一种既有沥青路面加罩的精细化施工控制方法与流程

1.本发明涉及一种既有沥青路面加罩方法，尤其是一种既有沥青路面加罩的精细化施工控制方法。


背景技术：

2.随着高速公路运行年限的不断增加，道路不可避免地出现不均匀沉降现象，改变了其原有设计线形，需在既有沥青路面上加罩新的沥青层，从而满足纵横坡设计需要，提高行车舒适程度。此外，随着交通流量的不断增加，既有高速公路改拓建项目络绎不绝，此类工程也涉及到既有沥青路面施工加罩问题。
3.目前高速公路沥青路面面层多采用三层式沥青面层，分上面层、中面层和下面层，上面层通常采用4cm sma-13细粒式沥青混凝土，中面层通常采用6cm ac-20中粒式沥青混凝土，下面层通常采用8cm ac-25粗粒式沥青混凝土。重新调整路面线形时，设计对分层加罩厚度有要求，但对铣刨深度无明确规定，常采用的上面层厚度为4～6cm sma-13细粒式沥青混凝土，中面层厚度为5～8cm ac-20中粒式沥青混凝土，下面层厚度为6～10cm粗粒式沥青混凝土。
4.传统施工方法以达到竣工验收指标为目的，即成路后的线形标高满足设计要求。施工细节上对铣刨深度、分层加罩厚度的控制不明确，如图1所示，存在以下弊端：一是往往采取现场临时定量方式，对分层数量、分层层厚界定不清，以致于沥青摊铺层厚过薄或过厚；即使提前定量，也仅使测点满足的层厚、标高控制要求，但由于新建沥青路面的纵横坡与老路不一致，故采用该方法依然会导致局部区域存在层厚不达标情形；二是在对既有路面进行铣刨作业时，通常以摊铺厚度减去抬升高度而得到铣刨深度，该类做法易保留老路的结构层夹层，造成结构层松散，形成新的薄弱结构层；三是以降低施工成本为目的，常常忽略拉毛工序的重要性，实际施工时常直接喷洒油料即开展摊铺作业。
5.由于沥青面层分层厚度太大，易造成压实度不够，诱发路面车辙拥包病害；沥青分层厚度过薄，易引起剪应力过大，造成路面粘结层过早出现滑移病害；路面结构层中存在薄弱夹层，易引发后续坑塘、网裂病害形成；新旧路面不经拉毛或铣刨就直接摊铺，易导致分界层滑移病害。因而在缺乏精细化施工方法的前提下，很容易造成项目质量失控，这也是为何不少类似工程在通车数年内即出现拥包、变形、层间滑移等病害的原因所在。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术存在的沥青摊铺层厚过薄或过厚、老路加罩粘结性难以保证、原结构层存在施工夹层等常见弊端问题，本发明提供一种既有沥青路面加罩的精细化施工控制方法，该方法适应于既有沥青路面加罩工程以及桥头沉降整治工程。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种既有沥青路面加罩的精细化施工控制方法，其步骤为：
9.步骤一、建立铣刨摊铺准则
10.对于任意加罩的方块区域，其铣刨深度应同时取1cm或4cm～6cm或10cm～12cm；其摊铺层数应保持一致，对应的厚度应同时取4cm～6cm或9cm～14cm或15cm～24cm；其罩后的路面标高与设计标高差值不得超过
±
1cm；
11.步骤二、既有路面标高测量
12.加密测量控制点，纵断面每10～20米布设一个测点，横断面每4米或每8米布设一个测点；横断面宽度恰为摊铺机一次摊铺宽度或铣刨机多次铣刨宽度；
13.步骤三、铣刨摊铺量计算
14.采取四分区铣刨方法和平衡点分割摊铺方法，最大限度避免沥青材料的浪费；
15.步骤四、标记铣刨深度及摊铺厚度
16.施工前日用喷漆在路面上做上记号，标明铣刨深度或摊铺厚度；
17.步骤五、现场作业
18.划分施工区域，将铣刨作业和摊铺作业分天进行，减少当天高程控制次数，提高铣刨精度和摊铺精度。
19.进一步，所述铣刨摊铺量计算方法如下：
