桥面沥青铺装层病害处治施工关键技术探讨

摘 要：根据交工验收检测所得的桥面沥青铺装层厚度资料或铣刨前厚度检测数据，分段针对性地控制大型铣刨机的铣刨深度，辅助铣刨残余部分沥青混凝土，既不损伤桥面混凝土铺装层，有效地保护桥梁结构，延长桥梁使用寿命，同时采用合理的施工工艺，配以严格的施工安全措施，提高了桥面沥青混凝土的施工质量，经济效益和社会效益显著。

关键词：桥面沥青铺装层 病害处治 铣刨深度 施工工艺

中图分类号：U443.31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0032-04

公路桥梁沥青铺装层直接承受汽车荷载的作用，还受环境因素（温度和湿度等）的影响，受力状态极为复杂，比一般沥青路面更易发生早期损坏。沥青混凝土桥面铺装与正常路面和水泥混凝土桥面铺装相比，损坏形式有所不同，主要有：一是铺装层内部产生较大的剪应力，引起不确定破坏面的剪切变形，或者由于铺装层与桥面板层间结合面粘结力差，抗水平剪切能力较弱，在水平方向上产生相对位移发生剪切破坏，产生推移、拥包等病害；二是因温度变化并伴随桥面板或梁结构的大挠度而产生的裂隙，在车辆荷载及渗入的水的作用下产生面层松散和坑槽破坏。这些病害如不及时维修或维修操作不当，将影响桥梁的安全和使用寿命。

本文结合温州市高等级公路几座桥梁桥面沥青铺装层病害处治的实践，对桥面沥青铺装层的病害铣刨和施工工艺两项关键技术进行研究，取得了一些成功经验，经多年推广使用，效果良好。

1 桥面混凝土铺装层病害铣刨控制

1.1 桥面平整度

根据部有关公路工程质量检验评定标准，对高速公路桥面铺装平整度要求是：连续平整度仪为 mm或 m/km，若采用3 m直尺最大间隙不超过5 mm。实际工程中整平层的平整度状况不令人满意，采用3 m直尺检测一般在6～9 mm之间，最大可达13～25 mm。满足平整度指标要求的沥青层厚度范围由下式计算：

式中：

为沥青铺装层厚度（cm）；

为混凝土桥面整平层平整度（mm）；

为沥青铺装层要求平整度（mm）；

为厚度影响系数（mm/cm），一般取值为0.6714。

因此满足平整度指标要求的沥青铺装层厚度宜为6～15 cm。

由于混凝土桥面铺装层平整度误差的存在，在对桥面沥青病害的处治办法是采用大型铣刨机对病害部分进行铣刨时，铣刨过深容易损伤桥面铺装层混凝土，有的甚至出现露筋现象；铣刨过浅又需采用风镐或人工辅助清除沥青残余部分。这是对桥面沥青铺装层病害处治时，控制好铣刨深度是一个关键工序。

1.2 桥面混凝土铺装层的粘结力

沥青面层剪应力的最大值应小于或等于该层材料的容许抗剪强度[]，以防止路面出现车辙、波浪、推挤等损坏，即：

式中：

γ为可靠度系数；

为沥青面层剪应力的最大值；

[]为沥青面层的容许抗剪强度（MPa）。

由于沥青混凝土与水泥混凝土铺装层之间较强粘结力的作用，铣刨过浅又需采用风镐或人工辅助清除沥青残余部分，费力费时，且处理速度很慢。

1.3 铣刨深度控制

1.3.1 分段计算沥青混凝土厚度

分析交工验收检测所得的桥面沥青铺装层厚度资料或铣刨前厚度检测数据，根据厚度分布情况，将病害路段分为若干段采用数理统计方法计算，其计算公式为：

式中：

为沥青混凝土分段平均厚度，cm；

为段沥青混凝土测点厚度，cm；

为段内沥青混凝土测点数；

为段的标准差，cm；

为段内沥青混凝土i测点；

为第段沥青混凝土。

1.3.2 确定铣刨深度

根据交工验收检测所得的桥面沥青铺装层厚度资料或铣刨前厚度检测数据，应用式（3）、（4）分别计算段平均厚度、，根据和针对性地控制大型铣刨机的铣刨深度，对病害部分沥青铺装层进行铣刨，接着使用小型铣刨机辅助铣刨残余部分沥青混凝土，既不损伤桥面混凝土铺装层，又加快铣刨处理速度。

