瀝青路面就地冷再生水泥穩(wěn)定基層施工技術(shù)探討

張長(zhǎng)春

摘要:冷再生技術(shù)是近幾年公路大、中修工程中新興的一項(xiàng)施工工藝,本文結(jié)合實(shí)例對(duì)瀝青路面就地冷再生水泥穩(wěn)定基層施工中的一些關(guān)鍵性環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)提出了觀點(diǎn),為此項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用提供基礎(chǔ)資料。

關(guān)鍵詞:瀝青路面;就地冷再生;水泥穩(wěn)定基層;施工技術(shù)

引言

近幾年,我省逐漸進(jìn)入公路大、中修高峰期,一般的公路大、中修都是對(duì)原有的瀝青路面進(jìn)行挖除、銑刨,大量的瀝青混合料被廢棄。一方面造成環(huán)境污染,而且大量的使用新石料,開采石料會(huì)導(dǎo)致森林植被減少,水土流失;另一方面也造成資源的浪費(fèi),挖除、銑刨下來的瀝青混合料如能加以利用,每年可節(jié)省的材料費(fèi)數(shù)目非?？捎^。

瀝青路面就地冷再生技術(shù)就是將舊瀝青路面經(jīng)過路面再生專用設(shè)備的翻挖、回收、破碎、篩分后,與再生劑、水泥、新集料等按一定比例重新拌和成混合料,重新鋪筑作為路面基層的一整套工藝。因此,瀝青路面冷再生技術(shù)的研究,對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境和公路建設(shè)都有極重大的意義。

1試驗(yàn)工程

再生瀝青路面按施工工藝可分為表面再生法、廠拌再生法和就地冷再生法。其中就地冷再生法的應(yīng)用前景最為廣闊。

2008年4月28日至5月14日,我局在S332安望路K13+340～K15+500、K20+960～K21+500、K23+700～K25+200分三段進(jìn)行了冷再生施工試驗(yàn)。實(shí)踐證明,就地冷再生水泥穩(wěn)定基層施工技術(shù)具有幾大優(yōu)點(diǎn):1、環(huán)保。以前廢棄的材料現(xiàn)在全部利用,減輕了環(huán)境污染,減少了能源消耗,減少了新砂石料開采對(duì)資源的破壞。2、經(jīng)濟(jì)。節(jié)約了建水泥穩(wěn)定基層拌和廠的資金;全部舊料就地冷再生,節(jié)約了新料的用量;大大降低了運(yùn)輸成本。3、工期短。按普通的水泥穩(wěn)定基層施工,我們這三段路面基層大約需要18天,而使用就地冷再生法施工只用了6個(gè)有效工作日(按8m/min的速度計(jì)算,理論時(shí)間只需36個(gè)小時(shí))。4、控制原路面的高程。使用就地冷再生法施工后基層的高程和原路面高程差不多,只增加了相當(dāng)于瀝青面層的高程,這個(gè)特點(diǎn)對(duì)于街道或大橋的橋頭等一些高程受到控制的路段非常有價(jià)值。通過這次試驗(yàn),我們也獲得了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和施工經(jīng)驗(yàn)。

2主體工程概況

2008年5月下旬,我局在S228 桐安路K5+720～K31+774段進(jìn)行了就地冷再生水泥穩(wěn)定基層施工。S228原路面結(jié)構(gòu)為20cm級(jí)配碎石+14cm～18cm水穩(wěn)+5～7cm瀝青碎石瀝青混凝土?，F(xiàn)在路段存在的病害主要為大面積的網(wǎng)裂、剝落和坑槽。采用就地冷再生水泥穩(wěn)定基層技術(shù)進(jìn)行維修時(shí),處理深度為整個(gè)瀝青層(5～7cm)和全部水穩(wěn)基層(15cm),從而形成一個(gè)均勻的冷再生基層。同時(shí)路面結(jié)構(gòu)采用《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGD50-2006)中提供的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)5月初在S332安望路進(jìn)行冷再生試驗(yàn)得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以及工程所在地路面承載能力和現(xiàn)有壓實(shí)設(shè)備能力結(jié)合考慮,確定再生層的總厚度在21cm(超過此厚度壓實(shí)度無法達(dá)到要求),面層結(jié)構(gòu)為4cm的瀝青碎石+3cm的瀝青混凝土面層。

3就地冷再生水泥穩(wěn)定基層施工工藝的過程和特點(diǎn)

