基于激光平整度仪的沥青路面平整度控制技术

基于激光平整度仪的沥青路面平整度控制技术

刘剑虹

湖南路桥建设集团有限责任公司 湖南长沙 410004

摘要：为有效控制沥青路面平整度，采用激光平整度仪监测并分析沥青路面结构层平整度影响因素及特征。研究结果表明：激光平整度仪检测平整度数据复现性良好；沥青面层平整度标准差随下承层标准差减小而减小，路基段沥青面层平整度提升应从基层开始；桥隧段需严格控制混凝土层铣刨质量，其铣刨后平整度标准差不宜大于2.0mm。沥青面层施工时，中上面层摊铺宜采用全幅摊铺机，跳车处平整度标准差单点值与其前后差值不宜大于0.3mm。最后总结得出沥青路面各结构层平整度标准差控制要求。

关键词：道路工程；沥青路面；平整度；激光平整度仪；平整度标准差

随着道路交通量和荷载逐渐增大，对路面使用性能和安全性能提出更高的要求。平整度作为评价沥青路面技术状况的主要指标，平整度水平影响路面行车舒适性、安全性及沥青路面施工质量。沥青路面平整度水平的影响因素是多元化的，每个施工环节的偏差都会导致平整度降低，项目管理、施工准备和施工工艺等问题都会使路面面层的平整度不能达到设计规范要求。

1平整度检测方法

依据《公路路基路面现场测试规程》（JTG3450—2019）检测方法，选取某高速公路沥青路面表面层300m直线段，采用RTK测量仪，在所选路段每隔25cm测量该点的高程，共1201个点，计算该路段平整度标准差为0.67mm。采用连续式平整度仪（胎压1和胎压2，评定单元100m）、车载式颠簸累积仪（评定单元100m）、车载式激光平整度仪（30km/h、50km/h和80km/h三种速度；20m和100m两种评定单元），评估该路段平整度水平见表1、图1。

表1 不同检测方法平整度标准差均值  单位：mm

图1 不同检测方法平整度标准差

由表1和图1可得出：①评定单元为100m，连续式平整度仪（胎压1）、车载式颠簸累积仪、车载式激光平整度仪，检测平整度标准差差别不大；连续式平整度仪受脚轮胎压影响，增加至胎压2时，平整度标准差均值增加10%；②评定单元为100m时，不同车速条件下，激光平整度仪检测值变化规律和均值基本一致；③评定单元为20m时，激光平整度仪检测值可较详细描绘路面平整度变化特征，不同车速条件下，其变化规律和均值基本一致。

综上，激光平整度仪检测平整度，不受车速影响，检测效率较高，且检测数据复现性良好。

2路面各结构层平整度分布特征

选取某高速公路3km典型段落（包含路基段、桥梁段和隧道段），采用激光平整度仪测试方法，逐层监测沥青路面结构层平整度标准差变化，分析下承层（施工准备阶段）、摊铺碾压（施工工艺）和单点跳车处变化规律，总结沥青面层路面各结构层平整度分布特征，以指导后续沥青路面施工过程控制。

2.1下承层

沥青路面结构下承层可分为路基段路面基层和桥隧段混凝土层，监测下承层平整度水平以及跟踪对应段落对沥青层（4cmSMA-13+6cmAC-20C+8cmAC-25C）各层间的平整度间的影响（如图2所示），评定单元为100m。

图2 不同下承层平整度标准差

由图2得出：对于路基段而言，随着基层顶面平整度标准差的减小，沥青路面下面层平整度标准差减小。当基层顶面平整度标准差分别为3.41mm、3.02mm、2.26mm时，下面层平整度标准差分别为2.16mm、1.87mm、1.54mm。

对于桥隧段而言，随着其混凝土层铣刨后的平整度标准差的减小，沥青路面中面层平整度标准差减小。桥梁段铣刨后平整度标准差分别为2.52mm、2.34mm和1.98mm时，中面层平整度标准差分别为1.74mm、1.65mm和1.38mm；隧道段铣刨后平整度标准差为2.13mm、1.89mm，中面层平整度标准差分别为1.43mm、1.15mm。桥梁和隧道混凝土层铣刨后，一般上面仅剩中上面层两层面层结构，需严格控制桥隧段铣刨工艺。铣刨后平整度标准差不宜大于2.0mm。

