高速公路瀝青路面就地冷再生技術(shù)探析

陳寶銓 CHEN Bao-quan

（路歌交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，杭州 311203）

0 引言

隨著我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，高速公路里程持續(xù)增多，而隨著公路運(yùn)行時(shí)間的增加，我國(guó)迎來一個(gè)公路養(yǎng)護(hù)維修高潮期。基于此背景下，我國(guó)高速公路將從“建養(yǎng)護(hù)并重”逐漸朝著“以養(yǎng)為主”的方向發(fā)展，但是采用傳統(tǒng)銑刨重鋪技術(shù)，將出現(xiàn)大量的廢棄料，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，且環(huán)境污染大，目前高速公路瀝青路面就地冷再生技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，以其“節(jié)能、環(huán)保、工期短”等優(yōu)勢(shì)而受到道路界的關(guān)注，這也是本文研究的重點(diǎn)所在。

1 冷再生技術(shù)概述

就地冷再生最早是在八十年代左右國(guó)外誕生的一類新技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外道路的維護(hù)改造中，成為瀝青路面施工中的重要方法。我國(guó)瀝青路面再生技術(shù)的應(yīng)用可追溯至1982年，山西省鋪筑了約80km 的試驗(yàn)路段。翌年，我國(guó)開展了多項(xiàng)廢舊瀝青混合料循環(huán)利用項(xiàng)目研究，主要的研究方向是在原有瀝青材料中添加輕質(zhì)油體，從而軟化瀝青，并將其作為新修路面的下面層。蘇州、武漢、天津、南京等城市先后鋪筑了再生瀝青面層的試驗(yàn)路，總長(zhǎng)度超過3000m。此后就地冷再生技術(shù)逐步開始了較多的應(yīng)用，并常常作為路面維修的首選方案，1998年，我國(guó)引進(jìn)了第一臺(tái)就地冷再生機(jī)，就地冷再生的施工工藝更加成熟，業(yè)內(nèi)人士對(duì)此有普遍的關(guān)注與認(rèn)同，技術(shù)推廣普及速度加快。直至20 世紀(jì)90年代，我國(guó)開始大規(guī)模的新修瀝青公路，而在再生技術(shù)方面的研究停滯。

21 世紀(jì)開始，基于環(huán)保、成本等方面的要求，瀝青路面再生重新進(jìn)入人們的視野。2008年頒布的《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》明確了再生瀝青混合料的材料性能、回收方式、試驗(yàn)方法、設(shè)施設(shè)備等，為再生瀝青的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。2011年《十二五公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》則是要求在“十二五”期間我國(guó)的舊瀝青路面材料再生使用率需達(dá)40%，其中高速公路廢舊瀝青路面材料再生使用率達(dá)90%。就目前我國(guó)高速公路養(yǎng)護(hù)里程的增加情況分析可得，公路養(yǎng)護(hù)過程中產(chǎn)生的大量舊瀝青混合料的處置已經(jīng)成為制約我國(guó)道路系統(tǒng)發(fā)展的重要原因[1]，與此同時(shí)新建瀝青公路項(xiàng)目也面臨巨大資源壓力，而瀝青路面再生技術(shù)正是解決上述難題的有效方法，這也顯示了其廣闊的發(fā)展空間。

冷再生技術(shù)是在常溫下使用冷再生專用機(jī)械連續(xù)完成銑刨和破碎包括面層和部分基層在內(nèi)的舊路面結(jié)構(gòu)層、添加再生材料、拌和、攤鋪、碾壓等作業(yè)過程，重新形成具有一定承載能力的結(jié)構(gòu)層的一種工藝[2]。根據(jù)拌和場(chǎng)地的不同瀝青路面冷再生技術(shù)可分為就地冷再生和廠拌冷再生，尤其是就地冷再生技術(shù)憑借著其可100%循環(huán)利用廢料、節(jié)約資源、縮短工期以及交通影響小、節(jié)能投資等特點(diǎn)，在高速公路工程中得到了廣泛應(yīng)用，這也是本文重點(diǎn)探討的技術(shù)方法。

2 高速公路瀝青路面就地冷再生技術(shù)優(yōu)勢(shì)與類型

2.1 就地冷再生技術(shù)優(yōu)勢(shì)