3.1再生材料的配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)目前國際通用的級(jí)配建議范圍,將現(xiàn)場(chǎng)取樣的瀝青面層和水穩(wěn)基層銑刨料篩分,摻配一定量的石屑和水泥得出合成級(jí)配曲線,材料的具體組成為:77%再生料+18%石屑(0～5cm)添加4.5%水泥。

3.2施工設(shè)備與工藝

冷再生試驗(yàn)路段所需施工機(jī)械:

(1)WR2500S冷再生機(jī)1臺(tái);

(2)25噸(自重)單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)1臺(tái)(帶強(qiáng)弱振動(dòng)調(diào)整);

(3)膠輪壓路機(jī)1臺(tái)(20噸以上);

(4)平地機(jī)或攤鋪機(jī)1臺(tái);

(5)水車2臺(tái)(1臺(tái)帶灑水功能);

3.3具體施工過程及流程表如下:

3.3.1撒布石屑和水泥:根據(jù)再生層厚度、再生層設(shè)計(jì)密度、新料添加比例和水泥用量,撒布石屑并靜壓一遍至厚度為5cm,然后在石屑表面按照上述方法撒布水泥。

3.3.2再生施工:施工速度控制在8m/min,再生機(jī)初始施工時(shí),要注意觀察再生料的濕度狀況,以便及時(shí)修正再生機(jī)的噴水量。由于再生機(jī)再生寬度為2.5 m,因此4.5 m單幅路面要施工2遍,第2遍施工時(shí)要注意關(guān)閉重疊部分的噴嘴。

3.3.3初壓:再生施工完成后盡快安排壓路機(jī)沿再生機(jī)施工中心位置靜壓1遍,使得再生材料得以穩(wěn)定、成型。然后采用高幅低頻振動(dòng)壓實(shí)2遍,壓實(shí)再生層底部的材料。

3.3.4整平:靜壓結(jié)束后,平地機(jī)進(jìn)行整平工作,整平的目的在于消除輪跡印,刮平再生層使材料分布均勻,提高壓實(shí)效果。平地機(jī)的切削深度從深至淺,一個(gè)再生寬度一般通過整平2～3遍可以滿足要求。

3.3.5復(fù)壓:整平結(jié)束后,壓路機(jī)在高頻低幅狀態(tài)對(duì)每1個(gè)再生寬度壓實(shí)3～4遍。

3.3.6終壓:復(fù)壓結(jié)束后,可再安排灑水車在再生層表面再灑一遍水,使再生層表面濕潤。然后安排輪胎壓路機(jī)對(duì)每一個(gè)再生寬度壓實(shí)4～5遍。壓實(shí)完成后的再生層表面紋理致密,未發(fā)現(xiàn)任何明顯現(xiàn)象,并具有較好的平整度。

施工流程為:撒布石屑→平地機(jī)整平→壓路面靜壓至規(guī)定厚度→畫線→撒布水泥→就地再生→壓路機(jī)靜壓1遍→高幅低頻強(qiáng)振壓實(shí)2遍→平地機(jī)整平→高頻低幅壓實(shí)3～4遍→輪胎壓路機(jī)壓實(shí)4～5遍→下封層→瀝青面層。

4試驗(yàn)段

4.1試驗(yàn)段施工需要確定的四個(gè)指標(biāo)

每個(gè)再生工程的初始路段應(yīng)作為試驗(yàn)段,以便確定現(xiàn)有路面材料的特性。該初始試驗(yàn)段將為施工人員和監(jiān)理人員對(duì)再生施工的四個(gè)最重要影響因素的評(píng)價(jià)提供依據(jù),它們是:

(1)再生材料的級(jí)配。應(yīng)檢驗(yàn)再生后的材料,看其是否與實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)的樣品相似。通過篩分確定混合料設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)。

(2)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及再生機(jī)行走速度,均影響再生后材料的級(jí)配和混合料的質(zhì)量。此外,再生機(jī)銑刨和拌和腔前,裝備有“破碎梁”用于調(diào)整再生材料的最大粒徑。另一個(gè)特點(diǎn)是后門的開或關(guān)采用液壓控制。作用在封閉門上的力可有效改善銑刨與拌和腔內(nèi)材料的拌和效果。通過優(yōu)化組合上述因素即可獲得滿意的級(jí)配。

(3)壓實(shí)。影響再生層最終性能的最重要因素是壓實(shí)后材料的密實(shí)度。較厚的路面(>200mm)往往需要特殊壓實(shí)工藝。而初始試驗(yàn)段恰好為比較各種壓實(shí)方法提供了機(jī)會(huì)。