这种无损铣刨方法处治的桥面沥青铺装层病害，对桥梁结构起了有效的保护作用，收到了良好的效果。

2 沥青面层摊铺施工及操作要点

2.1 施工工艺流程框图（图1）

2.2 操作要点

2.2.1 病害沥青铺装层铣刨

（1）根据交工验收检测所得的桥面沥青铺装层厚度资料或铣刨前厚度检测数据，提出分段针对性地控制大型铣刨机的铣刨深度方案（图2）。

（2）对病害范围内的路面进行深度控制铣刨，铣刨时使用1台大型履带式铣刨机进行铣，清渣后再用小型铣刨机进行补铣（图3），对于个别死角部位，如不能采用小型铣刨机进行铣刨，为保证施工质量，使用人工进行逐点剃凿。使用的大型履带式铣刨机具有自动卸出残渣的功能。

（3）铣刨控制厚度根据原沥青铺装厚度而定，铣刨机使用刀具应及时更换，保证刀具进尺相同，随时对铣刨效果进行检查。

（4）分层铣刨应留台阶，纵向不小于50 cm，横向不少于20 cm，槽壁应垂直，槽底、槽壁表面的任何松散物必须清除干净；槽底要基本平整，并不留夹层。

（5）铣刨过程中在铣刨机侧向应同时设置自卸货车，残渣及时进行清运出场。铣刨过后的基面使用山猫清扫机和专门的人员清扫队伍进行清理，并及时清运，边角部位配合人工一边清扫、一边冲洗。

（6）对于铣刨机不能够到边部位，用小型铣刨机辅助铣刨残余部分沥青混凝土。

2.2.2 桥面防水层

（1）改性乳化沥青桥面防水层洒布前应对桥面混凝土铺装层认真处理，保持干净、干燥。

（2）在洒布过程中，洒布车应保持匀速行驶，确保洒布均匀。洒布用量控制在1～1.5 kg/m2，要求洒布不露白、不重不漏，且不得在表面形成堆积。局部位置采用人工补洒。

（3）改性乳化沥青洒布后，用碎石撒布车立即撒布石屑，以便沥青和集料能有效的粘结。

（4）石屑撒布量：石料规格3～5 mm，撒布量一般为7～9 kg/m2。

（5）注意撒布均匀，注意撒布车辆在启动阶段及交接处的控制，不能出现漏撒和重叠现象。

（6）石屑撒布后，用20 t胶轮压路机碾压2遍，以保证石料和改性乳化沥青粘结嵌挤密实。碾压时不得在碾压面上调头、急刹车，避免破坏。

2.2.3 下面层AC-20沥青混合料

（1）沥青混合料的矿料质量及矿料级配符合要求和施工规范的规定。沥青材料及混合料的各项指标符合要求。

（2）严格控制各种矿料和沥青用量及各种材料和沥青混合料的加热温度，严格控制出厂温度。拌合后的沥青混合料应均匀一致，无花白，无粗细料分离和结团成块现象。

（3）连续摊铺过程中，运料车在摊铺前10～30 cm处停下，不得撞击摊铺机。卸料时运输车应挂空档，靠摊铺机推动前进。

（4）摊铺沥青混合料时，采用履带式摊铺机进行摊铺施工，机料斗应涂抹薄层隔离剂或防粘剂。摊铺时应严格掌握厚度和平整度，细致找平，摊铺速度应控制在2～4 m/min。控制摊铺和碾压温度，碾压至要求的密实度。并有专人负责测量混合料的温度，并作好记录。