歸納起來，高速公路瀝青路面就地冷再生技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要可歸納如下[3]：

①成本較低。在瀝青路面維護(hù)保養(yǎng)過程中所需的費(fèi)用主要包括人工費(fèi)、材料費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、設(shè)備費(fèi)，其中材料費(fèi)和人工費(fèi)占據(jù)很大的比例。在冷再生技術(shù)中，可實(shí)現(xiàn)廢舊瀝青混合料的高比例循環(huán)利用，大大減少了瀝青和骨料的用量，節(jié)約了材料購買經(jīng)費(fèi)，降低路面的維護(hù)成本。

②工期較短。采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行瀝青路面維修過程中，需產(chǎn)生材料運(yùn)輸、替換等環(huán)節(jié)，施工進(jìn)度慢，冷再生技術(shù)可直接應(yīng)用現(xiàn)有材料，整體施工進(jìn)度明顯提高。冷再生機(jī)的再生瀝青混合科拌和裝置如圖1 所示，其中的工序如銑刨、破碎、添加、拌和以及攤鋪等可以通過冷再生設(shè)備短時(shí)間內(nèi)一次性完成，大大縮短施工工期，保障道路的通行需求，同時(shí)也可降低施工的人力成本。

圖1 冷再生機(jī)拌和裝置

③環(huán)境污染較低。傳統(tǒng)方法在進(jìn)行公路維護(hù)過程中，會(huì)因?yàn)椴牧系拇罅慷逊e占用土地和產(chǎn)生粉塵污染，也會(huì)為周圍居民的出行帶來很多不便。而冷再生技術(shù)可以直接利用原有路面材料，有效減少了材料的堆積，降低施工現(xiàn)場(chǎng)的粉塵污染，實(shí)現(xiàn)了綠色文明施工。

④質(zhì)量好。就地冷再生技術(shù)可以基于原有道路面層的力學(xué)性能選擇合適的添加劑，通過準(zhǔn)確的配比，確保了再生路面的良好品質(zhì)與施工質(zhì)量，形成的粘結(jié)層厚且均勻，從而確保了再生路面的道路路用性能。多次施工實(shí)踐表明，再生瀝青路面同新鋪的瀝青路面擁有相當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

⑤效率高。瀝青路面使用就地冷再生技術(shù)，能夠一次性完成銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪等多道工序，將原本復(fù)雜的施工工序進(jìn)行簡(jiǎn)化，縮短了施工所需的時(shí)間。根據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，冷再生機(jī)械每日完成的工作量可以達(dá)到8000 平方米，可大大縮短施工時(shí)間。

2.2 就地冷再生技術(shù)類型

以使用的材料為劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將瀝青路面的就地冷再生技術(shù)分為兩類，具體如下：

①泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)[4]。泡沫瀝青就地冷再生采用專用設(shè)備開展現(xiàn)場(chǎng)冷銑刨，摻入泡沫瀝青、水泥、水等，經(jīng)由常溫拌和、攤鋪、碾壓等工作后，完成瀝青路面再生，建成滿足規(guī)范要求的新路面面層。根據(jù)研究顯示，路面面層病害輕微且多為裂縫，表面形變較小，同時(shí)路面基層病害少、強(qiáng)度高的情況下，可使用泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)。實(shí)際回收的瀝面層洗泡料用于路面下面層、基層、底基層，基層水泥穩(wěn)定碎石銑刨料用于路面基層、底基層。

②乳化瀝青就地冷再生技術(shù)[5]。乳化瀝青就地冷再生主要是在完成路面面層銑刨后，摻入水泥、水以及乳化瀝青等材料進(jìn)行拌和，并做好攤鋪、壓實(shí)等工作，全面消除路面病害、延長(zhǎng)路面使用壽命，如圖2 所示為就地冷再生技術(shù)流程。乳化瀝青就地冷再生技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)舊料的100%利用，具有常溫施工、一體化施工的優(yōu)點(diǎn)。目前此技術(shù)多用于低等級(jí)公路中下面層、高速公路上基層，路面使用性能較好，且無明顯病害，環(huán)境效益良好。在工程實(shí)踐中，多采用普通乳化瀝青，由此制成的冷再生混合料早期強(qiáng)度偏低，與熱拌瀝青混合料相比，各項(xiàng)路用性能均存在一定的差距，這也限制了乳化瀝青冷再生技術(shù)在高等級(jí)公路中的大規(guī)模應(yīng)用。通過在乳化瀝青中添加改性材料可制備改性乳化瀝青，與普通乳化瀝青相比，其在黏結(jié)性、耐高低溫性、耐久性以及防水性等方面表現(xiàn)均較好，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)路用性能的提高。

