舊瀝青路面就地冷再生施工工藝在公路改造中的應(yīng)用

陸克號

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

近年來，隨著我國公路維修量的增大，舊瀝青廢棄量急劇增加，基于節(jié)能環(huán)保、減少成本等諸多要求，利用瀝青再生技術(shù)進(jìn)行公路維修養(yǎng)護(hù)成為了一大熱點(diǎn)，舊瀝青路面就地冷再生技術(shù)由此逐漸發(fā)展完善，其無論是經(jīng)濟(jì)效益，亦或是社會(huì)、環(huán)境效益均表現(xiàn)良好，具有極大的推廣價(jià)值。

1 舊瀝青路面再生技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

瀝青路面設(shè)計(jì)壽命為15～20年，我國在20世紀(jì)90年代陸續(xù)建成的高速公路已經(jīng)步入了大、中修期，每年瀝青路面翻修后，舊瀝青廢棄量十分巨大。在此背景下，瀝青再生利用技術(shù)開始得到廣泛重視，《交通運(yùn)輸部關(guān)于加快推進(jìn)公路路面材料循環(huán)利用工作的指導(dǎo)意見》(交公路發(fā)[2012]489號)文件指出到2020年，路面舊料循環(huán)利用率要達(dá)到95%以上。

無論是從保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的角度出發(fā)，還是從降低公路維護(hù)養(yǎng)護(hù)施工成本方面來看，舊瀝青路面再生技術(shù)的應(yīng)用均具有現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢，尤其是隨著國家節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的推廣實(shí)施，瀝青路面再生技術(shù)會(huì)得到更大的發(fā)展空間。

2 公路改造中舊瀝青路面就地冷再生技術(shù)的選用分析

2.1 不同舊瀝青路面再生技術(shù)的適用范圍

從我國瀝青路面再生技術(shù)的類型來看，可分為熱/冷再生，也可分為現(xiàn)場/廠拌再生，現(xiàn)主要就針對廠拌熱再生、現(xiàn)場熱再生以及現(xiàn)場冷再生、廠拌冷再生的適用范圍進(jìn)行分析(見表1)，在公路改造中應(yīng)根據(jù)舊瀝青路面實(shí)際情況合理選擇再生技術(shù)。

2.2 就地冷再生技術(shù)原理與選用

2.2.1 技術(shù)原理

現(xiàn)場冷再生法，主要是利用再生機(jī)械(銑刨機(jī))對舊瀝青路面進(jìn)行銑刨、翻挖、破碎，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求摻入定量的骨料、穩(wěn)定劑(水泥、泡沫瀝青和乳化瀝青等)和適量的水，原地拌合、碾壓成型。現(xiàn)場冷再生技術(shù)優(yōu)點(diǎn)可歸納如下：

(1)施工簡單，無需考慮舊料運(yùn)輸、棄置問題；

(2)利用舊路面和基層材料，大大減少了新材料的用量，節(jié)約了資源，工程費(fèi)用降低；

(3)可增強(qiáng)基層承載力，提升路面等級；

(4)可一次完成全部工序，生產(chǎn)效率高、工期短；

(5)施工不受特殊氣候條件影響；

(6)無需加熱瀝青，減少環(huán)境污染；

(7)再生后只需加鋪薄的罩面，即可恢復(fù)路面強(qiáng)度。

表1 四種瀝青路面再生施工技術(shù)適用性能表

備注：★表示適用；
①要求表面層厚度≤40 mm；
②要求車轍只出現(xiàn)在路面上40～50 mm處；
③可能需加入一定瀝青材料替換原有路面材料，否則維修只起到暫時(shí)效果；
④可用于上表面層以下結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生的車轍；
⑤需加入新集料；
⑥若土基潮濕、軟弱，可加入適量的化學(xué)穩(wěn)定劑；
⑦裂縫僅限于路表面層；
⑧病害若是路基引起，此維修方法只能起到暫時(shí)作用

2.2.2 技術(shù)選用

根據(jù)前述分析可知，不同的瀝青路面再生技術(shù)適用情況不同，在公路改造時(shí)，需根據(jù)舊瀝青路面實(shí)際破壞情況合理選用冷再生技術(shù)：

