机、液压镐(风镐)、乳化沥青洒布车、自卸汽车、沥青拌和机、摊铺机、光轮胶轮压路机,平板车、划线车。这些机械设备大多是公路建设和养护中常用的机械设备,对于轮式铣刨机可采用实心胶轮,前后轮驱动。沥青混凝土拌和机要配备足够大的热料贮存仓,同时要考虑废旧混合料的再生利用问题。在选择机械设备类型和数量上,要充分考虑下面几个方面问题:
2.1 机械设备的合理配置
机械设备的合理配置就是根据施工任务的具体要求、施工工艺及现场条件,选取合适的机械设备类型和数量,使之成龙配套,使每台设备都能在施工中发挥最大效率,取得较好的经济效益。
冷铣刨—热摊铺机械化修补作业由铣刨—拌和—运输—摊铺—碾压等环节构成,而这些施工环节在路面养护中可进一步优化为“铣刨—拌和—摊铺”施工系统,原因为:一是在日常养护施工中,由于各种施工干扰因素较多(气候、不封闭交通施工现场、半幅轮流施工、交通安全、转弯掉头、铣刨与摊铺分开且流动作业、现场工序繁杂、运距一般较长等),导致运输混合料车辆一天只能运送两三趟,甚至一趟。所以,必须配备足够的运输车辆,确保沥青混合料能及时到位。二是由于这种修补方式是逐块进行的,且为半幅轮流施工,摊铺为不连续作业,一般情况下,一台摊铺机配一至两台钢轮压路机和一台胶轮压路机就可以了,所以,压路机能较容易地完成碾压任务。
2.1.1 路面铣刨机生产能力和台数的确定
路面铣刨机是冷铣刨—热摊铺机械化修补作业的主导机械之一,它的生产能力主要根据工程量和工期等要求决定,以式(1)来计算:
Qx=Sx/TKt(1)
式中:Qx—铣刨机的生产能力,m2/h;
Sx—施工要求的铣刨面积,m2;
T—施工计划预定的修补天数,d;
K—开工日系数,K=实际工作天数计划工作天数;
t—每日作业小时,h/d。
对于单台铣刨机,其生产能力可由式(2)来确定
qx=BxVxhxkx(2)
式中:qx—单台铣刨机的生产能力,m2/h;
Bx—铣刨宽度,m;
Vx—铣刨速度,m/h;
hx—铣刨厚度系数;
kx—铣刨机调迁系数。
kx= (1 -td/t)
式中:td—铣刨机每天调迁所用的时间,h;
t—铣刨机每天作业时间,h。
故:Qx=∑nxi=1qxi(3)
式中:nx—铣刨机台数。
路面铣刨机的铣刨宽度对于每台铣刨机来说是不变的,而铣刨速度则是可变的,它受以下因素影响:一是病害类型,铣刨不同的病害,铣刨速度也是不同的。如:铣刨较深的沉陷往往是将铣刨面积内周边的在铣刨深度范围内的路面铣刨掉,而将中部沉陷较深的路面拉毛,铣刨周边路面时速度较慢,而拉毛时则速度较快;铣刨较严重的龟裂、网裂,由于路面松散,速度较快,而铣刨车辙(没有其它病害相伴)时,则速度较慢。二是铣刨厚度,铣刨厚度越深,速度越慢。三是路面结构类型,不同路面结构类型,其密实度、坚硬程度都不同,故铣刨速度也不同。四是由于铣刨是逐块进行的,经常要调迁设备,故调迁距离长短也影响铣刨速度。
2.1.2 沥青混凝土拌和设备生产能力的确定
沥青混凝土拌和设备也是冷铣刨—热摊铺机械化施工修补作业的主导机械之一,它的生产能力要根据铣刨面积和摊铺层厚度来确定,用式(4)来计算
Qb=QxHρkb(4)
式中:Qb—拌和机的生产能力,t/h;
Qx—铣刨机的生产能力,m2/h;
H—设计摊铺层的厚度,m;
p—混合料的密度,t/m3;
kb—匹配系数。为保证施工连续性,拌和机生产能力应以大于铣刨机生产能力的30%~40%为宜,即kb=1.3~1.4。
2.1.3 沥青混凝土摊铺机生产能力和台数的确定
沥青混凝土摊铺机的生产能力可由式(5)来计算:
Qt=Qbkt1(5)
式中:Qt—摊铺机生产能力,t/h;
Qh—拌和机生产能力,t/h;
kt1—匹配系数,保证施工连续kt1取1.2~1.4。
对于单台摊铺机,其生产能力由下式计算:
qt=BtVtH′ρkt2(6)
式中:qt—单台摊铺机的生产能力,t/h;
Bt—摊铺宽度,m;
Vt—摊铺速度,m/h;
H′—摊铺层松铺厚度,m;
ρ—混合料密度,t/m;
kt2—摊铺机调迁系数。
kt2= (1 -t′dt′)
式中:t′d—摊铺机每天调迁所用时间,h;
t′—摊铺机每天作业时间,h。
故Qx=∑nti=1qxi(7)
式中:nt—摊铺机台数。
摊铺机施工时往往是分半幅轮流施工,这也就是说,对于双向四车道的高等级公路,每次摊铺宽度大约为5~6 m;对于双向六车道,摊铺宽度大约为6~7m;对于车辙,由于其往往集中于一个车道上,所以摊铺宽度一般为3.5~4.0 m。摊铺速度一般是可变的,但在施工时,应根据每天的摊铺量和调迁次数尽可能使摊铺速度保持在某一速度上,这样不仅有利于任务的完成,而且有利于施工质量的保证。路面摊铺结构层的厚度一般在摊铺前通过测量确定,所以摊铺层松铺厚度应为:
H′=Hf(8)
式中:H′—摊铺层松铺厚度,m;
H—路面摊铺结构层的厚度,m;
f—松铺系数。
f=dd′
式中:d—试验施工时摊铺厚度,m;
d′—试验施工时压实的厚度,m。
2.2 机械设备调迁
在冷铣刨—热摊铺机械化修补作业中,由于施工是逐块进行的,所以涉及到频繁调动机械设备的问题,解决这个问题要考虑以下两个方面:
(1)先选用轮式机械,轮式机械行走方便快捷,转弯掉头机动灵活,所以在路面养护施工中,如果作业距离不太远或块距较近,轮式机械就可大大减少人力物力,提高工作效率。
(2)配备平板运输车,如果运距较长时,机械设备的调迁必须用平板车来运输。