（5）由于沥青混合料对温度的要求比较高，因此在摊铺施工前要提前1 h进行熨平板的预热工作，熨平板温度不低于100 ℃。摊铺过程熨平板选择较大的振动频率，提高初始压实度，以保证沥青路面的压实效果。

（6）初压第一遍采用振动压路机前进静压，后退振动；第二遍前进、后退均为振动，压实速度控制在1.5～2 km/h，压路机采用高频低幅压实。复压采用大吨位胶轮压路机碾压1～2遍。终压应紧接复压后采用钢轮压路机关闭振动碾压2～3遍。

2.2.4 粘层施工

（1）洒布粘层沥青前用人工清扫并用吹风机吹掉下承层空隙中的灰尘。

（2）粘层采用沥青洒布车进行洒布，洒布前先对喷嘴与洒油管进行预热，确保每个喷嘴及洒油管无堵塞。调整好喷嘴的喷射角，使各个相邻喷嘴的喷雾扇在其下角能有少量的重叠。

（3）洒布量控制为每平方米0.15～0.3 kg（以沥青质量计）。

（4）洒布要均匀，要严格控制喷油量，宁少勿多，不允许出现油包。

2.2.5 上面层AC-13沥青混合料

（1）摊铺前，先检查已洒布粘层油的工作面应无缺陷、平整、洁净，如有杂物，应该清扫。摊铺机状态运转良好，熨平板提前0.5～1 h加热至不低于100 ℃，摊铺机下垫好木板。

（2）沥青混合料沥青加热温度155 ℃～170 ℃，集料加热温度170 ℃～180 ℃，混合料出厂温度150 ℃～165 ℃，大于195 ℃时混合料废弃，运输过程中温度降低不超过10 ℃，摊铺前混合料温底低于140 ℃，废弃混合料。

（3）采用数字显示插入式热电阻温度检测沥青混合料的出厂温度和运至现场温度。插入深度大于15 cm。在运料卡车侧面中部设专门检测孔，孔口距车箱底面约30 cm。

（4）装料过程中防止混合料的离析，车辆数量满足施工连续摊铺的要求，运料车在运输过程中必须覆盖蓬布，摊铺过程中运料车不得撞击摊铺机。

（5）连续稳定的摊铺，是提高路面平整度最主要措施，摊铺机的速度按3～4 m/min左右予以调整，做到均匀、不间断地摊铺。

（6）松铺系数按1.2控制。

（7）摊铺后的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工整修，只有在特殊情况以及边角部位，用人工找补或更换混合料。

（8）采用直接走铣刨台阶的方式控制摊铺厚度，同时摊铺机两边各设1人适时控制摊铺厚度。

（9）摊铺机调整到最佳工作状态，调试好螺旋布料器两端的自动料位器，并使链板送料器的速度和螺旋布料器的转带相匹配。螺旋布料器的料量高于螺旋布料器中心，熨平板的挡料板把混合料在全宽范围内均匀分布，起步前将料量调整好再实施摊铺，避免摊铺层出现离析现象；随时分析、调整粗细料的均匀性，用钢钎和钢板尺检测松铺厚度是否符合规定。摊铺时熨平板采用中强夯，使铺面的初始压实度不小于80%。

（10）设专人指挥运输车辆向摊铺机集料斗倒料以减少粗细料离析。摊铺机集料斗应在刮板尚未露出，尚有约10 cm厚的热料时，下一辆运料车即开卸料，做到连续供料，并避免粗料集中。

（11）采用钢轮压路机进行振动初压3遍，初压温度不低于145 ℃；复压：紧跟初压后开始，不得随意停顿。采用大功率振动压路机高频率大振幅进行碾压，慢速进行2遍，复压温度不低于130 ℃；终压采用钢轮压路机静压赶光2遍，终压温度在90 ℃前完成。不在低温状态下反复碾压，防止磨掉石料棱角、压碎石料，破坏石料嵌接。碾压段的长度控制在30～50 m为宜。

（12）在初压和复压过程中，压路机轮迹的重叠宽度不超过20 cm，压路机以均匀速度碾压，初压速度在2～3 km/h，复压速度在3～5 km/h，终压速度在3～6 km/h。

