就地?zé)嵩偕夹g(shù)在柳州北環(huán)高速公路瀝青混凝土路面的應(yīng)用

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(廣西交通投資集團(tuán)柳州高速公路運(yùn)營(yíng)有限公司，廣西 柳州 545005)

0 引言

就地?zé)嵩偕夹g(shù)作為一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，因?yàn)槠浞袭?dāng)前節(jié)能發(fā)展、綠色發(fā)展的理念，通過對(duì)舊瀝青混凝土的再生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約和成本的降低，同時(shí)還大量節(jié)約了施工材料的運(yùn)輸成本，對(duì)公路的正常通行影響也較小，所以在高速公路瀝青混凝土路面施工上得到廣泛運(yùn)用。本文主要結(jié)合柳州北環(huán)高速公路瀝青路面對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究分析，具有較好的實(shí)踐性。

1 背景

柳州北環(huán)高速公路于2006年10月建成通車，至2019年已通車13年，期間未進(jìn)行過大修。由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，該路面的平整度受到較大影響，為確保施工安全，擬采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)對(duì)病害段實(shí)施養(yǎng)護(hù)，對(duì)裂縫等病害進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，從而更好地提升路面平整度，確保行車的舒適性，延長(zhǎng)道路使用壽命，為將來北環(huán)高速公路瀝青混凝土路面綜合處置提供實(shí)驗(yàn)性經(jīng)驗(yàn)。具體實(shí)施地點(diǎn)為：柳州北環(huán)高速公路G78線上行K914+186～K917+018(雙向四車道)第二車道。

由于該工程采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)，主要利用舊混合料進(jìn)行再生，不產(chǎn)生廢棄料，也無須運(yùn)輸廢棄料，有效實(shí)現(xiàn)了舊廢棄料的充分利用，在此基礎(chǔ)上，拌入15%的新拌瀝青，以此混合料作為施工材料，有著較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

2 主要機(jī)械設(shè)備配置

主要機(jī)械設(shè)備配置如下頁表1所示。

表1 機(jī)械設(shè)備配置情況表

3 前期調(diào)查及配合比設(shè)計(jì)情況

3.1 施工路段整體概況

柳州北環(huán)高速公路路基寬26 m，雙向四車道，半幅車道寬2×3.75 m，路肩寬3.2 m，路肩路面結(jié)構(gòu)與行車道路面結(jié)構(gòu)相同。

3.2 路段狀況

根據(jù)柳州北環(huán)高速公路2019年第二季度路況質(zhì)量報(bào)告顯示，北環(huán)高速公路上行K914+000～K917+000路段路面技術(shù)狀況如表2所示。

表2 施工路段技術(shù)狀況評(píng)定明細(xì)表

由表2可知，北環(huán)高速公路上行K914+000～K917+000路段RDI指標(biāo)(路面車轍深度指數(shù))最差，評(píng)價(jià)指數(shù)為82.8，評(píng)價(jià)等級(jí)為良，表明該路段車轍較為明顯；SRI指標(biāo)(路面抗滑指數(shù))也較差，評(píng)價(jià)指數(shù)為87.2，評(píng)價(jià)等級(jí)為良，表明該路面摩擦系數(shù)欠佳。

根據(jù)對(duì)北環(huán)高速公路進(jìn)行的實(shí)地調(diào)查顯示，上行K914+000～K917+000路段車轍較為明顯，經(jīng)實(shí)地測(cè)量車轍深度普遍在1.0 cm左右，且該路段縱向裂縫密集，橫向裂縫較多。除裂縫外該路段無其他明顯病害。

3.3 調(diào)查分析

3.3.1 原路面外觀調(diào)查

對(duì)該路段進(jìn)行步檢，整體狀況較為良好，路面未發(fā)現(xiàn)坑洞、沉陷、翻漿等結(jié)構(gòu)性病害，全路段裂縫均已灌縫，其外觀檢查如下：(1)路面整體老化較為嚴(yán)重；(2)路面集料剝落較多；(3)原路面風(fēng)化巖軟弱顆粒含量較多；(4)路面病害主要表征為橫、縱向裂縫，且裂縫較為密集。

外觀總體評(píng)價(jià)：路面老化較為嚴(yán)重，瀝青膜缺少，集料剝落嚴(yán)重，且風(fēng)化巖軟弱顆粒含量較多，未見結(jié)構(gòu)性病害，未見嚴(yán)重車轍病害。從路面外觀來看，若實(shí)施熱再生需摻入大量的新混合料(以粗料為主)，及補(bǔ)充較多的瀝青和再生劑以保證瀝青膜的恢復(fù)。