圖2 就地冷再生技術(shù)流程

3 實(shí)例探析高速公路瀝青路面就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程概況

本項(xiàng)目為某高速公路項(xiàng)目，早在2004年已建成運(yùn)營(yíng)。十多年來，基于交通流量的快速增長(zhǎng)，路面結(jié)構(gòu)快速損壞，且受到一些外部環(huán)境因素的影響，出現(xiàn)了各種病害問題，包括：坑槽、松散、車轍、裂紋、泛油等，直接影響到行車舒適性、安全性。為解決上述問題，經(jīng)綜合研究后決定對(duì)此公路進(jìn)行大修施工，主要采用泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)方案。

3.2 泡沫瀝青就地冷再生設(shè)備與再生料配制

①施工機(jī)械設(shè)備：1）就地再生機(jī)：選用國(guó)產(chǎn)輪胎式就地再生機(jī)，最大工作寬度、深度分別為3.048m、0.5m；2）罐車：共配置2 臺(tái)罐車，分別負(fù)責(zé)供水、供泡沫瀝青；3）壓路機(jī)：共配置3 種型號(hào)，包括雙鋼輪/單鋼輪壓路機(jī)以及膠輪壓路機(jī)。

②再生料配制：再生料配制是泡沫瀝青就地冷再生施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須保證配合比科學(xué)合理。具體操作如下：1）在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)再生料進(jìn)行隨機(jī)取樣，對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)后根據(jù)相應(yīng)參數(shù)確定再生料中的集料級(jí)配和瀝青用量；2）根據(jù)性能要求和施工成本綜合選定基質(zhì)瀝青并制備泡沫瀝青，根據(jù)計(jì)算結(jié)果在骨料中摻入泡沫瀝青，采取擊實(shí)試驗(yàn)方法測(cè)定最佳含水量；3）制作再生料試樣，進(jìn)行劈裂試驗(yàn)、最佳油石比試驗(yàn)，確定生產(chǎn)配合比；4）根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況優(yōu)化配合比，并進(jìn)行再生料配制。

3.3 泡沫瀝青就地冷再生施工技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 機(jī)械設(shè)備檢查與調(diào)試

本項(xiàng)目施工前，全面檢查機(jī)械設(shè)備是否準(zhǔn)備到位，并做好相關(guān)調(diào)試工作，保證機(jī)械設(shè)備性能良好，就地冷再生施工期間可高效、可靠運(yùn)行。具體檢查要點(diǎn)如下：①全面檢查冷再生機(jī)、罐車等設(shè)備是否存在異常，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理；②在作業(yè)面內(nèi)，將冷再生機(jī)排成一線，連接管路，將系統(tǒng)內(nèi)空氣排凈，并檢查閥門是否處于全開度位置、再生路段是否設(shè)有導(dǎo)向標(biāo)志。

3.3.2 試驗(yàn)段施工

①泡沫瀝青就地冷再生施工在環(huán)境溫度方面要求較高，試驗(yàn)段施工時(shí)需確保氣溫處于10℃以上，由此保證獲得的各項(xiàng)參數(shù)準(zhǔn)確。

②根據(jù)本項(xiàng)目選的冷再生機(jī)型號(hào)與參數(shù)，制定多個(gè)行進(jìn)速度與轉(zhuǎn)子速度組合方案，并按照設(shè)計(jì)圖紙確定再生深度，對(duì)原路面進(jìn)行銑刨，經(jīng)由取樣篩分后對(duì)速度組合方案進(jìn)行優(yōu)選。

③現(xiàn)場(chǎng)完成路面銑刨后，將樣品送至實(shí)驗(yàn)室展開再生料配合比設(shè)計(jì)工作，并使用配置好的新料進(jìn)行攤鋪（不摻加穩(wěn)定劑）；再次取樣篩分，檢查級(jí)配是否在允許范圍內(nèi)，否則需調(diào)整設(shè)備速度。

