市政道路水穩(wěn)基層就地冷再生技術(shù)應(yīng)用探究

鄭麗

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

道路的水穩(wěn)基層全稱為水泥穩(wěn)定基層，一般作為公路或市政道路的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，通常分為水穩(wěn)碎石基層和水穩(wěn)砂礫基層，在施工中主要分為上下兩層。道路投入使用一段時(shí)間后，路基、路面由于會長時(shí)間受到過往車輛的載荷作用力，從而導(dǎo)致道路強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等在不同程度上下降?；诖?，每間隔一段時(shí)間，相關(guān)單位便會對道路進(jìn)行一次養(yǎng)護(hù)作業(yè)，從而達(dá)到提高道路使用壽命，降低過往車輛因道路問題而發(fā)生交通事故的概率。在諸多養(yǎng)護(hù)道路水穩(wěn)基層的技術(shù)中，就地冷再生技術(shù)相較于傳統(tǒng)技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，值得重點(diǎn)分析。

1 市政道路水穩(wěn)基層應(yīng)用就地冷再生技術(shù)的必要性

1.1 傳統(tǒng)市政道路水穩(wěn)基層養(yǎng)護(hù)工藝的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)道路養(yǎng)護(hù)工藝一般具有下列缺點(diǎn)：①效率低下，工期長。當(dāng)?shù)缆坊鶎映霈F(xiàn)病害時(shí)，往往意味著路面同樣存在病害[1]。在這種情況下，施工人員需要將路面、路基結(jié)構(gòu)部分甚至全部拆除，再重新建設(shè)相關(guān)結(jié)構(gòu)。而拆除后的原路面、路基材料無法即時(shí)應(yīng)用，導(dǎo)致施工效率低下，工期較長（工期長必然導(dǎo)致交通協(xié)調(diào)困難，大概率影響人們正常出行）。②可能造成較為嚴(yán)重的污染及浪費(fèi)。由于原有材料無法得到有效應(yīng)用，通常按照廢棄物標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。但大量路基路面廢舊材料有可能部分或全部被丟棄在野外自然環(huán)境中，在無法回收再利用的情況下，必然造成浪費(fèi)，有可能對自然環(huán)境造成污染。③我國很多地區(qū)的市政道路應(yīng)用以下養(yǎng)護(hù)方法：在原有路面的基礎(chǔ)上，通過“反復(fù)加高路面”的方法完成養(yǎng)護(hù)。通過這種方式，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對路面的翻新，提高整體美觀性，但路面平整度不足的問題并未從根本層面得到解決，并非長遠(yuǎn)之計(jì)（施工速度雖然較快，但道路病害依然存在，且可能進(jìn)一步引起反射裂縫）。

1.2 就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)，就地再生技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：①能夠?qū)υ新访?、路基材料就地進(jìn)行回收處理及再利用[2]。②對道路基層病害能夠進(jìn)行徹底處理。③由于無須使用新材料或很少使用新材料，道路養(yǎng)護(hù)翻修成本可大幅度降低，凸顯經(jīng)濟(jì)性。④道路原有材料全部或大部分得到應(yīng)用，不會造成浪費(fèi)，也不存在因隨意處理而造成環(huán)境污染的情況。⑤施工總體效率高，只會在短時(shí)間內(nèi)對交通造成較小影響，更具實(shí)用價(jià)值?？傮w來看，就地再生技術(shù)具有較大的優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)替代傳統(tǒng)的翻修、加鋪等道路結(jié)構(gòu)性修復(fù)方法，成為主流道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)之一。表1 為采用傳統(tǒng)舊路翻新技術(shù)以及就地冷再生技術(shù)后對應(yīng)的能耗數(shù)據(jù)。

表1 不同技術(shù)對應(yīng)工時(shí)

2 在市政道路水穩(wěn)基層中應(yīng)用就地冷再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)的措施