3.3.2 取芯分析

對(duì)原路面進(jìn)行鉆芯取樣，芯樣點(diǎn)分別取橫向裂縫處、縱向裂縫處、橫縱縫交叉處，以及路表未出現(xiàn)病害處，并對(duì)芯樣的層間粘結(jié)以及結(jié)構(gòu)層厚度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。具體結(jié)果見表3。

表3 芯樣的層間粘結(jié)、結(jié)構(gòu)層厚度統(tǒng)計(jì)表

從芯樣分析可以得出以下結(jié)論：(1)9個(gè)芯樣中，有6個(gè)厚度嚴(yán)重不足，均小于設(shè)計(jì)厚度16.0 cm，且上面層厚度均未達(dá)到4 cm；(2)芯樣整體較為完整，未出現(xiàn)上面層或中下面層松散現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)型病害；(3)每個(gè)上面層出現(xiàn)裂縫的位置，在其中、下面層未發(fā)現(xiàn)裂縫，表明裂縫的發(fā)展規(guī)律為表面疲勞導(dǎo)致，符合典型的TOP-DOWN裂縫特征；(4)芯樣層間粘結(jié)較好，但是上面層和中面層之間可以較為輕松地劈開；(5)芯樣上面層均有較多孔隙，且存在于上面層整層，表明在新建施工中孔隙率控制較差。

3.4 開槽取樣分析

本次開槽取樣主要是為配合比試驗(yàn)提供RAP材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)層進(jìn)行分析，取樣樁號(hào)為上行K914+950和K915+600，橫跨半個(gè)車道(覆蓋輪跡帶和非輪跡帶)，取樣面積為1.5 m×1 m。

從開槽取樣進(jìn)行分析：路面上面層結(jié)構(gòu)層比較完整，上面層鑿除比較容易，但上面層厚度在3.2～3.5 cm，中面層表面有較厚的乳化瀝青粘層，從切割的側(cè)面看，粗集料占比偏少。

3.5 原路面材料試驗(yàn)分析

(1)對(duì)原路面進(jìn)行抽提試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

表4 原路面抽提試驗(yàn)結(jié)果表

(2)對(duì)篩分后的集料進(jìn)行色澤分析，可以看出RAP料中0.6 mm以下的細(xì)集料有大部分顏色呈棕色，0.6～2.36 mm之間的集料含有棕色石料以及白色石英砂石料。

(3)將RAP料溶解入三氯乙烯中，再采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀回收RAP中的老化瀝青。從回收RAP中的瀝青三大指標(biāo)來看，針入度值偏低，隨著在RAP回收的瀝青中摻入不同劑量的再生劑，其三大指標(biāo)得到較大改善。由圖1可知，軟化點(diǎn)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，針入度呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，延度也逐漸向可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變。當(dāng)再生劑摻量在5%時(shí)，再生瀝青呈現(xiàn)出的三大指標(biāo)均符合要求，具體如表5所示。

表5 RAP回收瀝青中摻入不同劑量再生劑后三大指標(biāo)改善試驗(yàn)結(jié)果表

圖1 集料合成級(jí)配曲線圖

3.6 再生混合料試驗(yàn)分析

(1)通過在RAP料中摻入15%新拌瀝青混合料及瀝青來調(diào)整再生路面的級(jí)配和油石比，其油石比控制在4.9%，級(jí)配如表6、表7所示。

表6 礦料混合料級(jí)配組成實(shí)驗(yàn)摻配率表(%)

表7 礦料混合料級(jí)配合成后各篩孔尺寸通過率(%)

(2)再生混合料的性能評(píng)價(jià)見表8。

表8 再生混合料的性能評(píng)價(jià)表

通過以上試驗(yàn)檢測(cè)可知，材料的空隙率、流值、凍融穩(wěn)定度、飛散損失等性能指標(biāo)均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 施工控制及處理情況

對(duì)瀝青路面實(shí)施加熱，主要采取快退慢進(jìn)的形式進(jìn)行，有以下幾個(gè)原因：(1)確保加熱足夠，但也要防止加熱時(shí)間過久發(fā)生瀝青的老化；(2)不能出現(xiàn)加熱不足的情形，防止在銑刨時(shí)集料出現(xiàn)破碎，該情形極易導(dǎo)致級(jí)配控制難度的加大；(3)在加熱過程中，對(duì)攤鋪加熱溫度要科學(xué)控制，一般來說，首臺(tái)機(jī)器的加熱溫度設(shè)置為130 ℃～140 ℃，第二臺(tái)機(jī)器加熱溫度設(shè)置為160 ℃～190 ℃，最后一臺(tái)機(jī)器的加熱溫度控制在200 ℃～220 ℃，按照此溫度工藝實(shí)施加熱，可以取得較好的效果；(4)注重同步協(xié)同推進(jìn)，注意好料車與復(fù)拌機(jī)料斗的協(xié)調(diào)，將尾部靠在料斗的中央，料車的后輪要靠緊機(jī)器推輥，防止出現(xiàn)施工料的遺漏撒落，也能較好地避免復(fù)拌機(jī)和料車的沖撞，在攤鋪的同時(shí)，也要確保攤鋪的厚度和平整度。

