全深式水泥就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用與探討

姚利軍

摘 要：全深式水泥就地冷再生技術(shù)具有循環(huán)利用、節(jié)能環(huán)保及經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，2013年以來被廣泛運(yùn)用于我省普通干線公路養(yǎng)護(hù)維修工程中。本文主要從全深式就地冷再生施工工藝、質(zhì)量控制、存在的主要問題等方面進(jìn)行介紹和分析，提出一些合理化建議，供同行參考。

關(guān)鍵詞：水泥；冷再生；技術(shù)；應(yīng)用；探討

中圖分類號：U418.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0090-02

隨著交通運(yùn)輸部提出的加快推進(jìn)“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”發(fā)展的戰(zhàn)略決策，“十二五”以來，各地相繼開展以集約、節(jié)約、循環(huán)、低碳為主題的綠色公路建設(shè)。瀝青路面再生技術(shù)（廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕?、廠拌冷再生和就地冷再生）發(fā)揮了舊料的“剩余價值”，促進(jìn)舊路面材料的循環(huán)利用。此項(xiàng)技術(shù)是一種充分利用原有瀝青路面材料，采用專用的就地冷再生設(shè)備，對原瀝青路面進(jìn)行現(xiàn)場冷銑刨和破碎，摻入部分新集料（需要時）、一定劑量的水泥、水，在自然環(huán)境溫度下連續(xù)地完成材料的銑刨、破碎、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型，從而形成符合設(shè)計(jì)要求的道路基層或底基層的工藝。

1 應(yīng)用概況

全深式水泥就地冷再生技術(shù)自1998年引入國內(nèi)并迅速發(fā)展起來，2013年引入我省后在慶陽地區(qū)國道211線銀西公路嘗試鋪筑近9公里，截止2016年底在全省實(shí)施近600多公里。2014年我局首次在G227線實(shí)施全深式就地冷再生3公里、G312線8.55公里；2015年G312線實(shí)施9.28公里；2016年G312線實(shí)施12.263公里；累計(jì)共實(shí)施33.1公里。

我局管養(yǎng)G227線自建成通車運(yùn)營至今已年限較長，交通流量大，特別是大、重型車輛的不斷增多，致使原路面損壞日趨嚴(yán)重。由于該路段地處民樂縣農(nóng)耕區(qū)，路基潮濕，路面龜網(wǎng)裂嚴(yán)重、橫向裂縫較多、局部路段有沉陷等病害。管養(yǎng)G312線張掖市區(qū)至酒泉清水段也是超期服役多年，整體路況水平較差。近幾年，我局在路面重鋪工程中采用20cm厚全深式水泥就地冷再生底基層+20cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層+1cm厚碎石下封層+4cm厚瀝青碎石下面層+3.5cm厚瀝青混凝土上面層的處治方案。通過對G227線和G312線采用冷再生工藝施工后分別進(jìn)行了強(qiáng)度、彎沉、平整度、壓實(shí)度檢測，各項(xiàng)指標(biāo)都能滿足相關(guān)規(guī)范要求；芯樣全部完整，厚度，強(qiáng)度都能夠滿足要求。與傳統(tǒng)維修工藝相比較之下，采用水泥就地冷再生工藝具有施工速度快，施工工序少，地方干擾少等優(yōu)點(diǎn)，在保證施工質(zhì)量的前提下，提高了施工效率，最快速度恢復(fù)交通，節(jié)約了施工成本，最大限度減少環(huán)境污染。

2 全深式就地冷再生工藝

2.1 主要施工機(jī)械

每個工作面配置應(yīng)不少于以下設(shè)備：WR2000或WR2500再生機(jī)1臺、平地機(jī)1臺、水罐車2臺、22t以上鋼輪振動壓路機(jī)2臺、25t以上膠輪壓路機(jī)1臺、灑水車3臺。

2.2 施工工藝流程

封閉交通→施工放樣→原路面預(yù)處理→準(zhǔn)備新加石料→冷再生機(jī)組就位→擺放和攤鋪水泥→冷再生機(jī)銑刨與拌合→碾壓整形→養(yǎng)生。

3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 劃定再生施工范圍

由于水泥是快硬性材料，從再生機(jī)開始拌合到終壓結(jié)束，必須保證在水泥初凝時間前完成。所以一個施工段落長度應(yīng)控制在150米以內(nèi)為宜，每次作業(yè)寬度為再生機(jī)寬度。

3.2 新料的添加

根據(jù)原路面銑刨混合料的級配篩分結(jié)果，通過與規(guī)范要求的混合料級配范圍對比最終確定是否添加新集料。若要填加新料則應(yīng)計(jì)算出結(jié)構(gòu)層每平米的新料添加量，以便均勻攤鋪于原路面表層。

