結(jié)合工程實例淺析道路新技術(shù)的應用

曹立松

（天津市市政工程設計研究院，天津市300051）

0 引言

近年來，隨著天津濱海新區(qū)的開發(fā)開放，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市規(guī)模持續(xù)擴大，新區(qū)掀起了前所未有的建設高潮，基礎(chǔ)設施建設作為開路先鋒正在大規(guī)模的展開。濱海新區(qū)處于海河流域下游、瀕臨渤海，地下水位高、含水量大，地下有著深厚的軟土層，巖土變異性大，地質(zhì)條件很差。濱海新區(qū)的職能以工業(yè)和港口為主，且大部分區(qū)域正處于開發(fā)建設時期，造成了其道路交通組成極其特殊，生產(chǎn)企業(yè)大型運輸車輛較多，進出港的集裝箱運輸密集，建設工地的運料車輛來往頻繁。

考慮到濱海新區(qū)的地質(zhì)特點及交通特點，本文結(jié)合了三個濱海新區(qū)的工程實例對新區(qū)道路設計的新技術(shù)、新材料的應用進行了淺析闡述。

1 結(jié)合工程實例淺析道路新技術(shù)的應用

1.1 南港路拓寬改造工程

南港路位于天津港南疆港區(qū)，在現(xiàn)狀南疆公路大橋和南疆鐵路大橋的東側(cè)，是天津港南疆港區(qū)主要的運輸通道，承擔著港區(qū)內(nèi)石油碼頭、焦炭碼頭、煤碼頭、礦石碼頭和一些散貨泊位的貨運工作。現(xiàn)狀道路的交通量很大，重載、超載車輛較多。

南港路道路路面破損嚴重，歸其原因是因為道路上超載、重載車過多緣故，為了適用重載、超載對道路路基、路面功能及強度要求，在南港路道路部分段落采用土壤固化劑、防裂土工布、抗車轍添加劑三種新興材料，以抵抗重載、超載對道路路面的影響。

（1）土壤固化劑

由于重載道路要求土基具有較高的強度，為了滿足這一要求，改變常規(guī)采用石灰土處理路基的方法，利用低劑量的石灰土或水泥石灰土中摻加土壤固化劑進行路基處理，一方面增加土基強度，另一方面改善常規(guī)石灰土或水泥石灰土的水穩(wěn)性，使石灰土或水泥石灰土由親水性變?yōu)槭杷裕诤笃谑褂眠^程中不致由于地下水的侵蝕而降低強度，具有顯著的優(yōu)勢。同時由于固化劑與水作用時，改變了原土體表面的附著自由水，使其重新排列組合，大量自由水以結(jié)晶形式固定下來，使土壤中的含水量迅速減少，土壤顆粒重新按兩端正負荷相互吸引而緊密結(jié)合，經(jīng)過碾壓后，密實度增大，毛細管破壞，路基強度增大，耐水性和抗凍性得到提高。

土壤固化劑是一項現(xiàn)代土木工程高新技術(shù)，用于改善土壤物理力學性質(zhì)以適應工程技術(shù)要求，是一種新型的化學材料，由于它應用廣泛、造價低廉、節(jié)省工期、技術(shù)性能優(yōu)越，頗受工程界歡迎，在國際學術(shù)界被譽為“特種水泥”，見圖1～圖5。

（2）防裂土工布

由于素混凝土、水泥穩(wěn)定碎石等剛性基層、半剛性基層所具有的干縮、溫縮性能，無法避免其開裂，這些裂縫必然會反射到瀝青面層中，考慮素混凝土及水泥穩(wěn)定碎石可能引起的瀝青路面開裂，在水泥穩(wěn)定碎石及混凝土上鋪筑聚丙烯長絲無紡土工布，減少反射裂縫的發(fā)生，具有很好的效果，特別是對于南港路，由于重載、超載車輛較多，如水泥穩(wěn)定碎石產(chǎn)生的反射裂縫引起了瀝青路面的開裂，在重載的作用下必然迅速擴張，引起路面的破壞，這將嚴重影響南港路的使用壽命，因此，在南港路水泥穩(wěn)定碎石及素混凝土基層上采用防裂土工布以減少裂縫的產(chǎn)生，見圖6。

從目前國內(nèi)及天津市城市道路的使用效果來看，防裂土工布可以減少裂縫率達40%～60%以上，具有明顯的效果。其具有以下優(yōu)勢：

a.耐溫。以聚酯為原料，熔點高達230℃，瀝青混合料攤鋪時性能穩(wěn)定，不收縮，不變形。

b.高強、均勻，表面均勻，可以快速浸透瀝青并達到飽和，使之與路面緊密結(jié)合。

c.穩(wěn)定。防紫外線、耐凍融、耐化學藥品。

d.施工便利。

（3）抗車轍添加劑

抗車轍添加劑是一種多種聚合物復合成的瀝青混合料添加劑，它通過集料表面的增粘、加筋、填充以及瀝青改性、彈性恢復等多重作用而大幅提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，并對混合料的水穩(wěn)定性和低溫抗裂性也有改善。其與傳統(tǒng)改性瀝青及瀝青添加劑相比具有以下明顯特點：