在施工過程中發(fā)現(xiàn)有大量的細(xì)集料殘留在層間位置，初步判斷導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的原因是原路面瀝青老化嚴(yán)重，導(dǎo)致瀝青與集料之間的黏性不足，使得在收集原路面RAP料時(shí)，細(xì)集料不能有效地粘附在粗集料的表面而殘留在耙松的層間位置。針對(duì)此種情況，采用人工將殘留于層間的細(xì)集料清理鏟入拌缸中進(jìn)行拌和。

對(duì)再生混合料實(shí)施碾壓，主要有初壓、復(fù)壓、終壓三種方式。這三種方式主要采取1臺(tái)膠輪壓路機(jī)26 t、2臺(tái)雙驅(qū)雙振壓路機(jī)13 t的組合。具體壓實(shí)方案如表9所示。

表9 壓實(shí)方案表

5 試驗(yàn)檢測(cè)情況

由表10可知，從施工實(shí)踐進(jìn)行分析，工程施工的實(shí)體質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)完美，尺寸準(zhǔn)確，完全滿足施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足合同規(guī)定要求。

表10 試驗(yàn)檢測(cè)情況匯總表

6環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

嚴(yán)格按照《中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法》進(jìn)行施工，對(duì)施工噪音的控制主要按照《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施；施工操作人員主要采取輪換的形式；給距離較近的施工人員配發(fā)了施工耳塞，佩戴了頭盔，有效隔離施工噪音；對(duì)于施工中的環(huán)保問題，建立了環(huán)保責(zé)任制，將環(huán)保工作和施工工作一并納入計(jì)劃，注重施工周邊環(huán)境的愛護(hù)。

(1)嚴(yán)格落實(shí)國(guó)家環(huán)保部門制定的規(guī)定，對(duì)于可能產(chǎn)生的污染預(yù)先采取有效舉措，及時(shí)消除施工中的污染，并主動(dòng)接受政府和群眾的監(jiān)督。

(2)高度重視施工過程中的環(huán)保工作，保持工地的清潔，嚴(yán)格控制揚(yáng)沙和建筑材料的漏灑，做到有序施工、整潔施工。

(3)施工材料全部實(shí)施覆蓋處理，防止出現(xiàn)漏灑行為，保護(hù)好道路兩側(cè)的綠化。

(4)科學(xué)設(shè)置拌和站，地點(diǎn)一般設(shè)置在遠(yuǎn)離學(xué)校和居民區(qū)的區(qū)域，并處于下風(fēng)處。

就地?zé)嵩偕夹g(shù)百分之百地將原路面材料進(jìn)行再生利用，施工過程不會(huì)產(chǎn)生瀝青混合料廢料，同時(shí)節(jié)約新瀝青混合料的用量，從而達(dá)到減少石料開采與CO2排放的目標(biāo)。本次施工共完成11 516.21 m2，減少石料開采931 t，減少固體廢物排放1 123 t，降低CO2排放14 t，節(jié)約瀝青47 t。

本次就地?zé)嵩偕┕ぶ饕且詫?shí)驗(yàn)路段性質(zhì)實(shí)施，施工面積相對(duì)較小，施工單價(jià)成本考慮了設(shè)備的轉(zhuǎn)場(chǎng)費(fèi)用，若后續(xù)進(jìn)行大規(guī)模施工，可不考慮設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)等費(fèi)用，就地?zé)嵩偕夹g(shù)的施工單價(jià)約為75元/m2，較常規(guī)的銑刨重鋪處治單價(jià)(含銑刨、碎石封層)為129元/m2，可節(jié)約54元，同樣的經(jīng)費(fèi)采用熱再生技術(shù)可多處理0.8 m2。

7 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)過多年的研究實(shí)踐和技術(shù)攻關(guān)，我國(guó)在就地?zé)嵩偕夹g(shù)的研究實(shí)踐上已經(jīng)取得了較大突破，并形成了較好的再生技術(shù)工藝體系，其生產(chǎn)工藝完全符合標(biāo)準(zhǔn)化施工、規(guī)范化施工的要求。同時(shí)該工藝還有效實(shí)現(xiàn)了工程廢棄料的二次利用，有效解決了當(dāng)前公路施工環(huán)保的難題，更加符合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的理念。綜合來說，就地?zé)嵩偕鳛橐环N科學(xué)有效的解決方案，具有較好的市場(chǎng)推廣前景。