公路工程施工中的瀝青路面冷再生技術(shù)

涂四根、何路平

（江西省公路交通工程有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

在綠色交通背景下，路面再生技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過對(duì)廢舊瀝青路面材料進(jìn)行二次利用，能夠達(dá)到節(jié)約材料、降低成本的目標(biāo)，因此該技術(shù)現(xiàn)已在國內(nèi)外公路工程中廣泛應(yīng)用。我國部分公路建設(shè)年限久遠(yuǎn)，隨著交通車流量不斷增加，公路受到不同程度的損壞，產(chǎn)生如裂縫、沉降等病害，以往維修施工時(shí)，多采用素土回填法，不但成本較高、工期較長，還會(huì)因廢料堆放污染環(huán)境。隨著施工工藝的不斷優(yōu)化，冷再生施工技術(shù)投入使用，能夠有效利用廢舊瀝青路面材料進(jìn)行回填節(jié)約大量資源，與建筑行業(yè)的節(jié)能發(fā)展要求相契合。

1 工程概況

某公路工程全長5.4km，采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)層為15cm 瀝青混凝土面層+20cm 水穩(wěn)基層+30cm灰土底基層，設(shè)計(jì)行車速度為60km/h，正式通車運(yùn)行15 年后，路面在外界環(huán)境與長期行車荷載的作用下，出現(xiàn)多處坑槽、裂縫、沉陷等病害。對(duì)此，通過瀝青路面冷再生技術(shù)進(jìn)行施工，采用一次性破碎的方式，對(duì)瀝青路面就地挖掘、碾碎，再加入適量的再生劑、水泥等，依靠冷再生設(shè)備使舊瀝青路面得到重新利用，混合完畢鋪設(shè)到路面上，經(jīng)反復(fù)碾壓、按時(shí)養(yǎng)護(hù)，確保滿足使用要求。再生路面結(jié)構(gòu)為9cm 瀝青混凝土面層+15cm 瀝青廠拌冷再生上基層+20cm 水泥就地再生下基層+30cm 灰土底基層。冷再生施工方案如圖1 所示。

圖1 冷再生施工方案圖

2 瀝青路面冷再生技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 測(cè)量放樣

首先，全面清理原路面，禁止雜物摻入混合料，以免基層質(zhì)量受到影響。其次，進(jìn)行放樣工作，準(zhǔn)確測(cè)量高程和平面，掌握原設(shè)計(jì)中高程與下層高程的差距，對(duì)比差值并畫線，以便后續(xù)工作的開展；最后，按照高程值開工，嚴(yán)格控制路面攤鋪厚度與高程，根據(jù)公路改造方案，精準(zhǔn)計(jì)算混合料的使用量、待維修路段混合料的攤鋪厚度，放出與之相對(duì)的施工寬度邊線控制線、路面中線、邊緣控制線。該項(xiàng)目根據(jù)施工需求，選用徐工XLZ2103S 路面冷再生機(jī)，參數(shù)配置如表1 所示[1]。

表1 冷再生機(jī)技術(shù)參數(shù)

2.2 舊路面預(yù)處理

該項(xiàng)目中的舊路面年久失修，存在明顯沉陷、網(wǎng)裂、坑槽等病害，因此需要進(jìn)行銑刨處理。首先，應(yīng)按照事先設(shè)定的再生深度均勻銑刨路面，并將銑刨的瀝青路面材料整齊放置；其次，由專人清理舊路面上的垃圾、雜物，保證路面的清潔性，以免雜物混入混合料內(nèi)；再次，針對(duì)舊路段翻漿等影響路基穩(wěn)定的病害，可用挖掘機(jī)將較為松散的結(jié)構(gòu)挖除，再填筑與原本基礎(chǔ)材料性能相同的材料；最后，采用分層施工法，用夯實(shí)機(jī)壓實(shí)，確保舊路段與周圍路段水平高度相同，以維護(hù)路面整體結(jié)構(gòu)的平整性。對(duì)于局部深度不足5cm的坑槽，可用10% 劑量石灰土夯實(shí)；對(duì)于深度超過5cm 的坑槽，可用10%劑量石灰土摻加一定比例的石料填平、夯實(shí)，以保證冷再生基層強(qiáng)度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使材料厚度均衡，以免高低不平。正式施工前，先選取長度200m 的路段進(jìn)行試鋪，確定混合料的最佳配比、攤鋪厚度、再生混合料級(jí)配等，再采用平地機(jī)整平再生層，為后續(xù)攤鋪和碾壓打好基礎(chǔ)。

2.3 原材料選擇

根據(jù)公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)定，該項(xiàng)目采用馬歇爾法對(duì)泡沫瀝青冷再生混合料配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，選用中粒式再生混合料，利用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)成型試件進(jìn)行劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，原材料選擇如下。

