廢舊瀝青砼再利用方案經(jīng)濟性與環(huán)保性比選研究

岳喜兵

(中設設計集團股份有限公司， 江蘇 南京 210014 )

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，交通量激增，高速公路特別是早期修建的高速公路在質量和技術上都不能滿足要求，需進行改擴建。既有高速公路改擴建會產生越來越多的廢舊瀝青混合料，對廢舊瀝青進行回收再利用，能節(jié)約資源、減少環(huán)境污染、增強經(jīng)濟效益。該文以新疆某高速公路改擴建工程為例，對廢舊瀝青砼再利用方案的經(jīng)濟性和環(huán)保性進行綜合比選，為類似工程提供參考。

1 廢舊瀝青砼再生利用現(xiàn)狀

1.1 廢舊瀝青砼再生后作為路面環(huán)保利用

瀝青路面再生利用技術按施工溫度分為熱再生和冷再生。熱再生技術主要用于恢復老化瀝青的黏結性能，重新發(fā)揮瀝青的膠結料作用，將瀝青資源再生利用；冷再生技術主要是將原有路面材料加以重復利用，原路面材料主要起骨料作用，根據(jù)拌和場地不同分為廠拌再生和就地再生。因此，瀝青路面再生利用技術可分為廠拌熱再生、就地熱再生、廠拌冷再生、就地冷再生。

1.1.1 廠拌熱再生

廠拌熱再生是先將舊瀝青路面經(jīng)過銑刨后運回工廠，通過再破碎、篩分，根據(jù)舊料中瀝青含量、集料級配等指標摻入一定數(shù)量新集料、新瀝青進行拌和，使混合料達到規(guī)范要求的各項指標，按照新建瀝青路面完全相同的方法鋪筑路面的工藝技術。適用于各等級公路瀝青路面，再生后的瀝青混合料根據(jù)其性能可用于各等級公路瀝青面層、基層。

廣佛(廣州—佛山)高速公路路面大修工程是全國第一個大規(guī)模應用廠拌熱再生技術的高速公路維修項目，路面維修產生10萬t以上瀝青砼廢料，將瀝青銑刨料再生為LSM-25(瀝青穩(wěn)定大粒徑碎石)作為基層使用。

1.1.2 就地熱再生

就地熱再生是通過現(xiàn)場加熱、翻松、拌和、攤鋪和碾壓等工序一次性實現(xiàn)舊瀝青路面材料100%就地再生利用的技術，分為表面再生、復拌再生和加鋪再生。表面再生只添加再生劑，充分拌和松散的再生混合料，然后攤鋪壓實；復拌再生是將翻松后的材料與新瀝青混合料在復拌機中拌和均勻，然后攤鋪壓實；加鋪再生是在表面再生或復拌再生的基礎上鋪設一層新瀝青混合料加鋪層，最后再生層與新混合料加鋪層一起同時碾壓。就地熱再生適用于僅存在淺層輕微病害的高速公路及一、二級公路瀝青路面表面層的就地再生利用，再生層可用作上面層或中面層。

由于交通量增長迅速，耒宜(耒陽—宜章)高速公路的服務水平急劇下降。2013年，部分路段對原AK-13瀝青路面進行就地熱再生處理。

1.1.3 廠拌冷再生

廠拌冷再生是將回收瀝青路面材料運至拌和場，經(jīng)破碎、篩分后以一定比例與新集料、活性填料、水進行常溫拌和，在常溫下鋪筑形成路面結構層的瀝青路面材料再生技術。適用于對各等級公路的冷拌再生利用，再生后的瀝青混合料根據(jù)其性能可用于高速公路和一、二級公路瀝青路面下面層及三、四級公路瀝青路面面層。

滬寧(南京—上海)高速公路擴建工程中產生240萬t舊瀝青混合料，占地約333 333.5 m2；產生500萬t舊二灰碎石混合料，占地約666 667 m2。為解決這些廢棄混合料，采用廠拌冷再生技術，將瀝青面層經(jīng)乳化瀝青冷再生后用于新路下基層，厚度為10 cm，取代10 cm瀝青碎石下基層，節(jié)省造價約6.67%。

1.1.4 就地冷再生

就地冷再生是采用專用就地冷再生設備對瀝青路面進行現(xiàn)場冷銑刨、破碎和篩分，摻入一定數(shù)量新集料、再生結合料、活性填料(水泥、石灰等)、水，經(jīng)過常溫拌和、攤鋪、碾壓等一次性實現(xiàn)舊瀝青路面再生的技術。就地冷再生技術按照再生材料和厚度的不同分為瀝青層就地冷再生和全深式就地冷再生。適用于一、二、三級公路瀝青路面的就地再生利用，用于高速公路時應進行論證。對于一、二級公路，再生層可作為下面層；對于三級公路，再生層可作為面層，用作上面層時應采用稀漿封層、碎石封層、微表處等作為上封層。