20.设a、b、c、d为已知标高测点，a、b和c、d分别为同一横断面上的测点，e、f分别为直线ab、cd的中点，g、h为直线ac、bd上的任意一点，o为直线ef、gh的交叉点，直线gh平行于直线ab和直线cd；测区s
abcd
区域被分割成4个加罩方块区域，编号s1～s4，每个区域的铣刨深度可以不等，但s1、s2区域内的摊铺层数应一致、s3、s4区域内的摊铺层数应一致；
21.以h
i＝0、1、2
……
表示抬升高度，其中h0表示理论抬升高度，h
i＝1、2
……
表示经调整后的实际抬升高度；x
i＝0、1、2
……
表示铣刨深度，x0取铣刨最小值1cm，其余x
i＝1、2
……
表示经调整后的铣刨深度；t
i＝＝0、1、2
……
表示摊铺厚度，其中t0为理论最小摊铺厚度，数值取h0，即铣刨厚度为1cm时，实际抬升高度较设计标高低1cm，t
i＝1、2
……
表示每次调整后的实际摊铺厚度；tn表示加罩层数为n时所对应的摊铺厚度范围，其中t
n(max)
表示该层最大摊铺厚度，t
n(min)
表示该层最小摊铺厚度，如n＝2时，摊铺厚度范围为9～14cm，最小值取9cm，最大值取14cm；该算法计算步骤为：
22.(1)由a、b、c、d的测量标高和设计标高，得出理论抬高值h
a0
、h
b0
、h
c0
、h
d0
；
23.(2)假定a、b两点的铣刨厚度x
a0
＝x
b0
＝1cm，则a、b两点的理论最小摊铺厚度分别为t
a0
＝h
a0
、t
b0
＝h
b0
，由(t
a0
、t
b0
)
max
确定s1、s2区域内的加罩层数n1及其对应的t
n1
；
24.(3)若h
a0
≥h
b0
，则x
b1
≥t
n1(min)-h
b0
、x
a1
＝x
a0
＝1cm，铣刨深度取最小值并满足铣刨深度取值范围，从而得出t
b1
＝x
b1
h
b1
＝x
b1
h
b0
、t
a1
＝x
a1
h
a1
＝1 h
a0
，但t
a1
≥t
n1(max)
时，t
a1
＝t
n1(max)
，修证h
a1
＝t
n1(max)-1。若h
a0
《h
b0
，则同理求得铣刨深度、实际抬升高度和摊铺厚度；
25.(4)由a、b两点实际抬高值得出e点的实际抬高值h
e1
＝(h
a1
h
b1
)/2，验证e点左右两侧的最小摊铺厚度t
e1
＝h
e1
1是否在加罩层数的摊铺层厚范围内，若否则对(x
a1
、x
b1
)
min
进行调整并赋值为x
a2
或x
b2
；
26.(5)按照上述方法同理计算c、d两点的铣刨深度、摊铺厚度、实际抬升高度以及s3、s4区域内的加罩层数n2；
27.(6)若n1＝n2，即s1～s4区域内的加罩层数一致时，分别计算满足最低摊铺厚度的平衡点e、f、o所在的区间范围，若存在合集，则以铣刨量最小的分割线为最优解；若不存在合集，则对(xa、xc)
min
或(xb、xd)
min
进行调整，再次计算平衡点所在的区间范围，直至存在合
集为止；
28.(7)若n1≠n2，即s1、s2和s3、s4区域内的加罩层数不一致，则对摊铺层数大的区域内铣刨深度进行调整，并分别计算满足摊铺层数分界点e、f、o所在的区间范围，若存在合集，则以铣刨量最小的分割线为最优解；若不存在合集，则再次对摊铺层数小的区域的铣刨深度进行调整，并计算满足摊铺层数分界点e、f、o所在的区间范围，直至存在合集为止。
29.进一步，若是开展铣刨作业，则分区域进行标记；若是开展摊铺作业，则按测点所在位置进行标记即可。
30.进一步，路面摊铺作业前，按测点所在位置标记摊铺厚度，并在原路面铣刨错台量大于5cm位置粘贴50cm宽的聚酯玻纤布，防止接缝开裂。
31.进一步，施工作业时，分时间段加罩不同的沥青面层层位，避免不同混合料进场而造成混淆。
32.由于采取了上述技术，本发明具有如下有益效果：
33.1、规避了沥青路面加罩施工中存在弊端问题，有效保障了施工质量，避免返工情形的发生。