④對(duì)穩(wěn)定劑進(jìn)行選擇，并應(yīng)用于試驗(yàn)段施工，根據(jù)試驗(yàn)情況確定碾壓方案與各項(xiàng)參數(shù)。試驗(yàn)段施工完成后，取樣送至試驗(yàn)室，具體測(cè)定再生料最大干密度、含水量以及劈裂強(qiáng)度。

⑤試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)，包括：平整度、壓實(shí)度以及彎沉值等。根據(jù)試驗(yàn)段檢測(cè)結(jié)果，確定材料級(jí)配、再生機(jī)速度、壓實(shí)工藝參數(shù)等。

3.3.3 正式施工

①封閉交通。完成施工后封閉交通，原路面再生施工前7d，在路口設(shè)置標(biāo)示牌，并寫明封閉原因、時(shí)間等。原路面準(zhǔn)備時(shí)，將路段交通完全封閉，冷再生施工完成后方可恢復(fù)交通。

②原路面處理。1）將舊路面表面清理干凈，包括：雜草、塊石、垃圾等。2）再生路段中若是存在井蓋等結(jié)構(gòu)物，需提前做好標(biāo)記工作，并取下井蓋，對(duì)周圍進(jìn)行挖掘，挖掘深度達(dá)再生層底部10cm。完成上述工作后，使用鋼板蓋住井口、回填碎石。3）適當(dāng)調(diào)整原路面，以橫坡、縱坡為主，滿足就地冷再生實(shí)際施工需要。若是沉降超過再生層厚度，需做好妥善處理，以免影響施工質(zhì)量。4）在路肩處設(shè)置泄水溝，間距控制在20m，防止發(fā)生積水問題。

③新料準(zhǔn)備。1）本項(xiàng)目施工要求新料添加厚度應(yīng)在再生層厚度以內(nèi)，為此需提前做好新料添加量的計(jì)算工作；2）根據(jù)運(yùn)料車體積計(jì)算每車料在現(xiàn)場(chǎng)堆放距離，要求每車新料量一致，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后嚴(yán)格按照計(jì)算好的距離進(jìn)行堆放，防止某個(gè)再生段內(nèi)新加料數(shù)量不足或是超出，實(shí)現(xiàn)新料的均勻攤鋪。

④就地冷再生。1）冷再生機(jī)進(jìn)場(chǎng)就位，并推動(dòng)稀漿車在原路面作業(yè)，根據(jù)路面實(shí)際損壞程度、設(shè)計(jì)再生深度，調(diào)整冷再生機(jī)行進(jìn)速度，控制在10m/min 為宜，在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提高施工效率。對(duì)于一些網(wǎng)裂較為嚴(yán)重的路段，可適當(dāng)減慢速度。2）在公路兩側(cè)設(shè)置水平控制樁，定期對(duì)冷再生深度進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)再生深度超限，需及時(shí)查明原因，并做好相關(guān)處理工作。3）每次再生長(zhǎng)度以200m 為宜，減少橫接縫數(shù)量。

⑤碾壓成型。壓路機(jī)緊跟再生機(jī)后進(jìn)行碾壓操作，嚴(yán)格按試驗(yàn)段結(jié)果控制碾壓參數(shù)。1）初壓使用雙鋼輪壓路機(jī)靜壓，然后使用單鋼輪壓路機(jī)以高幅低頻方式壓實(shí)，碾壓速度3.0km/h；2）完成初壓后，使用平地機(jī)整平再生層，此期間禁止其他車輛通行；3）整平后，使用單鋼輪壓路機(jī)以低頻幅方式壓實(shí)，碾壓遍數(shù)4～6 遍，前2 遍碾壓速度1.6km/h，后4 遍2.5km/h。

4 結(jié)語

綜上所述，與傳統(tǒng)維修方案相比，瀝青路面就地冷再生技術(shù)可節(jié)約工期、降低成本、減少加熱能源消耗、減小資源浪費(fèi)與環(huán)境污染，凸顯了新技術(shù)、新工藝、新裝備以及新材料帶來的良好經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。在高速公路維修養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況合理選擇冷再生技術(shù)方法，規(guī)范落實(shí)各道工序，有效解決廢物利用問題的同時(shí)，切實(shí)保證公路路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，為其后期運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。