(1)受限于瀝青路面現(xiàn)場冷再生質(zhì)量，冷再生技術(shù)多用于各類低等級公路瀝青路面、高等級公路瀝青路面基層；

(2)可用于路面標(biāo)高無限制的道路，如：一般公路、等外公路、少數(shù)城市道路以及如料場、停車場等場地的維修改造；

(3)可用于原有路面的車轍(>5 cm)、荷載型龜裂與縱向裂縫、非荷載型塊狀與橫向裂縫等修復(fù)施工。

3 公路改造中舊瀝青路面就地冷再生施工技術(shù)

3.1 瀝青路面就地冷再生施工工藝流程

圖1 瀝青路面典型就地冷再生施工工藝流程圖

由瀝青路面典型就地冷再生施工工藝流程圖(圖1)可知，公路改造前需做好舊路面的調(diào)查工作，確定路面病害、舊路瀝青層厚度、基層材料、基層厚度等，客觀評價(jià)舊瀝青路面使用性能，明確就地冷再生施工工藝的適用性，并做好就地冷再生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、新加材料選擇，規(guī)范落實(shí)各道工序，切實(shí)保證公路改造質(zhì)量滿足要求。

3.2 瀝青路面就地冷再生施工技術(shù)方法

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析可知，瀝青路面就地冷再生可采用多種穩(wěn)定材料，不同穩(wěn)定材料施工主要區(qū)別為材料摻入的方法不同。

3.2.1 水泥(石灰)冷再生

瀝青路面就地冷再生施工中，水泥(石灰)的摻入法分為兩種：

(1)在舊路面刨銑前，在路面上均勻撒布水泥(石灰)，然后通過再生機(jī)實(shí)現(xiàn)其與舊路面材料的充分拌合；

(2)以專用的攪拌輸送車將水泥(石灰)稀漿送至再生機(jī)拌合罩殼中，有效控制摻入材料用量。

此兩種方法可根據(jù)實(shí)際情況選用，其再生層主要用作下面層或基層。

3.2.2 泡沫瀝青冷再生

采用泡沫瀝青進(jìn)行就地冷再生施工時(shí)，再生機(jī)對舊路面進(jìn)行洗刨，泡沫瀝青由再生機(jī)上的泡沫瀝青輸送、噴灑系統(tǒng)輸送至拌合罩殼中(見圖2)。由于泡沫瀝青混合料不耐水的侵害，故再生層上需加鋪瀝青混凝土層。

圖2 泡沬瀝青就地冷再生機(jī)理示意圖

3.2.3 乳化瀝青冷再生

乳化瀝青冷再生原理、施工工藝與泡沫瀝青基本一致，但是此材料自身含約45%的水，施工時(shí)最佳含水量控制較難，造價(jià)相對較高。

4 實(shí)例分析舊瀝青路面就地冷再生施工工藝的應(yīng)用

4.1 工程概況

本項(xiàng)目為二級公路，全長28.4 km，此公路建成于20世紀(jì)80年代，2001年進(jìn)行了局部大修、拓寬改造，改建后路面結(jié)構(gòu)為16 cm厚二灰碎石基層+5 cm厚中粒式瀝青混凝土+4 cm厚細(xì)粒式瀝青混凝土。2009年，此公路收費(fèi)站撤銷，車流量大增，根據(jù)調(diào)查顯示瀝青路面存在縱橫向裂縫、龜裂、坑槽等病害，道路使用安全性受到影響。

4.2 處理方案

根據(jù)道路病害調(diào)查情況，針對不用路段制定了不同的維修方案，共計(jì)10.16 km路段采用了瀝青路面就地冷再生技術(shù)，具體處理方案如下：將原瀝青路面、基層破碎，摻入5%水泥，進(jìn)行全深式就地冷再生施工，再生層用作新基層，新的路面結(jié)構(gòu)為：4 cmAC-13C+5 cmAC-16C+20 cm全深式就地冷再生，對于冷再生混合料要求如下：7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.5～3 MPa，壓實(shí)度≥95%。

4.3 再生混合料配比

原材料包括原瀝青路面舊混合料、再生劑(水泥)、新集料、水等。

(1)本項(xiàng)目對舊路混合料級配組成進(jìn)行篩分試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知銑刨料級配符合設(shè)計(jì)要求(見表2、圖3)，混合料全部采用銑刨料再生。