34.2、在确保施工质量的同时，极大地降低了沥青材料用量，节省了工程造价成本。
35.3、该工艺提升了沥青路面加罩施工质量，延长了道路使用寿命，创造了巨大的社会经济效益。
附图说明
36.图1为老路铣刨示意图；
37.图2为新路摊铺示意图；
38.图3为测点布设示意图；
39.图4为四分区铣刨方法和平衡点分割摊铺方法示意图；
40.图5为聚酯玻纤布粘贴示意图；
41.图6为实施例中调整x
b3
＝4cm的最终铣刨摊铺示意图；
42.图7为实施例中调整x
a3
＝6cm的最终铣刨摊铺示意图。
具体实施方式
43.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
44.如图2至图5所示，本发明的既有沥青路面加罩的精细化施工控制方法，其步骤为：
45.1、建立铣刨摊铺准则
46.对于任意加罩的方块区域，其铣刨深度应同时取1cm或4cm～6cm或10cm～12cm，即对上面层的扰动程度不得大于1cm，对中面层和下面层的扰动程度不得大于2cm；其摊铺层数应保持一致，对应的厚度应同时取4cm～6cm或9cm～14cm或15cm～24cm；其罩后的路面标高与设计标高差值不得超过
±
1cm。
47.2、既有路面标高测量
48.加密测量控制点，如图3所示，纵断面每10～20米布设一个测点，横断面每4米或每8米布设一个测点。横断面宽度恰为摊铺机一次摊铺宽度a或铣刨机多次铣刨宽度。
49.3、铣刨摊铺量计算
50.如图4所示，图4中a、b、c、d为已知标高测点，a、b和c、d分别为同一横断面上的测点，e、f分别为直线ab、cd的中点，g、h为直线ac、bd上的任意一点，o为直线ef、gh的交叉点，直线gh平行于直线ab和直线cd。测区s
abcd
区域被分割成4个加罩方块区域，编号s1～s4，每个区域的铣刨深度可以不等，但s1、s2区域内的摊铺层数应一致、s3、s4区域内的摊铺层数应一致。
51.以h
i＝0、1、2
……
表示抬升高度，其中h0表示理论抬升高度，h
i＝1、2
……
表示经调整后的实际抬升高度；x
i＝0、1、2
……
表示铣刨深度，x0取铣刨最小值1cm，其余x
i＝1、2
……
表示经调整后的铣刨深度；t
i＝＝0、1、2
……
表示摊铺厚度，其中t0为理论最小摊铺厚度，数值取h0，即铣刨厚度为1cm时，实际抬升高度较设计标高低1cm，t
i＝1、2
……
表示每次调整后的实际摊铺厚度；tn表示加罩层数为n时所对应的摊铺厚度范围，其中t
n(max)
表示该层最大摊铺厚度，t
n(min)
表示该层最小摊铺厚度，如n＝2时，摊铺厚度范围为9～14cm，最小值取9cm，最大值取14cm。该算法计算步骤为：
52.(1)由a、b、c、d的测量标高和设计标高，得出理论抬高值h
a0
、h
b0
、h
c0
、h
d0
。
53.(2)假定a、b两点的铣刨厚度x
a0
＝x
b0
＝1cm，则a、b两点的理论最小摊铺厚度分别为t
a0
＝h
a0
、t
b0
＝h
b0
，由(t
a0
、t
b0
)
max
确定s1、s2区域内的加罩层数n1及其对应的t
n1
。
54.(3)若h
a0
≥h
b0
，则x
b1
≥t
n1(min)-h
b0
、x
a1
＝x
a0
＝1cm，铣刨深度取最小值并满足铣刨深度取值范围，从而得出t
b1
＝x
b1
h
b1
＝x
b1
h
b0
、t
a1
＝x
a1
h
a1
＝1 h
a0
，但t
a1
≥t
n1(max)
时，t
a1
＝t
n1(max)
，修证h
a1
＝t
n1(max)-1。若h
a0
《h
b0
，则同理求得铣刨深度、实际抬升高度和摊铺厚度。
55.(4)由a、b两点实际抬高值得出e点的实际抬高值h
e1
＝(h
a1
h
b1