a.優(yōu)越的性能

在普通瀝青混合料中摻加0.3%～0.5%的車轍王，即可顯著提高瀝青混合料的高溫性能，并改善抗水損壞性能、抗低溫開裂性能等。

b.性價比高

與傳統(tǒng)瀝青改性工藝相比，車轍王直接投入拌和缸內(nèi)與集料進行拌和，不需要增加特殊設備，可顯著降低生產(chǎn)過程中的能耗，同時避免了改性瀝青儲存穩(wěn)定性差的問題。

c.不影響配合比

在任何摻量下不改變?yōu)r青混合料的級配，僅需對油石比進行微調(diào)。

d.施工工藝簡單

直接加入到拌和缸中，只需適當延長拌和時間和提高施工溫度，拌和、攤鋪、碾壓不受影響。

e.直接投入法實現(xiàn)了隨欲而加

直接投入法就是將抗車轍添加劑在瀝青拌和過程中直接投入到瀝青混合料拌缸中，屬于對瀝青混合料的改性，不同于對瀝青的改性。這種方法能夠根據(jù)所期望的抗車轍性能程度不同，添加不同摻量的抗車轍添加劑，見圖7。

圖7 抗車轍添加劑瀝青混合料的拌和

從室內(nèi)抗車轍試驗可看出，采用抗車轍添加劑與不采用抗車轍添加劑瀝青的抗車轍性能大大提高，抗車轍能力提高了4倍。

1.2 漢蔡路改造工程

漢蔡路位于天津濱海新區(qū)漢沽地區(qū)，是連接漢沽區(qū)與海濱大道、中央大道及中心漁港的重要通道?，F(xiàn)狀道路的交通量較大，以貨車及工程運輸車輛為主。。

漢蔡路為舊路拓寬改造，舊路銑刨掉的路面結(jié)構(gòu)如果被廢棄，一方面會造成環(huán)境污染，另一方面也造成了資源的浪費。漢蔡路改造工程結(jié)合現(xiàn)場實際采用舊路冷再生技術(shù)，既節(jié)約了道路建設成本，又保護了環(huán)境。

自上世紀90年代以后我國陸續(xù)建成的各級公路目前已進入大、中修期，公路病害大量的翻挖、銑刨，瀝青混合料被廢棄，一方面造成環(huán)境污染，另一方面也造成資源的浪費，而且大量的使用新石料，開采石料會導致森林植被減少，水土流失。舊瀝青路面如能加以利用，每年可節(jié)省的材料費數(shù)目非?？捎^。因此，瀝青路面再生技術(shù)的研究，對保護生態(tài)環(huán)境以及對我們國家的公路建設都有極重大的意義。

舊瀝青路面的再生利用，就是將舊瀝青路面經(jīng)過路面再生專用設備的翻挖、回收、破碎、篩分后，與再生劑、新瀝青、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，滿足一定的路用性能并重新鋪筑于路面的一整套工藝。隨著再生技術(shù)的發(fā)展，許多性能完善的現(xiàn)代化再生機械設備相繼出現(xiàn)，所生產(chǎn)的再生瀝青混合料完全可以和新拌制的混合料媲美。實踐結(jié)果表明，舊瀝青路面就地冷再生具有幾大優(yōu)點。首先，全部舊料就地冷再生，節(jié)約了新料的用量，而且大大降低了運輸成本。其次，減輕環(huán)境污染，減少能源消耗。再次，在翻修的舊瀝青路面上有很大的靈活性。既可以做成一層路面結(jié)構(gòu)，又可以在其上加鋪磨耗層，或作為新修建路面的基層。同時，降低了施工成本，節(jié)約了施工時間。

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用前景最為廣闊。

瀝青路面就地冷再生法是指利用再生機械將舊瀝青路面材料就地打碎，并加入適當?shù)臑r青及改性材料后拌和壓實，以舊路面材料為主修筑道路的技術(shù)。

與廠拌冷再生法相比較，就地冷再生法省去了回收料的運輸、銑刨下材料的堆貯、設備的組裝與拆卸等環(huán)節(jié)，并不受氣候影響，除少量瀝青外，成品料不再運輸，對交通的干擾少。

就地冷再生機械設備，是一個由計算機控制的再生料篩分、計算、攪拌和破碎系統(tǒng)。由銑刨轉(zhuǎn)鼓翻松的舊瀝青路面材料經(jīng)斗士提升器送至一水平的振動篩進行篩分，通過篩網(wǎng)的混合料落在傳送皮帶上，稱量后進入攪拌器和乳化瀝青、添加劑一起攪拌，隨后攤鋪碾壓成型。其主要材料為：舊瀝青混合料、再生劑、乳化瀝青、水泥、水。

