施工技术

路面精铣刨施工工艺技术分析

2018-08-28 14:53:46 30

精铣刨的概念


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铣刨鼓相邻两个铣刨刀具的垂直投影之间的距离即为铣刨刀间距(LA),如图一。对于铣刨宽度为1米及以上的铣刨机,通常将刀间距为15mm和18mm的铣刨鼓为标准铣刨鼓,对于铣刨宽度小于1米的铣刨机,标准铣刨鼓的刀间距为12mm。精铣刨是指利用刀间距比标准铣刨鼓更小的精铣刨鼓进行铣刨。由于铣刨刀间距更小所以铣刨出的纹理便更精细。与之相反,当铣刨刀间距比标准铣刨鼓刀间距要大时,如25mm或20mm,我们称之为经济型铣刨鼓。这种铣刨鼓主要用于大深度铣刨,由于刀间距大,铣刨鼓上的刀具较少,所以切削阻力小,刀具的损耗相对也较小,所以称之为经济性铣刨鼓。

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图一 铣刨刀间距


使用不同的铣刨刀间距的铣刨鼓,其铣刨面的横向纹理间距和深度不同,如图二、三所示。表一给出了不同刀间距铣刨鼓的铣刨面横向纹理间距和深度的理论值。

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图二 不同铣刨刀间距的铣刨横向纹理间距和纹理深度

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图三 铣刨横向纹理间距和深度

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表一 不同铣刨刀间距的铣刨横向纹理间距和理论深度


铣刨面的纵向纹理的间距深度则除了和铣刨行走速度有关, 如图四。普通铣刨鼓的每条切削线所在的截面布置有一个铣刨刀具,而维特根独有一种双刀具设计的精细铣刨鼓,他的每个切削线所在的截面间隔180度相对地布置有两个铣刨刀具。这种双刀具铣刨鼓与相同刀间距的单刀具铣刨鼓相比,在相同的铣刨行走速度下可以获得更小的纹理纵向间距,铣刨表面纹理更为精细。或者从另一个角度说,为了获得相同精细程度的铣刨纹理,双刀具设计的精细铣刨鼓可以采用更快的铣刨行走速度,从而提高铣刨作业的效率。

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图四 铣刨纵向纹理间距和深度与铣刨行走速度的关系

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图五 单刀具设计(上图)与双刀具设计(下图)的铣刨鼓在相同铣刨行进速度下的对比


综合来看,铣刨纹理的精细程度与铣刨鼓的刀间距、铣刨行进速度以及铣刨切削线的单刀具或双刀具设计有关。


精铣刨工艺的应用现状


精铣刨技术在现有路面应用中主要有以下几大用途:


(1)改善路面抗滑性能。沥青路面经过一定时期的运营后,摩擦系数不足,抗滑性能会有很大程度的降低,导致交通安全隐患增加。通过精铣刨工艺对其表面进行处治,可得到一个新的、具有细密纹理的路面,从而增加路面的摩擦力。由于铣刨深度小不会影响原有面层,精铣刨后的路面无须加铺新面层就可迅速开放交通,大大减小了路面养护的造价。美国有很多这样处理过的路面,铣刨厚度按错台高度控制,当最大错台高度为5mm时,铣刨厚度应不小于7mm,最深铣刨厚度不大于10mm,这样恢复抗滑构造的同时,将路面错台也全部消除,同时起到了改进路面平整度的作用。


(2)恢复路面平整度及横坡度。在经过一定年限使用磨耗后,原有沥青路面的平整度会大大降低,路面的“构造深度”往往低于规范规定值,有的甚至出现错台。车辆在平整度不足的路面上行驶,不仅噪音大,舒适性得不到保证,而且容易引发交通事故。但是,此时一般道路整体结构仍保持较好,若进行大修,既耗时又不经济。而借助精铣刨工艺,则可以依靠维特根公司专门开发的独有高精度找平系统,在铣刨机上配置相应规格的精铣刨转子,对不合规范的路面进行相应的平整度修复处理。虽然精铣刨工艺不能消除因多年使用产生的路面结构深层次的损坏,但能够恢复沥青的平整度,而且能够迅速开放交通,铣刨下来的少量废料还可以回收再利用,是一种理想的节约成本、延长路面使用寿命的工艺。此外,路面施工过程中精铣刨还可以用于消除粘结层的不平整,或者在沥青路面进行微表处之前,对原路面进行平整度和横坡度的修整,有助于提高微表处的效果。


(3)去除交通标线。随着城市建设的发展以及城市人口的增多,为了缓解城市内部交通拥挤现象,在城市规划设计中往往会出现老城市道路拓宽改建或者新建过街天桥的情况,此时,为了保证大家的行车安全,往往需要对原有路面上交通路线重新规划并将桥下人行斑马线清除。除原有交通线不清晰仅需重新刷涂外,交通线重新施化前必须将旧路线清除,以避免新旧交通线并存导致司机“犯迷糊、无所适从”现象出现。针对于此,精铣刨工艺可很好地去除路面标线,为新标线的实施和新结构层的铺筑提供相对洁净的基面。


(4)为车辙病害处理做准备。传统车辙处理方法基本采用全铣刨+全置换工艺,即将原有路面铣刨后重新摊铺面层,这种方法处理效果虽然较好,但也表现出一定缺点:造价很高,工程量大,同时容易引起旧路面损伤及产生较多铣刨废料。此外,若车辙是流动性车辙,对其整个面层进行全铣刨的话,操作时不易分层,容易造成不同面层材料混合,摊铺时材料级配得不到保证,大大影响维修质量。因此,从经济性和性能方面考虑,在很多情况下全铣刨+全置换工艺不适合大面积应用。新兴的就地热再生处理车辙技术虽然有可利用原有路面材料、减小运输作业等低碳经济的优点,但是其需要一整套的热再生设备,配套设备要求很高,在条件有限的情况下无法实施。针对上述情况,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精铣刨处理、降低车辙深度然后再加铺微罩面的技术路线,这样所用沥青混凝土用量将大大减小,且能保证原有路面材料的利用率。


(5)去除工厂地面上的树脂层/合成材料层


经济效益分析


经精铣刨处治基面的沥青路面,基层表面使用的透层油大大减小,综合因使用精铣刨增加的机械费用和减少的透层油材料费用,实际的直接经济增加费用约为每平方米3元,然而,在层间粘结能力的提高对路面疲劳寿命的影响研究中,有作者通过大量的室内疲劳试验数据实验估算出,经精铣刨处治基面的沥青路面服役时间可增长约30%~35%,推迟沥青路面大修时间达3~4年,经测算,仅此项每平方米可节约养护费用约10元。