第一，泡沫瀝青。在泡沫瀝青發(fā)泡時(shí)，選用普通70#-A 道路石油瀝青，將瀝青溫度加熱到160～170℃，并選擇發(fā)泡用水量的2%進(jìn)行發(fā)泡。道路石油瀝青參數(shù)如下，密度為1.015g·cm-3，軟化點(diǎn)為47.0℃，15℃延度＞100cm，60℃動(dòng)力黏度為201Pa·s。

第二，集料。將回收的銑刨料破碎、篩分處理，分成0～10mm 和10～20mm 兩種規(guī)格，取樣后烘干水分備用。新集料選用10～25mm 的碎石，對(duì)破碎篩分完畢的兩檔RAP 料進(jìn)行篩分試驗(yàn)。集料篩分結(jié)果如表2所示。

表2 集料篩分結(jié)果

第三，水泥。選用P·O42.5 道路用普通硅酸鹽緩凝水泥，根據(jù)《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）要求進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表3 所示。

表3 水泥檢測(cè)結(jié)果

2.4 撒布水泥與泡沫瀝青

首先，該項(xiàng)目在撒布水泥之前，先用白灰畫出撒布邊界線，再根據(jù)水泥劑量準(zhǔn)確計(jì)算各區(qū)域的撒布量，此后利用智能撒布機(jī)施工，一邊撒布一邊檢查水泥分布情況，以避免遺漏、過撒現(xiàn)象。

其次，對(duì)冷再生層充分養(yǎng)護(hù)后，加鋪封層，提高保護(hù)表面層、防水等效果。

再次，根據(jù)瀝青路面的交通等級(jí)，綜合分析道路設(shè)計(jì)年限、環(huán)境、氣候等因素，制訂最佳的冷再生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

最后，在再生拌和期間按照設(shè)計(jì)劑量噴灑乳化瀝青，并加入適量骨料，使混合料級(jí)配得以改善，路面平整度得到保證。施工時(shí)，再生機(jī)以6～8m/min 的速度行駛，將再生混合料的含水量控制在6.0%左右，對(duì)于受損或者龜裂明顯的路段，可適當(dāng)減速行駛，加快銑刨轉(zhuǎn)子速度[2]。

2.5 再生路面施工

第一，再生層整形。半幅路段拌和后，先用50t 振動(dòng)壓路機(jī)穩(wěn)壓2～3 遍，再用平地機(jī)初步整平，根據(jù)設(shè)計(jì)縱斷高程、橫坡度，每間隔10m 為一斷面，設(shè)置3 個(gè)測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)高程，并按照1.05～1.10 的松鋪系數(shù)定位基準(zhǔn)點(diǎn)，若高程不足，可用富裕路段材料補(bǔ)充，高出的位置用平地機(jī)整平。通過舊路整形達(dá)到“調(diào)坡”“調(diào)拱”的目標(biāo)，使平整度與設(shè)計(jì)要求相符合。在整形過程中，堅(jiān)持“寧刮勿補(bǔ)”的原則，若找補(bǔ)的厚度不足，在找補(bǔ)前要先將低洼處壓穩(wěn)，并將表層5cm 耙松后再找補(bǔ)，以確保碾壓成型一致，避免松散、離析情況。

第二，碾壓工藝。該項(xiàng)目選用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，在再生機(jī)作業(yè)完畢后進(jìn)行路面初壓，其間應(yīng)確保高頻低幅碾壓，還要合理控制碾壓次數(shù)，使深層底部70%厚度范圍內(nèi)的壓實(shí)度滿足標(biāo)準(zhǔn)，碾壓速度為2.5km/h左右。初壓結(jié)束后，利用平地機(jī)整形，針對(duì)局部低洼處，采用新拌和料找平。在路面整形期間，應(yīng)嚴(yán)格禁止路段車輛通行，以免材料離析。整形結(jié)束后，應(yīng)在最佳含水量狀態(tài)下利用光輪壓路機(jī)再次碾壓，設(shè)備行駛速度應(yīng)保持在1.5～2.5km/h 之間。終壓階段利用26t 膠輪壓路機(jī)碾壓5 次，以確保再生層平整、密實(shí)。

第三，養(yǎng)護(hù)工藝。為提升再生混合料質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期公路施工效果，應(yīng)重視養(yǎng)護(hù)工作的開展。前期施工完成后，應(yīng)及時(shí)將草袋、土工布覆蓋在路面上，灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)超過7d，直至路面強(qiáng)度滿足要求，道路才可通行。養(yǎng)護(hù)期間必須加強(qiáng)交通管制，并由專人負(fù)責(zé)瀝青再生混合料的含水量檢測(cè)，嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，確保路面始終處于適宜的濕潤狀態(tài)[3]。