2.2施工工艺

沥青路面施工过程中，施工工艺各个环节对平整度均有影响，本文主要考虑摊铺（联合摊铺、全幅摊铺）和碾压两个环节影响，评定单元为100m，见表2。

表2 不同施工工艺平整度标准差单位：mm

由表2可知：

（1）摊铺工艺中全幅摊铺的平整度检测结果优于联合摊铺，平整度标准差降低0.16~0.47mm；全幅摊铺工艺下三条车道检测结果整体接近；联合摊铺工艺下，行车道1的平整度标准差检测结果较其余两车道差，两台摊铺机的接缝位于该车道，联合摊铺梯队施工时，接缝处沥青混合料温度散失快，易发生离析，影响碾压环节，所以条件允许时，建议沥青中上面层摊铺工艺可采用全幅摊铺机施工。

（2）对于两种碾压工艺，先钢轮后胶轮稍优于先胶轮后钢轮，碾压工艺需根据现场平整度、压实度、渗水性等技术指标综合评定。

2.3跳车单点值

对于沥青路面全线而言，除控制平整度水平外，对于路面结构层中跳车单点值应进行控制。本文通过激光平整度仪检测路面表面层中跳车位置及前后平整度变化，评定单元为20m，见表3。

表3 跳车点平整度标准差  单位：mm

由表3得出，影响沥青路面跳车单点值的主要因素为：施工横向接缝、路面污染和桥梁伸缩缝。路面污染主要为边坡施工中在表面层拌制砂浆且保护措施不足，该情况应杜绝。对于横向接缝和桥梁伸缩缝，应优化施工工艺，保持与其前后路段平整度标准差控制在0.3mm以内，施工缝和伸缩缝宜做到一缝一记录，包含处理方案、处理前后图片和处理前后平整度检测值。同时对于表面层应优化施工组织，尽量减少横向接缝或将其安排在桥涵横向接缝、桥梁伸缩缝处。

2.4路面各结构层平整度分布

汇总选取的3km典型路段检测平整度标准差，分析沥青路面结构层平整度标准差分布特征，见表4。

表4 沥青路面面层平整度标准差分布  单位：%

由表4得出：

（1）下面层平整度标准差不大于1.8mm的占95.7%；其中4.3%标准差大于1.8mm，路段对应基层顶面平整度标准差均大于2.4mm。

（2）中面层平整度标准差不大于1.5mm的占100%；其中97.9%不大于1.1mm，2.1%的标准差介于[1.1,1.5]基本处于桥梁段落。

（3）上面层平整度标准差不大于1.2mm占99.3%；其中不大于0.8mm的占92.6%，标准差大于1.2mm的占0.7%，均为未安装桥梁伸缩缝位置。

3 沥青路面平整度控制方案

影响路面平整度的因素主要包含施工准备阶段：施工项目的管理意识、下承层的影响、沥青混合料的质量及配合比等；施工期间：拌和质量和运输、摊铺作业、碾压工艺等。

《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032—94）中对高等级公路基层顶面、下面层、中面层和表面层平整度标准差要求分别为不大于2.4mm、1.8mm、1.5mm和1.2mm。结合2.1~2.4所述内容，通过激光平整度仪，加强平整度施工过程控制，保障沥青路面工程质量。同时本着“提质增效，适度超前”理念，沥青路面平整度标准差平均值和单点值建议要求如下，以有效控制与提升项目平整度。

（1）基层顶面平整度标准差不大于2.4mm，桥梁和隧道铣刨后平整度标准差不大于2.0mm。

（2）面层平整度通过施工工艺等控制，不断改进平整度；标准差控制要求：下面层不大于1.8mm；中面层不大于1.2mm；上面层不大于0.9mm。

（3）面层路段平整度单点值，与相邻段落平整度标准差差值控制在0.3mm以内，不满足要求部位利用小型打磨机打磨，或者用抛丸处理工艺对接缝进行消除；表面层单点值差异较大段落，需铣刨重铺。

4结论

综合上述分析，可得出以下结论：

（1）激光平整度仪检测方法快速且复现性良好，可及时有效监测沥青路面结构平整度，分析路面各个结构层平整度可达到的水平并发现潜在的影响平整度的因素。

（2）对于下承层，桥隧段应重视桥隧水泥调平层铣刨水平；增加桥隧铣刨后平整度标准差不大于2.0mm控制标准；路基段平整度的提升要从基层开始逐层控制，不能从沥青面层结构层控制，各结构层平整度不达标应寻找原因优化后续施工。

（3）平整度单点值与相邻段落平整度标准差差值控制在0.3mm以内；沥青面层平整度通过逐层控制、施工工艺改进等措施，平整度标准差控制要求：下面层不大于1.8mm；中面层不大于1.2mm；上面层不大于0.9mm。

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