冷再生技術(shù)在千峰南路工程中的應(yīng)用與研究

盧琛

（太原市城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030009）

冷再生技術(shù)在千峰南路工程中的應(yīng)用與研究

盧琛

（太原市城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030009）

為貫徹“十二五規(guī)劃”建設(shè)低碳環(huán)保的交通運輸體系的指導(dǎo)思想，響應(yīng)我省建設(shè)“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”社會轉(zhuǎn)型發(fā)展的總體要求，我市積極倡導(dǎo)引進了瀝青路面冷再生技術(shù)對城市道路進行改造，實現(xiàn)了市政工程的低能耗、低排放、低污染的循環(huán)建設(shè)。既有效緩解道路更新改造中產(chǎn)生的大量路面及路基廢料，又在一定程度上降低了工程造價。結(jié)合千峰南路的改造實踐，介紹冷再生技術(shù)的應(yīng)用情況。

千峰南路；路面結(jié)構(gòu)；銑刨；泡沫瀝青；冷再生

1　項目介紹

千峰南路是太原市交通框架“十縱十橫”中南北主要交通干道之一。該段北起迎澤西大街，南至南內(nèi)環(huán)西街，全長1 926.26 m.規(guī)劃紅線寬40 m。機動車道現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為：1～5.5 cm細粒式瀝青混凝土，3～8.5 cm瀝青貫入碎石，14～22 cm水泥穩(wěn)定碎石或礦渣，12～18 cm砂石。

1.1路況調(diào)查

千峰南路 （迎澤西大街—南內(nèi)環(huán)西街）路況顯示：塊狀裂紋明顯，縫較寬，散落重；不規(guī)則裂縫重，縫寬，坑深，面積較大。鉆芯取樣結(jié)果表明，基層水穩(wěn)松散，取不到完整芯樣，說明路面基層強度嚴重不足。

1.2道路評價

經(jīng)過綜合計算，機動車道路面綜合破損率為79.7%，道路瀝青路面指標PCI為D級，RQI指標為D級，道路結(jié)構(gòu)強度不足，路面抗滑性能BPN、SFC指標為D級。評價指標表明，千峰南路（迎澤西大街—南內(nèi)環(huán)西街）應(yīng)進行徹底改造。

2　道路設(shè)計

該次道路改造不涉及征地拆遷和市政管網(wǎng)改造，道路紅線不變，路面標高不變，只對機動車道進行冷再生改造。

2.1設(shè)計思路

在原路面和路基材料全部合理利用的原則指導(dǎo)下，首先一次性銑刨原道路上面層細粒式瀝青混凝土和下面層瀝青貫入碎石，拉回拌和廠集中堆放，然后銑刨原道路水泥穩(wěn)定碎石層也拉回拌和廠分別堆放，與面層銑刨料都作為泡沫瀝青冷再生混合料的集料使用。其余道路基層不再銑刨，而是使用冷再生設(shè)備將留存的水穩(wěn)和砂礫一同就地水泥再生作為道路底基層。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

采用二層冷再生改造方案：4 cmSBS改性瀝青混凝土AC-13C+改性乳化瀝青粘層油+7 cm瀝青混凝土AC-25+6 mm稀漿封層和乳化瀝青透層油+ 16 cm泡沫瀝青廠冷再生層+乳化瀝青透層油（RAP）+20 cm水泥就地冷再生層+舊路面結(jié)構(gòu)。

2.3冷再生混和料配合比設(shè)計

2.3.1底基層水泥就地冷再生混和料

2.3.1.1級配設(shè)計

實驗使用舊料為按照水穩(wěn)+砂礫（5 cm+15 cm）的比例進行銑刨后選取的代表性試樣，將銑刨料風干后在室內(nèi)進行篩分試驗，根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTGF41-2008）中的3號級配范圍及舊料的篩分結(jié)果看出，舊料符合要求，不需要加入新料調(diào)整級配。

表1　舊料篩分結(jié)果

2.3.1.2重型擊實實驗

將烘干的舊銑刨料水穩(wěn)+砂礫（5 cm+15 cm）和水泥按擬定的摻加比例100∶3、100∶4、100∶5、100:6混合，通過重型擊實實驗確定再生混合料的最佳含水量和最大干密度。