隨著交通量的迅速增長，江西省梨溫(梨園—溫家圳)高速公路路面出現(xiàn)嚴重病害，影響行車安全性。經(jīng)研究，確定通過泡沫瀝青路面冷再生技術，重復利用約77.7 t廢棄瀝青混合料，產生了顯著的環(huán)保效益。

1.2 水泥穩(wěn)定廢舊瀝青砼的再生利用

文獻[11]研究了水泥穩(wěn)定砂礫基層瀝青路面就地冷再生材料用作基層材料的路用性能，結果表明，水泥穩(wěn)定砂礫瀝青路面冷再生材料的7 d無側限抗壓強度推薦范圍約為2.5 MPa。文獻[13]對廢舊瀝青砼進行破碎篩分、配比設計，并開展無側限抗壓強度試驗，結果表明，大摻量廢舊瀝青砼水穩(wěn)碎石在強度上可滿足高速公路底基層和其他低等級公路基層、底基層的使用要求。但廢舊瀝青砼摻入水泥穩(wěn)定碎石在國內暫無相關工程案例，目前僅停留在科研階段。

1.3 廢舊瀝青砼作為路基填料環(huán)保利用

為避免污染環(huán)境，把舊路銑刨粒料用于路基填筑，邊坡設不小于1 m的包邊土。銑刨材料破碎后的技術要求為滿足路基填料最小強度和最大粒徑的相關要求。但目前尚無相關研究和應用案例。

1.4 其他處理方式

廢舊瀝青砼的其他處理方式主要包括臨時儲存后待低等級公路再生利用和僅進行環(huán)保處理不作再生利用。前者是將將高等級公路產生的廢舊瀝青混合料臨時儲存，在公路擴建過程中經(jīng)再生后利用，滿足低等級公路的使用需求，同時減少廢料運輸費用，既降低路面改擴建過程中對環(huán)境的污染，又降低工程費用，縮短工期。后者是將挖除的既有瀝青路面廢棄料集中堆砌于棄土坑內，為防止其污染環(huán)境，將舊路面瀝青混合料采用聚乙烯18絲防滲膜包裹后掩埋，并在棄土坑原地表采用細粒土均勻平鋪、壓實，邊坡采用緩邊坡。但目前尚無防滲處理的相關環(huán)保評價。

2 處理方案的經(jīng)濟性與環(huán)保性比選

2.1 路基填料利用方案

以新疆境內某高速公路改擴建工程為例，全線合計可利用廢舊瀝青砼為18.7萬 m3。

2.1.1 施工工藝

為避免污染環(huán)境，該項目考慮把舊路銑刨粒料用于路基填筑，邊坡設不小于1 m的包邊土。填料下部、頂部、側面鋪設一層防滲膜，防止路面水下滲和毛細水上升造成地下水污染。

以廢舊瀝青路面混合料作為路基填料時，銑刨材料破碎后應滿足路基填料最小強度和最大粒徑的相關要求。廢舊瀝青砼用作輔道路基中部填料時按宕渣填料對待，施工工藝流程為測量放樣→原地面清表→30 cm砂礫過渡層填筑碾壓→鋼塑格柵鋪設→防滲土工膜鋪設→廢舊瀝青砼填筑(路基中部填料)→防滲土工膜鋪設及細粒土包邊→鋼塑格柵鋪設及路基中部填料碾壓→路床鋪筑及路面施工。

根據(jù)JTG F10-2006《公路路基施工技術規(guī)范》，用粒徑大于40 mm且含量超過總質量70%的石料填筑的路堤為填石路堤。該項目中瀝青砼廢料填筑路堤接近于填石路堤的特性，故填料標準及施工工藝參考填石路堤的相關規(guī)定(見表1、表2)。

表2 瀝青砼廢料路堤壓實度要求

表1 路基填料標準

2.1.2 經(jīng)濟性與環(huán)保性分析

該項目4個施工標段借土填方的綜合單價分別為15.02、14.04、35.0、27.3元/m3，平均為22.84元/m3，挖除15 cm瀝青砼的單價為33.34元/m2(換算為222.27元/m3)，破碎、篩分的綜合單價為25.5元/m3，僅考慮廢舊瀝青混合料破碎、篩分(不考慮分層攤鋪、壓實、鋪設防滲膜)的單價比填筑土高2.66元/m3，僅這一項全線增加費用約49.8萬元。攤鋪、碾壓單價約為6.6元/m3，采用廢舊瀝青混合料作為路基填料攤鋪、碾壓增加費用約123.6萬元，總計全線增加173.4萬元。

由于目前尚無相關項目可作參考，該項目方案可能存在以下問題：1) 使用防滲土工膜包裹瀝青廢棄料存在污染地下水環(huán)境的風險；2) 如果在施工過程中廢舊瀝青混合料破碎的級配不好，下一階段填筑壓實后，部分路段的壓實度可能難以達到預期，造成后期路基不均勻沉降，影響使用；3) 考慮到廢舊瀝青挖除、破碎、運輸、填筑、壓實等復雜施工工序，廢舊瀝青的使用會對互通匝道的施工工期產生一定影響；4) 考慮到舊路銑刨粒料用于路基填筑對施工組織要求較高，施工難度大，且現(xiàn)有施工機械可能無法滿足要求，需考慮廢棄瀝青混合料的運距過大、堆放占用場地等不利因素。