)/2，验证e点左右两侧的最小摊铺厚度t
e1
＝h
e1
1是否在加罩层数的摊铺层厚范围内，若否则对(x
a1
、x
b1
)
min
进行调整并赋值为x
a2
或x
b2
。
56.(5)按照上述方法同理计算c、d两点的铣刨深度、摊铺厚度、实际抬升高度以及s3、s4区域内的加罩层数n2。
57.(6)若n1＝n2，即s1～s4区域内的加罩层数一致时，分别计算满足最低摊铺厚度的平衡点e、f、o所在的区间范围，若存在合集，则以铣刨量最小的分割线为最优解；若不存在合集，则对(xa、xc)
min
或(xb、xd)
min
进行调整，再次计算平衡点所在的区间范围，直至存在合集为止。
58.(7)若n1≠n2，即s1、s2和s3、s4区域内的加罩层数不一致，则对摊铺层数大的区域内铣刨深度进行调整，并分别计算满足摊铺层数分界点e、f、o所在的区间范围，若存在合集，则以铣刨量最小的分割线为最优解；若不存在合集，则再次对摊铺层数小的区域的铣刨深度进行调整，并计算满足摊铺层数分界点e、f、o所在的区间范围，直至存在合集为止。
59.4、标记铣刨深度及摊铺厚度
60.施工前日用喷漆在路面上做上记号，标明铣刨深度或摊铺厚度。若是开展铣刨作业，则分区域进行标记；若是开展摊铺作业，则按测点所在位置进行标记即可。
61.5、现场作业
62.合理划分施工区域，将铣刨作业和摊铺作业分天进行，减少当天高程控制次数，提高铣刨精度和摊铺精度。此外对于摊铺作业，也应分天、分时段加罩不同的面层层位，避免同一时间段内不同混合料进场而造成混淆。摊铺作业前，还应在原路面铣刨错台量大于5cm位置粘贴50cm宽的聚酯玻纤布，防止接缝开裂，见图5。
63.具体应用实施例：
64.针对某沪浙收费站主线路面改造工程，采取了如下具体步骤：
65.1、既有路面标高测量
66.纵断面每20米布设一个测点，横断面每8米布设一个测点。横断面宽度恰为摊铺机一次摊铺宽度和铣刨机四次铣刨宽度。
67.2、铣刨摊铺量计算
68.采取了四分区铣刨方法和平衡点分割摊铺方法，计算分区域的铣刨深度和测点的摊铺厚度。以两例实际算例进行说明。
69.(1)n1＝n2的算例
70.由设计标高和测量标高，得到抬升高度为：h
a0
＝9cm、h
b0
＝8cm、h
c0
＝7cm、h
d0
＝6cm。铣刨摊铺量计算方法如下：
71.①
对于a、b两点，假设x
a0
＝x
b0
＝1cm，得出t
a0
＝9cm、t
b0
＝8cm，得出分层摊铺层数n1＝2，厚度取值范围为9～14cm。
72.②
故x
b1
≥9-8＝1cm，x
a1
＝x
a0
＝1cm。结合铣刨厚度取值范围，x
b1
＝1cm，x
a1
＝1cm。此时t
a1
＝9 1＝10cm≤14cm，满足要求，h
a1
＝9cm。
73.③he1
＝(9 8)/2＝8.5cm，得出t
e1
＝8.5 1＝9.5cm，满足要求。故x
a2
＝x
a1
＝1cm，x
b2
＝x
b1
＝1cm，h
a2
＝h
a1
＝h
a0
＝9cm，h
b2
＝h
b1
＝h
b0
＝8cm。
74.④
同理对于c、d两点，可以得出x
c2
＝4cm，x
d2
＝4cm，h
c2
＝7cm，h
d2
＝6cm，n2＝2。
75.⑤
由于n1＝n2，故只需根据最小摊铺厚度9cm来计算平衡点e、h、o的取值范围。
76.对于e点，直线da的线增量为k
ad
＝(9-7)/20＝0.1；
77.对于h点，直线db的线增量为k
db
＝(8-6)/20＝0.1；
78.对于o点，直线fe的线增量为k
fe
＝(8.5-6.5)/20＝0.1；
79.以l表示平衡点距离c点或d点或f点的距离，可以得出：
80.7 0.1le 1≥9(两层摊铺时最小厚度)；
81.6.5 0.1lo 1≥9(两层摊铺时最小厚度)；