表2 混合料級配組成試驗(yàn)結(jié)果表

圖3 級配曲線示意圖

(2)本項(xiàng)目再生劑選用P.042.5級普通硅酸鹽緩凝水泥，并參照以往施工經(jīng)驗(yàn)，確定水泥劑量為4.5%，經(jīng)擊實(shí)試驗(yàn)，得到最佳含水量、最大干密度為8.8%、2.050 g·cm-3。根據(jù)此參數(shù)，結(jié)合各路段的含水量，進(jìn)一步調(diào)整冷再生機(jī)加水量。

(3)根據(jù)最佳含水量、干密度制備試件，在(20±2)℃下養(yǎng)生7 d，浸水24 h后開展無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，最終顯示試件強(qiáng)度為3.2 MPa，滿足要求。

4.4 就地冷再生施工工藝

4.4.1 施工準(zhǔn)備

(1)制定施工計(jì)劃圖，注明每天再生路面長度、寬度與每幅再生順序，估算每幅銑刨、壓實(shí)時(shí)間等；

(2)組織交通管制，確定全/半幅施工，通車半幅重載車輛嚴(yán)禁通行；

(3)構(gòu)筑物調(diào)查，對施工路段埋深0.5 m內(nèi)的結(jié)構(gòu)物、地下管網(wǎng)進(jìn)行標(biāo)記，防止其影響施工的順利開展；

(4)調(diào)查挖補(bǔ)路段，對嚴(yán)重龜裂變形、坑槽等不適合使用冷再生技術(shù)的路段，予以挖補(bǔ)處理。

4.4.2 施工設(shè)備

本項(xiàng)目就地冷再生施工設(shè)備如表3所示。

表3 就地冷再生施工設(shè)備明細(xì)表

4.4.3 施工工藝

本路段冷再生施工工藝流程如圖4所示。

圖4 工藝流程示意圖

具體施工要點(diǎn)如下：

(1)施工前做好交通封閉工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求開展施工放樣。

(2)按放樣位置，將再生機(jī)組安裝、就位。

(3)撒布水泥，在進(jìn)行路面銑刨前，在原路面上撒布水泥，采用方格網(wǎng)法，以刮板均勻攤開，確保每袋水泥攤鋪面積相等，路面上無過分集中、空白情況。本項(xiàng)目布灰量5.0%(比實(shí)驗(yàn)室劑量增加0.5%)，加水泥銑刨20 cm，膨脹率為1.1，壓實(shí)厚度為22 cm，計(jì)算布灰量為18.55 kg/m2。

(4)銑刨與拌合，冷再生機(jī)推動(dòng)水車在路面上行駛，將原路面、基層銑刨，并與水泥結(jié)合充分拌合；派專人跟隨在再生機(jī)后方，檢查再生深度、水泥含量、含水量等參數(shù)；為保證拌合質(zhì)量，可反復(fù)拌合，冷再生機(jī)行走速度控制在5～8 m/min。

(5)穩(wěn)壓與整平，完成混合料的拌合后，將振動(dòng)壓路機(jī)關(guān)閉振動(dòng)后，穩(wěn)壓1遍，做好刮平、整形等工作。

(6)碾壓，完成整平后，使用光面振動(dòng)壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓(弱振2遍、強(qiáng)振2遍)、終壓(碾壓2遍)。

(7)接縫與調(diào)頭處理。兩工作段銜接處、縱向接縫均采用搭接拌合的方法，前一段和施工一側(cè)拌合后留5～8 m與10～20 cm，加部分水泥重新拌合與后一段及另一側(cè)同時(shí)碾壓。

(8)養(yǎng)生與交通管制。終壓完畢，進(jìn)行覆蓋養(yǎng)生，做好保濕工作；養(yǎng)生≥7 d，養(yǎng)生期禁止除灑水車外的任何車輛駛?cè)搿?/p>

5 結(jié)語

在公路改造維修中，舊瀝青路面冷再生作為一種“綠色”施工技術(shù)，充分利用了原本需廢棄的瀝青混合料，較好地節(jié)約了資源，也減少了相關(guān)材料成本投入，無論是從環(huán)保上還是經(jīng)濟(jì)上考慮，其均具有廣闊的應(yīng)用前景。本文二級公路改造工程中，通過舊路病害調(diào)查分析共計(jì)約10.16 km的路段采用了舊瀝青路面冷再生技術(shù)，再生層作為路面基層繼續(xù)投入使用，通過合理的施工設(shè)備配備、規(guī)范的施工操作與管理，基層質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為其他舊路更新改造工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

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