3.3 水泥的撒布

根據(jù)設(shè)計(jì)再生結(jié)構(gòu)層厚度和劃定的施工范圍計(jì)算出結(jié)構(gòu)層每平方米水泥用量，采用石灰打網(wǎng)格的方法在原路面內(nèi)劃出水泥堆放網(wǎng)格線，將水泥均勻攤鋪在預(yù)劃的方格內(nèi)。

3.4 再生機(jī)銑刨、拌合

根據(jù)試驗(yàn)段確定的再生機(jī)行走速度、結(jié)構(gòu)層深度、橫坡度、混合料的最佳含水量等試驗(yàn)參數(shù)嚴(yán)格控制再生機(jī)的銑刨拌合作業(yè)。再生機(jī)作業(yè)時要有專人進(jìn)行質(zhì)量控制，隨時檢查再生深度、水泥含量和含水量、級配等，以便發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行調(diào)整。

3.5 整平及碾壓

初壓時采用大噸位鋼輪振動壓路機(jī)緊跟再生機(jī)后面采取先靜壓后強(qiáng)振的方式進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)遍數(shù)應(yīng)足以保證再生層底部2/3厚度范圍內(nèi)的壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定要求。完成一個作業(yè)段的再生和初壓后應(yīng)立即用平地機(jī)整形，整形后采用鋼輪振動壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓4-6遍，最后采用膠輪進(jìn)行終壓，盡量做到碾壓完成后與原路面齊平，以保證上面結(jié)構(gòu)層的厚度。碾壓結(jié)束后要及時進(jìn)行壓實(shí)度檢測，若不滿足要求則需立即補(bǔ)壓。

3.6 養(yǎng)生

每一段作業(yè)面碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后，應(yīng)及時覆蓋土工布灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期不得少于7d。在養(yǎng)生期和下一工序施工前應(yīng)保持結(jié)構(gòu)層表面處于濕潤狀態(tài)，以避免干縮裂縫，在養(yǎng)生期內(nèi)禁止車輛通行。

4 施工中存在的主要問題探討

截止目前，我局在G227線實(shí)施全深式水泥就地冷再生至今已運(yùn)營兩年多，此項(xiàng)技術(shù)也被廣泛運(yùn)用于我省公路養(yǎng)護(hù)維修工程中，特別是項(xiàng)目所在地砂石材料匱乏、施工路段受地形限制、沿線分布居民較多路段、必須盡可能縮短工期或減少社會影響及安全隱患的路段施工中發(fā)揮著比較好的優(yōu)勢。但在此項(xiàng)技術(shù)實(shí)施過程中，還存在著許多影響冷再生施工工藝質(zhì)量的問題。

4.1 未重視原路基強(qiáng)度的問題

2014年，我局在G227線K251+800-K253+000段重鋪工程中采用就地冷再生底基層施工，由于該項(xiàng)目為邊通車邊施工路段，但在施工完成半年后右半幅基層出現(xiàn)大小不同的縱向裂縫，裂縫位于半幅基層中間且貫通整個基層，同時局部路段還出現(xiàn)龜網(wǎng)裂病害。經(jīng)過對單條裂縫和龜網(wǎng)裂病害路段的芯樣分析和現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，病害出現(xiàn)的原因基本都是原路基強(qiáng)度不足而引起的。所以，在編制工程設(shè)計(jì)方案時，我們通常會對原路基進(jìn)行彎沉檢測，對路基彎沉偏大的路段要徹底換填處理，換填材料必須選用級配良好的透水性材料，分層碾壓夯實(shí)。

4.2 交通無法完全封閉的問題

由于我局實(shí)施全深式就地冷再生基層施工的路段大部分為交通流量大、行車干擾多的國省主干線或城區(qū)道路，無法完全封閉交通施工，只能采用半幅施工半幅通車的方式進(jìn)行。而水泥做為全深式就地冷再生基層的膠結(jié)材料，其具有的早期強(qiáng)度高、凝結(jié)硬化快、水化熱量大、易干縮開裂等物理性能，在基層的養(yǎng)生期和開放交通早期，過早開放交通，水泥水化不完全，強(qiáng)度低，導(dǎo)致芯樣完整率偏低。加之因施工路段無法限制交通，且重載交通較多對基層強(qiáng)度的影響較大。為此，全深式就地冷再生基層施工中盡可能采用封閉施工方式，在無法封閉交通的情況下可采用分流交通或半封閉施工方式減緩交通動載對基層強(qiáng)度的影響。