82.6 0.1lh 1≥9(两层摊铺时最小厚度)；
83.可知le、lo、lh不存在合集。因而调整x
b3
＝4cm，此时le、lo、lh的合集范围为15～20，故取铣刨量最小的分割线l＝15米，较整个区域铣刨4cm可节省沥青料3.3％。最终铣刨摊铺如图6所示。
84.(2)n1≠n2的算例
85.由设计标高和测量标高，得到抬升高度为：h
a0
＝14cm、h
b0
＝19cm、h
c0
＝8cm、h
d0
＝11cm。铣刨摊铺量计算方法如下：
86.①
对于a、b两点，假设x
a0
＝x
b0
＝1cm，得出t
a0
＝14cm、t
b0
＝19cm，得出分层摊铺层数n1＝3，厚度取值范围为15～24cm。
87.②
故x
a1
≥15-14＝1cm，x
b1
＝x
b0
＝1cm。结合铣刨厚度取值范围，x
b1
＝1cm，x
a1
＝1cm。此时t
b1
＝19 1＝20cm≤24cm，满足要求，h
b1
＝19cm。
88.③he1
＝(14 19)/2＝16.5cm，得出t
e1
＝16.5 1＝17.5cm，满足要求。故x
a2
＝x
a1
＝1cm，x
b2
＝x
b1
＝1cm，h
a2
＝h
a1
＝h
a0
＝14cm，h
b2
＝h
b1
＝h
b0
＝19cm。
89.④
同理对于c、d两点，可以得出x
c2
＝1cm，x
d2
＝1cm，h
c2
＝8cm，h
d2
＝11cm，n2＝2。
90.⑤
由于n1≠n2，故调整x
a1
＝4cm，x
b1
＝4cm。计算分层摊铺平衡点e、h、o的取值范围。
91.对于e点，直线da的线增量为k
ad
＝(14-8)/20＝0.3；
92.对于h点，直线db的线增量为k
db
＝(19-11)/20＝0.4；
93.对于o点，直线fe的线增量为k
fe
＝(16.5-9.5)/20＝0.35；
94.以l表示平衡点距离c点或d点或f点的距离，可以得出：
95.8 0.3le 1≤14(两层摊铺时最大厚度)；
96.8 0.3le 4≥15(三层摊铺时最小厚度)；
97.9.5 0.35lo 1≤14(两层摊铺时最大厚度)；
98.9.5 0.35lo 4≥15(三层摊铺时最小厚度)；
99.11 0.4lh 1≤14(两层摊铺时最大厚度)；
100.11 0.4lh 4≥15(三层摊铺时最大厚度)；
101.可知le、lo、lh不存在合集。因而调整x
a3
＝6cm，此时le、lo、lh的合集范围为3.3～5，故取铣刨量最小的分割线l＝5米，较不分层摊铺节省沥青料26.1％。最终铣刨摊铺如图7所示。
102.3、标记铣刨深度及摊铺厚度
103.施工前用喷漆在路面上做上记号，标明铣刨深度或摊铺厚度。若是开展铣刨作业，则分区域进行标记；若是开展摊铺作业，则按测点所在位置进行标记即可。方便施工过程管理，提高标高控制精准度。
104.4、现场作业
105.(1)合理划分施工区域，将铣刨作业和摊铺作业分天进行，减少当天高程控制次数，提高铣刨精度和摊铺精度。
106.(2)对于摊铺作业，也应分天、分时段加罩不同的面层层位，避免同一时间段内不同混合料进场而造成混淆。
107.(3)对于部分相邻铣刨区域，错台量达到5公分以上，则在相应位置布设聚酯玻纤布，防止接缝开裂。
108.5、质量验收
109.新路摊铺，如图2所示，图2中h为最大摊铺层厚，h为最小摊铺层厚。
110.(1)路面标高
111.与设计标高误差不超过1.5cm。
112.(2)面层厚度
113.每两车道每200米取一个点进行钻芯取样，要求新加罩的沥青面层厚度应符合：
114.上面层厚度h1：4cm≤h1≤6cm；
115.中面层厚度h2：5cm≤h1≤8cm；
116.下面层厚度h3：6cm≤h1≤10cm.
117.(3)平整度、抗滑系数
118.根据相应规范，视不同道路等级而定。