2.2 基層、底基層利用方案

在水泥穩(wěn)定砂礫基層或底基層中摻入一定數(shù)量破碎后廢舊瀝青砼作為集料進行利用，是廢舊瀝青混合料環(huán)保利用的一種有效途徑。經(jīng)計算，挖除的廢舊瀝青砼運輸至水泥穩(wěn)定砂礫拌和廠后，經(jīng)破碎、篩分，其價格約60元/m3，而原設計水泥穩(wěn)定砂礫采用的原材料砂、礫石約26元/m3，將廢舊瀝青砼破碎、篩分后用于水泥穩(wěn)定砂礫基層或底基層其經(jīng)濟性較差。

瀝青路面基層、底基層承擔著瀝青面層向下傳遞的全部荷載，支承著面層，確保面層發(fā)揮各項路用性能。同時承受著由于土基水溫狀況多變而發(fā)生的地基支承能力變化的敏感性，使之不致影響瀝青面層的正常工作。在水穩(wěn)層中摻入一定量廢舊瀝青砼進行利用，目前在國內暫無工程案列，僅停留在科研階段，不能保證其實際使用效果，考慮到基層、底基層在路面結構中的重要性，使用風險較大。

2.3 面層利用方案

下面層推薦采用較成熟的廠拌熱再生技術，廠拌熱再生混合料用于主線和匝道下面層。經(jīng)對普通熱拌瀝青混合料與廠拌熱再生混合料的造價分析，路面再生方案單價與施工合同報價比較見表3。

表3 面層利用方案經(jīng)濟性比較

主線既有瀝青路面銑刨(如果挖除，還需大量時間進行破碎、篩分，有時需二次破碎)后先運回拌和站堆放、存儲，待主線或匝道施工具有工作斷面后再將回收料進行拌和再生利用。再生料施工工藝控制較嚴格，拌和時間也比全新料長，施工加熱溫度也不同，瀝青混合料的出廠溫度和運到現(xiàn)場的溫度一般比道路石油瀝青混合料高5～15 ℃，銑刨、運輸、篩分、加熱、拌和、攤鋪等過程時間較長，再生料的利用會延長施工工期。

由于該項目常規(guī)瀝青下面層單價較低，而廠拌熱再生瀝青混合料下面層單價較高(主要是由于材料和設備改裝均攤成本高)，不推薦采用廠拌熱再生下面層。

2.4 不利用廢舊瀝青砼的環(huán)保處理方案

2.4.1 臨時堆放方案

將廢舊瀝青砼在棄土場原地面不易積水的位置堆放，待以后在低等級公路或農村公路上進行利用，堆放的廢舊瀝青砼采用防滲膜包裹，防滲膜上部覆蓋30 cm礫類土防止防滲膜老化破損(見圖1)。

圖1 廢舊瀝青砼臨時堆放方案示意圖(單位：cm)

2.4.2 掩埋處理方案

既有瀝青路面的廢棄料可集中堆砌于棄土坑內。為防止瀝青混合料污染環(huán)境，挖除舊路面的瀝青混合料采用聚乙烯18絲防滲膜包裹后掩埋。棄土在原地表采用細粒土均勻平鋪、壓實，邊坡采用緩邊坡(見圖2)。

圖2 廢舊瀝青砼掩埋處理方案示意圖(單位：cm)

2.4.3 回收方案

在棄土場不易積水位置設置磚砌結構回收站，廢舊瀝青混合料采用外包防滲膜形式放入回收站內，便于后期在大中修工程或低等級道路建設中再生利用，對環(huán)保無影響。場地設置見圖3。

圖3 廢舊瀝青砼回收方案示意圖(單位：cm)

2.4.4 經(jīng)濟性與環(huán)保性分析

采用廢棄處置方案，需使用防滲土工膜包裹瀝青廢棄料，存在污染地下水環(huán)境的風險。將路基填料使用后剩余的21 820 m3廢舊瀝青混合料采用回收方案處理，設置一處回收場地，將廢舊瀝青砼運至堆料場的運輸費用增加20.9萬元，磚砌堆料場增加費用6.8萬元。

3 結論

(1) 該項目服務區(qū)和互通匝道路基填筑使用廢舊瀝青砼全線增加173.4萬元，而廠拌熱再生技術需進行設備改裝等攤銷費，全線造價增加3 000～6 000萬元。從經(jīng)濟角度考慮，建議廢舊瀝青采用路基填料方案。

(2) 從保護環(huán)境角度考慮，采用廢棄掩埋或臨時堆放方案，均需采用防滲膜和細粒土包裹處理，且都存在污染遷移的潛在危險。建議采用廢舊瀝青混合料填筑路基，剩余的暫時存放以備再利用。