4.3 村鎮(zhèn)路段壓實(shí)不足的問題

再生基層碾壓一般采用大噸位光輪壓路機(jī)和振動壓路機(jī)組合方式進(jìn)行碾壓，但因村鎮(zhèn)路段采用振動壓路機(jī)使用受到限制，影響再生壓實(shí)效果，為增強(qiáng)碾壓效果可采用羊角碾進(jìn)行壓實(shí)。通常在利用羊角碾進(jìn)行壓實(shí)應(yīng)注意采用復(fù)合碾壓的方式，由于羊角碾蹄足的擠壓，使得蹄間受到一定的壓力，這樣土層上下壓實(shí)得比較均勻，但羊角碾在拖動碾壓后，表面呈松散狀態(tài)，如果不采用光輪壓路機(jī)碾壓，會出現(xiàn)表面不密實(shí)、不均勻，光輪壓路機(jī)一般表面壓實(shí)較好，可以彌補(bǔ)羊角碾壓實(shí)的不足，起到互補(bǔ)的作用。

4.4 施工中混合料級配控制的問題

冷再生機(jī)施工行走速度對基層混合料的級配影響較大，在冷再生機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)下會將銑刨的原路面混合料進(jìn)行破碎，行走速度的不同決定銑刨料粗細(xì)程度不同。一般情況都會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)層上部相對細(xì)集料偏多，下部粗集料偏多的現(xiàn)象。其次，就是在結(jié)構(gòu)層初整形階段，平地機(jī)對局部路段縱坡或橫坡進(jìn)行調(diào)整刮平時，將結(jié)構(gòu)層部分表面細(xì)集料刮走而破損了原有的混合料級配造成混合料離析。根據(jù)冷再生機(jī)的性能，一般再生機(jī)的行走速度控制在5-8m/min為宜，通常我們會在配合比設(shè)計(jì)前期取樣時，在實(shí)施冷再生的路段采取3-5種不同的行走速度分別進(jìn)行級配試驗(yàn)，通過選擇最佳的級配范圍確定再生機(jī)的行走速度。對路面縱、橫坡的整形盡量在再生前預(yù)整形階段進(jìn)行調(diào)整，爭取冷再生機(jī)再生后一次成型，從而預(yù)制混合料離析問題。

4.5 水泥及結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度控制的問題

水泥就地冷再生采用水泥膠結(jié)材料具有水化、硬化等特性，結(jié)構(gòu)層容易產(chǎn)生溫縮、干縮裂縫等問題，通常在施工中我們選用緩凝硅酸鹽水泥作為全深式就地冷再生的膠結(jié)材料，以滿足施工的要求；同時嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)層水泥劑量，使底基層的強(qiáng)度不宜過高，應(yīng)控制在2.0-2.5Mpa范圍內(nèi)，以防止底基層強(qiáng)度過高引起的基層開裂。

4.6 養(yǎng)生周期普遍不足的問題

水泥為膠結(jié)材料的冷再生基層養(yǎng)生尤為關(guān)鍵，養(yǎng)生問題已嚴(yán)重影響再生結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度。因受養(yǎng)護(hù)工程的特點(diǎn)影響，大部分路段無法滿足交通管制，一般2-3天就開放交通后進(jìn)行灑水養(yǎng)生，這樣易造成養(yǎng)生不足而影響結(jié)構(gòu)層后期成型強(qiáng)度。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，完全在空氣中養(yǎng)護(hù)的28天強(qiáng)度只有完全潮濕養(yǎng)護(hù)的28天強(qiáng)度的1/2，所以我們要盡可能地延長養(yǎng)護(hù)周期，有利于后期強(qiáng)度的增加，在無法交通封閉的情況下要至少確保結(jié)構(gòu)層養(yǎng)生期不得少于7天。同時，在養(yǎng)生時采用土工布覆蓋養(yǎng)生的方法，并每天使用灑水車在養(yǎng)生布上補(bǔ)充灑水，保持養(yǎng)生土工布處于濕潤狀態(tài)，確保養(yǎng)生效果。

4.7 合理的施工組織設(shè)計(jì)缺乏的問題

由于冷再生基層的施工項(xiàng)目一般都屬于維修改建工程，車流量大，交通組成復(fù)雜，且沿線分布居民較多、社會影響及安全壓力較大；高效合理的施工組織設(shè)計(jì)是保證工程質(zhì)量、進(jìn)度、安全等各方面的前提必要條件。在再生基層施工前，要認(rèn)真根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)文件編制施工面之間、再生層與半剛性基層之間、養(yǎng)生時間、交通疏導(dǎo)四個方面的施工組織設(shè)計(jì)，從而更好地確保冷再生基層的施工質(zhì)量。

5 結(jié)語

通過實(shí)踐證明，全深式水泥就地冷再生基層施工工藝能最大限度地利用廢舊瀝青混合料，節(jié)省大量砂石料，減少大量的能源消耗。具有極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，在我省砂石料匱乏、外運(yùn)距離較遠(yuǎn)、社會影響較大的大中修工程項(xiàng)目中發(fā)揮著積極作用，在今后我省的公路養(yǎng)護(hù)大修工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。

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