2.3.1.3強度試驗

根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）成型后試件在溫度20±2℃濕度95%的環(huán)境條件下養(yǎng)生6 d，浸水1 d，進行無側(cè)限抗壓強度試驗如表2。

表2　無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果

2.3.1.3配合比設(shè)計

根據(jù)無極結(jié)合混合料EDTA滴定標準曲線分析：千峰路就地水泥穩(wěn)定舊水穩(wěn)+砂礫（5 cm+15 cm）配合比為：水泥：集料=5∶100，混合料最大干密度為2.237 g/cm3，最佳含水量為7.6%，7d無側(cè)限抗壓強度實測為2.3 MPa。

2.3.2基層泡沫瀝青冷再生混和料

2.3.2.1級配設(shè)計

根據(jù)根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTGF41-2008）的級配要求，混合料采用中粒式級配。由于千峰路回收舊料的粒徑分布主要集中在4.75～19 mm之間，為此添加了粒徑為0～3 mm的石屑來調(diào)整級配滿足級配曲線，最終確定泡沫瀝青冷再生混合料（表3）的配合比為就瀝青混凝土路面銑刨料（RAP）：水穩(wěn)基層銑刨舊料∶碎石∶水泥= 40∶40∶18.5∶1.5。

表3　礦料級配合成報告

2.3.2.2瀝青發(fā)泡實驗

由瀝青發(fā)泡實驗可知：瀝青最佳發(fā)泡條件為發(fā)泡溫度150℃，發(fā)泡用水量為2.0%。

2.3.2.3重型擊實實驗

通過無機混合料穩(wěn)定土擊實試驗確定最佳含水量6.8%，最大干密度2.124 g/cm3。

2.3.2.4劈裂強度試驗

按照確定的冷再生混合料級配和最佳含水率進行拌合，分別以5個油石比1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%加入泡沫瀝青，進行劈裂強度試驗見表4，確定最佳泡沫瀝青油石比為2.8%。

表4　泡沫瀝青混合料劈裂強度

2.3.2.5目標配合比

通過室內(nèi)配比實驗，千峰路廠拌泡沫瀝青冷再生混合料配合比為：瀝青混凝土銑刨料（RAP）:碎石∶水泥=80∶18.5∶1.5，混合料最大干密度2.124 g/cm3，最佳含水量為6.8%，泡沫瀝青油石比為2.8%。

3　施工組織

結(jié)合冷再生設(shè)備的技術(shù)要求，冷再生改造工程的施工組織流程：拆除檢查井井筒47 cm→洗刨面層11 cm→洗刨基層17 cm→水泥穩(wěn)定砂礫就地冷再生20 cm→拆除側(cè)平石→安裝側(cè)平石→第一次升井20 cm→泡沫瀝青廠拌冷再生16 cm→第二次升井 16 cm→鋪筑 7 cm瀝青混凝土AC-25→第三次升井并固定井座→鋪筑4 cmSBS改性瀝青混凝土AC-13C。以下重點闡述水泥穩(wěn)定砂礫就地冷再生和泡沫瀝青廠拌冷再生的施工組織。

3.1水泥就地冷再生

3.1.2機械組織

采用德國維特根就地冷再生機2200CR一臺、水泥稀漿車WM1000一臺、灑水汽車兩輛、平地機一臺、13 t雙鋼輪振動壓路機一臺、26 t單鋼輪振動壓路機一臺。

3.1.3水泥就地冷再生

在施工起點處將水泥稀漿車、就地冷再生機順次首尾連接，并連接相應(yīng)管路。設(shè)定就地冷再生機參數(shù)：再生深度為20 cm。水泥稀漿車水泥參數(shù)設(shè)定為5%。就地冷再生機行進時，行走速度一般為6～8 m/min，專人跟隨就地冷再生機挖坑檢查拌合深度，確保拌和深度滿足設(shè)計要求。

在施工過程中，裂縫嚴重地段應(yīng)采用較慢速度，還要對混合料的級配和水的噴入量進行檢查。

就地冷再生機單刀再生至一個作業(yè)段終點后，將再生機組倒退至施工起點，重疊10 cm—20 cm進行第二刀施工，直至完成全幅作業(yè)面的再生，兩施工段重疊拌和2 m，重疊處補撒水泥。