(4)膨脹性。已損壞舊路面的瀝青層往往具有較低的空隙率,原天然材料(粒料)得到了很大程度的密實(shí)。這種材料再生后往往體積增加,從而影響完工路面的高程。

初始試驗(yàn)段的施工將使操作人員、監(jiān)理人員以及管理人員在沒有進(jìn)度壓力的情況下施工,可以全面了解到再生材料的有關(guān)特性。

4.2試驗(yàn)段的質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)

施工過程中每天進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣,送至實(shí)驗(yàn)室測(cè)試含水量,水泥含量,并通過試驗(yàn)得出成型試件材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度,以此來評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)材料的質(zhì)量。

S228桐城至樅陽段災(zāi)后恢復(fù)工程項(xiàng)目通過試驗(yàn)段施工得出:根據(jù)實(shí)驗(yàn)室報(bào)告,水泥摻入量4.5%,冷再生混合料最佳含水量為8%,最大干密度為2.18g/cm3。實(shí)際施工時(shí)水泥每袋鋪筑面積為2m2;加水一般由冷再生機(jī)操作人員通過機(jī)上自動(dòng)計(jì)量加水控制,每平米加水30KG左右;冷再生基層單幅施工長(zhǎng)度控制在120-150m,幅與幅之間橫向搭接20-30cm,每段完成后,如果連續(xù)作業(yè)就豎向搭接50cm,如果中間停止,下次拌和就搭接1m;冷再生機(jī)拌和時(shí)行駛速度控制在8m/min。

通過試驗(yàn),試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)采樣壓實(shí)度達(dá)到98.1%,7天無側(cè)限抗壓平均強(qiáng)度為3.7MP,完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5就地冷再生施工注意事項(xiàng)

5.1再生機(jī)兩側(cè)的工作深度。此外,再生作業(yè)面底端的水平應(yīng)對(duì)照測(cè)定的參考面(如道路兩側(cè)設(shè)置的水平控制樁)定期核查。

5.2作業(yè)面是否正確,重疊是否合適。為幫助操作者,導(dǎo)向線一定要固定在作業(yè)面的邊緣。

5.3行進(jìn)速度。最佳的拌和速度介于6～12m/min,它取決于作業(yè)深度、再生的材料和添加劑。必須禁止任何要求再生機(jī)以最大行進(jìn)速度施工的做法。

5.4再生材料的含水量必須達(dá)到最佳含水量,確保壓實(shí)的要求。

5.5水泥穩(wěn)定再生基層,一次性施工長(zhǎng)度一般較短,以便有足夠的時(shí)間對(duì)整個(gè)半幅路面進(jìn)行再生,并在水泥材料終凝前完成再生層的整形和壓實(shí)以及表面處理。

5.6再生深度。再生后層面的最終厚度主要取決于再生深度。層厚是決定路面結(jié)構(gòu)性能的最關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù),所以這些檢查必須認(rèn)真執(zhí)行。

5.7水和穩(wěn)定劑的應(yīng)用。為確保再生材料是采用需要的添加劑穩(wěn)定,必須仔細(xì)地遵循再生機(jī)的操作程序。再生過程中,輸入微處理器的信息需要仔細(xì)核對(duì),預(yù)啟程序要嚴(yán)格遵循,同時(shí)要監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制臺(tái)顯示的流量和讀數(shù)。

5.8拌和質(zhì)量。再生機(jī)的運(yùn)行速度必須按規(guī)定檢查,以確保最佳的拌和速度(6~12m/min)。此外,再生機(jī)后面的材料需要連續(xù)地監(jiān)控,以確保其合適的含水量和混合料處于理想的狀態(tài)。

5.9橫向接縫。每次施工開始或終止會(huì)形成橫穿作業(yè)面,并造成作業(yè)面不連續(xù)的橫向接縫。每次停機(jī),即使是僅需幾分鐘用于更換罐車,也將形成一個(gè)嚴(yán)重影響再生材料均勻的橫縫。因此,施工中應(yīng)盡量減少停機(jī)現(xiàn)象。在不可避免的情況下,應(yīng)對(duì)所形成的橫縫進(jìn)行認(rèn)真處理。與攤鋪瀝青相似,橫縫問題只有當(dāng)施工停止時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。因此再生機(jī)組只能在罐車用空后或類似情況下才能停機(jī)。

6結(jié)束語

S228桐城至樅陽段災(zāi)后恢復(fù)工程項(xiàng)目在交工驗(yàn)收時(shí),被評(píng)為全市優(yōu)良工程。就地冷再生水泥穩(wěn)定基層經(jīng)省、市公路檢測(cè)部門多次檢測(cè),工程質(zhì)量?jī)?yōu)良。

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