2.6 應(yīng)用效果檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)冷再生技術(shù)的應(yīng)用效果，該工程選取5 個(gè)具有代表性的路段，對(duì)再生基層施工質(zhì)量和承載力進(jìn)行測(cè)試，再生基層檢測(cè)結(jié)果如表4 所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，舊路面冷再生施工質(zhì)量良好，成型后的水泥穩(wěn)定基層具有較強(qiáng)的承載力，符合設(shè)計(jì)要求。舊路面銑刨料與水泥混合后，在水分作用下發(fā)生凝絮反應(yīng)，充分碾壓后形成穩(wěn)固的骨架結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層的承載力；再生基層芯樣的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，可確保車輛的安全通行。

表4 再生基層檢測(cè)結(jié)果

2.7 質(zhì)量保障措施

在公路工程施工中應(yīng)用瀝青路面冷再生技術(shù)，不但要求再生材料滿足施工工藝要求，還要把握原材料配比，優(yōu)化含水量、瀝青溫度及最佳穩(wěn)定劑用量等參數(shù)，使施工后的路面基層、基底層均符合要求，具體如下：

第一，含水量。在瀝青路面冷再生施工中，應(yīng)密切關(guān)注含水量問題，若該項(xiàng)指標(biāo)較小，礦料間的間隔便會(huì)縮小，無法使瀝青均勻分散；若含水量過高，容易出現(xiàn)再生混合料過度潮濕的情況，會(huì)增加瀝青裹覆難度。在碾壓環(huán)節(jié)，若路面含水量超過標(biāo)準(zhǔn)值，會(huì)增加后期壓實(shí)難度。因此，應(yīng)使含水量始終處于合理范圍，以免影響施工順利開展。對(duì)此，可開展重型擊實(shí)試驗(yàn)，并將土的含水量與干密度繪制成曲線圖，在壓實(shí)過程中，土的干密度會(huì)隨含水量增加而增加，達(dá)到某一數(shù)值后二者開始呈反比關(guān)系，由此可得出路基填土干密度對(duì)應(yīng)的最佳含水量。

第二，瀝青溫度。在施工期間應(yīng)密切關(guān)注瀝青發(fā)泡效果，一般情況下，瀝青用于面層，在冷再生基層作業(yè)中需要補(bǔ)加瀝青，并合理控制溫度，使瀝青充分包裹常溫石料，進(jìn)而提高路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。若瀝青溫度不足，便很難充分覆蓋石料；若溫度高于標(biāo)準(zhǔn)值，泡沫瀝青便會(huì)膨脹破裂，也難以確保石料被有效包裹，從而影響施工質(zhì)量。因此，應(yīng)加強(qiáng)瀝青溫度控制，可將溫拌技術(shù)與再生技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，此舉不但可提高路面材料質(zhì)量，還可實(shí)現(xiàn)較低溫度下的拌和與壓實(shí)，達(dá)到路面材料循環(huán)利用、節(jié)能減排的雙重目標(biāo)。

第三，最佳穩(wěn)定劑用量。根據(jù)國家頒布的公路路面基層施工細(xì)則可知，合理的水泥用量與最佳含水率可保證路基強(qiáng)度穩(wěn)定、可靠。水泥劑量與7d 抗壓強(qiáng)度為正比關(guān)系，劑量為5%時(shí)，可滿足規(guī)定要求；若劑量高于11%，便會(huì)超出二級(jí)與二級(jí)以下路面要求，且水泥劑量過高，雖然會(huì)提高無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，但容易使基層產(chǎn)生溫縮裂縫，使抗疲勞性能受損。對(duì)此，在瀝青路面冷再生施工中，為提高工程的經(jīng)濟(jì)性，水泥劑量滿足無側(cè)限抗壓強(qiáng)度要求即可[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前國內(nèi)交通運(yùn)輸需求量不斷增加，給公路路面帶來了較大壓力，容易出現(xiàn)車轍、坑槽、裂縫等病害，影響正常運(yùn)行。對(duì)此，可將冷再生技術(shù)應(yīng)用到舊路面改造、修補(bǔ)與養(yǎng)護(hù)工作中，通過測(cè)量放樣、舊路面預(yù)處理、原材料選擇、撒布水泥與乳化瀝青、再生路面整形、碾壓與養(yǎng)護(hù)等技術(shù)，有效促進(jìn)公路瀝青路面質(zhì)量的提升，降低病害發(fā)生率，延長公路使用壽命，保護(hù)駕駛?cè)藛T的生命安全，促進(jìn)交通運(yùn)輸行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。