（13）压路机紧跟摊铺机碾压，由专人负责指挥协调各台压路机的碾压路线和碾压遍数，使摊铺面在较短时间内达到规定压实度，且碾压温度符合规定要求。压路机折返应呈梯形，不应在同一断面上。

（14）对松铺厚度、碾压顺序、碾压遍数、碾压速度及碾压温度设专人检查。

（15）横向施工缝全部采用平接缝。在接缝处涂上粘层沥青，摊铺机熨平板从接缝处起步摊铺；碾压时从先铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层。

（16）上下层不宜接在同一垂直面上，应错开30 cm做成台阶式；受开槽宽度的影响，不得已而使上下层接茬落在同一垂直面上时，在各层碾压前，应在接茬部位人工撒铺适量混合料，务必使新旧路面在接茬处碾压后处于密实状态。

（17）纵向接缝与路中心线平行，摊铺时应与旧路面重叠10 cm。

（18）摊铺碾压结束后纵横向接缝即旧路与新铺部位采用人工灌缝处理，以防止雨水的下渗。

（19）沥青面层表面温度低于50 ℃后，方可开放交通。

（20）随时检查施工机械是否漏油现象，避免给沥青路面造成污染。

3 质量控制

3.1 按照国家、交通运输部和上级主管部门有关沥青路面施工、养护规范和质量管理规定

3.2 质量保证措施体系

（1）成立以项目负责人、质检负责人、技术负责人、班组长实施的工程质量管理工作。

（2）建立从技术负责人、施工组长到操作工人的岗位质量责任制，管生产必须管质量，建立严格的质量考核制度。

（3）施工前进行技术交底，组织专业技术人员上技术讲解各项工程施工要点，关键工序施工培训不合格者不得上岗。

（4）严格三级质量检验，加强工序质量控制。每道工序完成后，由班组先进行自检，然后由专职质检负责人进行检验，自检合格后报请监理检查，每道工序验收合格后才能转入下道工序施工。

（5）定期组织质量检查与质量分析会，分析施工中存在的问题，制定出整改措施，并在施工中认真贯彻执行。

（6）建立健全质量保证体系，并深入开展贯彻公司的三合一质量体系，把质量管理的每项工作具体落实到每个部门、每个人，使全体职工都担负起质量责任。

3.3 铣刨深度控制要点

（1）由交工验收检测所得的桥面沥青铺装层厚度资料或铣刨前厚度检测数据，每隔5～10 m计算平均厚度和均方差，铣刨深度控制按照宁浅勿深的原则，以保护桥梁铺装层混凝土为目标，制定大型铣刨机的铣刨深度方案。

（2）大型铣刨机铣刨过程要求平稳有序、深浅合适，分段控制病害部分沥青铺装层铣刨。

（3）小型铣刨机辅助铣刨残余部分沥青混凝土要干净彻底，不留死角。

4 施工安全措施

4.1 严格执行养护安全操作规程规范和安全管理规定

（1）贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，建立职业健康安全管理网络，实行安全领导小组、安全管理组、施工班组三级安全管理体系。