3.1.4整平

用單鋼輪壓路機緊跟就地冷再生機組后進行穩(wěn)壓，完成一個作業(yè)段的穩(wěn)壓后，進行水平測量，縱向每10 m，橫向左、中、右各取3點掛線封點，然后平地機整平，使之標高、橫坡、平整度滿足設(shè)計要求。

3.1.5碾壓

初壓：平地機整平結(jié)束后，立即用13 t雙鋼輪振動壓路機緊跟就地冷再生機靜壓一遍穩(wěn)定材料，速度為2～3 km/h。

復(fù)壓：26 t單鋼輪振動壓路機重疊1/2輪低頻高幅碾壓6遍，速度為2～3 km/h。

終壓：1 t雙鋼輪振動壓路機重疊1/2輪高頻低幅碾壓4遍，速度為2～3 km/h，大輪靜壓收面到無明顯輪跡。

3.1.6養(yǎng)生

就地水泥冷再生層壓實完成后采用灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不少于7d。

3.2泡沫瀝青廠拌冷再生

3.2.1機械組織

采用德國維特根廠拌冷再生機KMA220一臺、50t加熱瀝青罐一個、補水汽車一輛、S1800-2攤鋪機兩臺、13 t雙鋼輪振動壓路機一臺、20 t單鋼輪振動壓路機一臺、26 t膠輪壓路機一臺。

3.2.2廠拌冷再生

采用維特根KMA220連續(xù)式廠拌設(shè)備，產(chǎn)量為200 t/h，根據(jù)配合比報告設(shè)定材料參數(shù)，RAP和新集料的用量分別由兩個裝載機按比例裝入，由料倉門開度和冷料輸送帶速度來控制?；旌狭习柚茣r瀝青溫度要嚴格控制在設(shè)計溫度5℃范圍內(nèi)，廠拌冷再生混合料一般遵循即拌即用原則，儲存時間不宜超過6 h。

泡沫瀝青冷再生混合料的瀝青不會在石料和RAP表面形成裹覆，而是呈點狀分布，可用手抓起，察看有無聚團瀝青塊。

3.2.3攤鋪

泡沫瀝青冷再生混合料采用鋼絲繩引導(dǎo)高程控制方式的攤鋪機S1800-2進行攤鋪。攤鋪機應(yīng)緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，松鋪系數(shù)為1.25，攤鋪速度控制在2～4 m/min。

3.2.4壓實

泡沫瀝青冷再生配備1臺13 t的雙鋼輪壓路機，一臺26 t的輪胎壓路機，1臺20 t的單鋼輪振動壓路機進行碾壓，尤其強調(diào)膠輪壓路機的作用，輪胎搓揉作用對于提高冷再生層的壓實度有很好效果：

初壓：13 t雙鋼輪振動壓路機緊跟就地冷再生機靜壓一遍穩(wěn)定材料。速度為1.5～3 km/h。

復(fù)壓：20 t單鋼輪振動壓路機重疊1/2輪低頻高幅碾壓2～3遍；20 t雙鋼輪振動壓路機重疊1/2輪高頻低幅碾壓2～3遍。速度為2～4 km/h。

終壓：26 t膠輪壓路機碾壓4～6遍，最后13 t雙鋼輪振動壓路機大輪靜壓到無明顯輪跡。速度為2～4 km/h［1］。

3.2.5養(yǎng)生

泡沫瀝青冷再生層壓實完成后采用自然方式養(yǎng)生，施工期在8月，環(huán)境溫度較高，3 d后鉆芯即取出完整的芯樣，結(jié)束養(yǎng)生［1］。

4　問題及解決方案

4.1施工中出現(xiàn)的問題

千峰南路水泥就地冷再生試驗段的施工過程中，依次銑刨面層11 cm和基層17 cm，將水泥稀漿車與就地冷再生機順次首尾連接，設(shè)定就地冷再生機再生深度為20 cm，水泥稀漿車水泥參數(shù)設(shè)定為5%，進行水泥穩(wěn)定砂礫就地冷再生。當就地冷再生機單刀行進150 m后，進行碾壓時，出現(xiàn)大面積翻漿。