施工方法包括：采用水泥進行就地冷再生、使用乳化瀝青的就地冷再生和使用水泥和乳化瀝青就地冷再生。

水泥進行就地冷再生：撒布水泥，由專門水泥撒布機撒布，水泥撒布量根據(jù)試驗資料確定，根據(jù)經(jīng)驗水泥撒布量3.5%～4.5%。銑刨和拌和，通過就地冷再生機銑刨和拌和，廢舊瀝青路面材料與水泥均勻拌和在一起，然后從再生機出料口出料。銑刨材料的攤鋪，用平地機和整平板整平，用適宜的重量級壓路機或光輪壓路機碾壓。

乳化瀝青的就地冷再生：首先要對舊瀝青料進行試驗檢測，其施工工藝與用水泥進行就地冷再生方法相同。

水泥和乳化瀝青就地冷再生：采用水泥加上乳化瀝青可以減少乳化瀝青的用量，另一方面乳化瀝青的加入可以減少材料的剛性和路面的反射裂縫。施工工藝同用水泥進行就地冷再生方法。

舊瀝青路面就地冷再生技術(shù)是一項新型的公路建設和養(yǎng)護技術(shù)，有著廣泛的應用前景，可以節(jié)省大量的原材料，降低養(yǎng)護成本，同時在環(huán)境保護方面，由于做到了廢物的再利用，不僅保護了生態(tài)環(huán)境，而且大大減輕了一線養(yǎng)護工人的勞動強度，減少了瀝青熬制對人體的傷害，是利國利民的一件大好事。

1.3 輕紡大道工程

輕紡大道位于天津濱海新區(qū)塘沽、大港地區(qū)，連接了津岐公路、海景大道、西中環(huán)、中央大道及海濱大道等南北縱向通道，對促進濱海新區(qū)輕紡經(jīng)濟區(qū)和南港生活區(qū)的快速發(fā)展具有重要意義?，F(xiàn)狀道路的交通量很大，重載、超載車輛較多。

輕紡大道為舊路加寬工程，沿線經(jīng)過區(qū)域大部分為鹽田、溝渠，路基填土高在3m左右。為了減少路基工后沉降，避免新舊路基因不均勻沉降而產(chǎn)生縱向開裂，路基填筑采用泡沫輕質(zhì)土。

現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土作為一種新型輕質(zhì)環(huán)保材料，是指用物理方法將發(fā)泡劑水溶液制備成泡沫，與水泥基膠凝材料、水、外加劑按照一定的比例混合攪拌，并經(jīng)物理化學作用硬化形成的一種輕質(zhì)材料。在國外已有幾十年的應用歷史，我國自2001年從日本引進以來，已在廣東省京珠高速公路、北京鳥巢、北京地鐵奧運支線等重點工程中使用，取得了顯著的效果，實踐證明現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土具有如下特點：（1）輕質(zhì)性、（2）高流動性、（3）直立性、（4）不可壓縮及高強性、（5）密度和強度可調(diào)節(jié)性、（6）施工便捷性。

由于現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的容重只有常規(guī)土的1/3左右，且固化后可以自立，用泡沫輕質(zhì)土進行路基填筑，大幅度降低了地基的附加應力，可以有效地減少路基工后沉降。同時用輕質(zhì)土替代臺背常規(guī)回填土可大幅度降低地基的附加應力及對橋臺樁基的側(cè)向擠壓力，可以達到緩解甚至消除橋頭跳車的效果。

目前天津地區(qū)上世紀修建的高等級公路隨著交通量的迅猛增長，急需進行拓寬改造，而加寬改造面臨最大的難題就是如何減小新老路的差異沉降。由于處于軟土分布地區(qū)，經(jīng)過十幾年的運營，原有老路基沉降都已完成，而加寬部分地基固結(jié)沉降尚未完成，故在附加荷載的作用下，產(chǎn)生差異沉降，嚴重影響著拓寬改造在工程質(zhì)量。輕質(zhì)土具有容重小，且可根據(jù)工程需要進行調(diào)整的特點，作為路基填料的一部分應用于工程當中，可以有效減小新老路的差異沉降。

2 結(jié)語

以上僅僅對目前道路工程中應用較廣的新技術(shù)、新材料的性能及應用做了簡要介紹，意在通過對新技術(shù)、新材料的認識和了解，提高我們在項目實施中的知識水平，控制和把握好施工過程中的各個環(huán)節(jié)，確保施工質(zhì)量滿足規(guī)范、規(guī)程要求，同時這些新技術(shù)和新材料的應用，對設計和施工單位來講，也具有一定的借鑒和參考作用。為了積累設計、施工方面的經(jīng)驗，應對使用的新材料加強檢測力度。

[1]JTG D50-2006,公路瀝青路面設計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[3]CJ/T3073-1998,土壤固化劑[S].北京:中國標準出版社,1998.

[4]JTG F41-2008,公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2008.

[5]TJG-F1001-2011,現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路基設計施工技術(shù)規(guī)程[S].天津:天津市市政公路管理局,2011.