（2）项目负责人为安全生产第一责任人，对项目的施工安全全面负责。

（3）安全管理组设专职安全工程师，具体落实安全管理制度和各项安全措施，负责项目的日常安全管理工作。

（4）各施工班组配设兼职安全员，负责施工过程中各项安全措施的落实，加强对施工过程的安全工作。

4.2 生产保证措施

根据一边通车一边施工的特点，安全的管理主要是两个方面：一是交通封道管制的安全；二是施工区域即沥青路面及标线恢复施工的安全。

4.2.1 危险源辨识评价

（1）为了确保工程施工安全，对本项目的危险源进行识别调查。

（2）通过危险源识别调查，确定本项目的危险源主要是车辆伤害和交通堵塞而引发交通事故。

4.2.2 危险源的控制

通过制定安全管理方案及应急预案对调查评价出的危险源进行控制管理，加强培训和教育，增强施工人员的安全意识和自我保护意识，降低事故发生的概率和风险。

4.2.3 机驾和施工人员安全管理

（1）机动车辆机驾人员持有效证件上岗，施工人员严格在规定的工作区操作。

（2）在施工作业前，机驾人员应对机动车辆进行安全检查，保持良好安全性能，刹车不灵敏，发现机器或电路故障或燃料泄漏的机动车辆立即停止使用。

（3）机驾人员要服从指挥，在向后倒车时，机驾人员谨慎，不违章作业。

4.3 交通封道管制专项方案

4.3.1 交通封道措施

（1）严格按照《高速公路交通安全设施设计规范》和《公路养护作业安全规程》的要求在施工现场两端设立明显醒目的警告、禁令标志，停放示警车辆。施工全程每隔8～10 m设置警示皮桩，施工区域适当加密。设立交通管理员在施工时段进行看管。

（2）在施工封道区配备示警车1辆、机动车1辆，每辆车配备对讲机一只。

（3）对参与施工人员进行安全教育，通过安全作业规程、安全作业方案、安全隐患和案例分析等多方面的安全知识教育，切实提高施工人员的安全意识。施工人员上路作业按规定穿戴标志服，施工车辆按规定路线行驶。

（4）由于施工现场封闭的需要，车辆需要改车道行驶，在改道口用防撞水马隔离封闭区域；改道口设置防撞桶；导向标志牌采用电子导向牌，以引起驾驶人员注意行驶路线；为防止车辆误入施工区域，在封闭区域适当加密锥形路标，并设禁止驶入标志，安排专门看守人员，在封闭区域前端看守和警示。

（5）在施工结束区域设置“施工结束”“解除限速”的标志，告诉车辆可按常规行驶。

（6）交管人员在管制中，每一小时检查皮桩及道路情况，发现问题及时解决。

（7）交管人员不得随意离岗，在遇上堵车（堵车超过200 m的情况下及时通知交警及监控中心并尽可能的维持交通次序），紧急任务或发生车祸的情况下在20 min内打开应急通道，由示警车在硬路肩进行领路及引导。保证施工路段车辆正常通行及行车安全。

4.3.2 交通堵塞应急准备与响应预案

（1）发生封道区域附近内交通堵塞，做到及时、迅速、有效地控制交通堵塞的扩展，防止因交通堵塞而引发交通事故，最大限度减少发生事故损失和影响，保障财产和人员的安全。

（2）应急准备与响应措施与组织。

交通堵塞发生前，交管人员严格检查交通管制设施，使其符合放置要求。当发生交通堵塞距离达到100 m时，立即开放应急车道，及时引导车辆，防止车辆的碰撞追尾发生。应急准备与响应指挥组：项目负责人为组长，安全管理组负责人为副组长，各部门负责人为成员的指挥小组，指挥组成员按各自职责负责联系相应部门，及时汇报、沟通情况。

（3）处置交通堵塞事故的应急准备与响应步骤。

当发生交通堵塞时及时报监控中心及交警部门。当发生交通事故时，应及时发生区域内的交通管制，并上报监控中心和交警部门，防止二次事故的发生。应急准备与响应指挥小组应立即采取措施组织配合交警部门，开放应急车道，引导车辆安全通行，应做好现场秩序维护，加强防范措施。

5 结语

根据交工验收检测所得的桥面沥青铺装层厚度资料或铣刨前厚度检测数据，分段针对性地控制大型铣机的铣刨深度，对病害部分沥青铺装层进行铣刨，接着用小型铣刨机辅助铣刨残余部分沥青混凝土，既不损伤桥面混凝土铺装层，这种以机械为主人工为辅的流水作业工艺，大大缩短了作业和封道时间，提高铣刨、清渣效率，有效地保护桥梁结构，延长桥梁使用寿命，降低工程成本；同时采用合理的施工工艺和严格的安全管理措施，环境污染较小、安全隐患少，病害处治后的桥面沥青混凝土施工质量提高，经济效益和社会效益显著。

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