4.2調(diào)查分析

現(xiàn)場取樣發(fā)現(xiàn)，水泥穩(wěn)定再生層壓實度93.6%，含水量11%。顆粒級配不均勻，且含土量大，塑性指數(shù)為11.8，不符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）要求。施工翻漿地段放置7 d后，現(xiàn)場取芯未成型。與無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果（表2）對比可知含水量和含土量雙雙偏大。

4.2.1含土量偏大的原因

原來，依次銑刨面層11 cm和基層17 cm后，直接進行20 cm水泥穩(wěn)定砂礫就地冷再生，忽略了由于原路面結(jié)構(gòu)層厚度不均勻而經(jīng)統(tǒng)一銑刨28 cm后，局部出現(xiàn)預(yù)留水穩(wěn)與砂礫結(jié)構(gòu)層厚度出現(xiàn)不足20 cm的現(xiàn)象，當按照統(tǒng)一標準20 cm進行就地冷再生時，就不可避免會將部分土路基銑刨并拌合在就地冷再生層中，從而造成冷再生混合料中含土量過大。

4.2.2含水量偏大的原因

我們在試驗段其余未再生范圍內(nèi)均勻取樣10組，作烘干試驗，測得原地面結(jié)構(gòu)層含水率為9.2%，水泥稀漿車WM1000噴灑5%水泥漿中水與水泥的比例為1.5∶1，因此通過噴灑5%的水泥漿又加入了7.5%的水，兩項合計水泥就地冷再生施工過程中含水量為16.7%，考慮到就地再生施工中，從再生至碾壓完畢至少要經(jīng)過2～3 h，期間必將存在水份蒸發(fā)，我們設(shè)定此部分水份流失率為2%，另外水泥水化反應(yīng)消耗一部分水份，我們設(shè)定為1.5%，因此翻漿土樣的含水量16.7%-1.5%-2%= 13.2%，已大大超過了最佳含水率7.6%。

4.3解決方案

經(jīng)過一段時間晾曬后，重新測定翻漿處再生層含水量降低為5%，據(jù)此調(diào)整補水量為7.6%+ 1.5%+2%-5%=4.1%，按水與水泥的比例4.1∶5重新調(diào)制水泥漿（水泥參數(shù)仍設(shè)定為5%）再次進行冷再生時，又由于此比例低于維特根水泥稀漿車要求的水與水泥底限比例1∶1，而致使水泥稀漿車因水泥漿過稠堵塞管路而不能噴灑。

據(jù)此采用人工撒布5%的水泥代替水泥稀漿車，水泥稀漿車只調(diào)節(jié)補水量噴灑4.1%的水。就地再生完成后，碾壓完成實測現(xiàn)場含水量為7.3%，壓實度97.5%，養(yǎng)生7d后取出完整芯樣，滿足了設(shè)計要求。

5　結(jié)語

通過本年度冷再生技術(shù)在市政道路改造中的應(yīng)用表明，冷再生技術(shù)是成熟的，其在市政道路應(yīng)用也是成功的，結(jié)合工程建設(shè)實踐，提出一些思考和建議：

（1）在成功應(yīng)用冷再生技術(shù)對既有道路改造的實踐基礎(chǔ)上，今后更主要的是大力推廣到新建道路的建設(shè)中，將所有道路材料統(tǒng)一回收利用，作為廠拌冷再生的骨料，更廣闊地發(fā)揮冷再生技術(shù)的社會和經(jīng)濟效益，這才是冷再生技術(shù)的主流應(yīng)用方向。

（2）更多出于安全性考慮，該次道路改造我們統(tǒng)一把泡沫瀝青再生層作為道路結(jié)構(gòu)的基層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水穩(wěn)基層，致使它的經(jīng)濟性沒有得到良好表現(xiàn)，主要由于泡沫瀝青再生混合料中摻入3%左右的瀝青，因而其成本沒有因骨料的回收利用而降低。按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41-2008），泡沫瀝青再生混合料可以作為道路下面層進行試點應(yīng)用，這應(yīng)是泡沫瀝青冷再生的推廣方向。

［1］徐劍.黃頌昌.鄒桂蓮.高等級公路瀝青路面再生技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2011.

U416.26

B

1009-7716（2016）01-0149-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.01.043

2015-09-23

盧琛（1972-），男，江蘇常州人，碩士，高級工程師，從事市政工程建設(shè)管理工作。