2.1 結(jié)構(gòu)組合形式對比分析

市政道路水泥穩(wěn)定就地冷再生基層路面的結(jié)構(gòu)組合形式相關(guān)分析如下：某市政道路工程主要對舊路路面、部分路基進(jìn)行翻新建設(shè)，決定應(yīng)用就地冷再生技術(shù)。為了體現(xiàn)出差異性，以舊路面作為比對基層1、基層2、瀝青面層；純基層就地冷再生處理后形成的路面結(jié)構(gòu)自上而下依次為路基、基層（相較于原路面來說是基層1）、水泥冷再生基層（厚度根據(jù)路面實(shí)際情況而定，為18～25cm）、瀝青面層（厚度為8～12cm）；還有一種面層和基層（部分）全深式就地冷再生技術(shù)處理后形成的路面結(jié)構(gòu)，自上而下依次為路基、基層（同上，同樣為基層1）、剩余基層（厚度至少需要達(dá)到12cm）、水泥冷再生基層（18～25cm）、瀝青面層（厚度為18～25cm）。上述3 種水泥穩(wěn)定就地冷再生基層路面組合形式的特點(diǎn)如下：原有道路的路基、基層（更嚴(yán)謹(jǐn)來說是基層1）在養(yǎng)護(hù)翻修過程中并沒有發(fā)生任何變化，全部予以保留，隨后對部分或全部基層2 進(jìn)行就地冷再生處理，形成新的基層2，并在其上重新鋪設(shè)瀝青面層。

2.2 市政道路水泥穩(wěn)定就地冷再生基層材料配合比設(shè)計(jì)及性能評價(jià)

2.2.1 水泥穩(wěn)定基層就地冷再生成型方法

基于就地冷再生技術(shù)處理道路水穩(wěn)基層時(shí)，具體的成型方法包括但不限于：①振動成型法。首先，需要確定道路相應(yīng)結(jié)構(gòu)層級的最大干密度、最佳含水量。其次，通過振動試驗(yàn)的方法，完成對試件的制備。②重型擊實(shí)法。同樣需要在確定最大干密度以及最佳含水量后，基于靜壓方法完成對試件的制備[3]。

2.2.2 材料組成影響分析

實(shí)踐表明，使用就地冷再生技術(shù)處理道路水泥穩(wěn)定基層時(shí)，大概率需要將水泥、石灰等無機(jī)結(jié)合材料作為再生材料。如果預(yù)設(shè)的水泥穩(wěn)定基層路面結(jié)構(gòu)組合形式為全深式就地冷再生形式，則在該基層上方鋪設(shè)的路面瀝青層厚度占“再生”厚度的比例必須控制在50%以下。

2.2.3 級配影響分析

有研究人員針對水泥穩(wěn)定再生基層材料的不同配合比開展試驗(yàn)，給出了3 個(gè)級配方案，級配類別分別為：①未摻加任何新材料的級配（基層的銑刨料比例達(dá)到100%）。②一般級配方案（基層銑刨料的比例達(dá)到85%，添加15%碎石作為新材料）。③振動成型級配（基層的銑刨料比例達(dá)到80%，新添加材料同樣為碎石，比例達(dá)到20%）。上述3 種不同級配方案應(yīng)用后，對應(yīng)水泥穩(wěn)定就地冷再生基層性能如表2 所示。可知，不同級配方案下，不同水泥添加劑量對應(yīng)的最大干密度、最佳含水率、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度代表值等均具有差異性?；诖?，在實(shí)際施工期間，施工人員應(yīng)根據(jù)不同的級配方案，結(jié)合道路原有水泥穩(wěn)定基層的材料使用情況確定配比，從而使就地冷再生技術(shù)發(fā)揮出更大的價(jià)值。

表2 水泥再生基層材料配合比設(shè)計(jì)與性能評價(jià)之級配影響對比

2.3 市政道路水泥穩(wěn)定就地冷再生基層施工工藝

2.3.1 施工流程

市政道路水泥穩(wěn)定就地冷再生基層施工主要流程如下：①封閉施工段道路，協(xié)調(diào)交通。②做好施工放樣工作，為后續(xù)施工做好準(zhǔn)備。③對原有道路路面、部分路基進(jìn)行前期準(zhǔn)備處理（主要是清潔雜物，進(jìn)一步確定作業(yè)區(qū)段）。④將新加材料、水泥等預(yù)先撒布在無須處理的原有道路路基之上，隨后將就地冷再生處理原道路路面、部分路基材料的設(shè)備移動至目標(biāo)區(qū)域，開始對舊路面、路基進(jìn)行銑刨、破碎作業(yè)。在此期間，可根據(jù)舊料處理進(jìn)度，隨時(shí)加入稀漿狀的水泥，動態(tài)連續(xù)加入新材料。⑤新材料、水泥、舊料逐漸融為一體的過程中，需不斷向其中加入適量水分，并對混合料均勻拌和。⑥完成對再生層的碾壓、整形作業(yè)，最后處理好接縫、掉頭處。⑦在施工結(jié)束之后，對路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[4]。

2.3.2 施工前的準(zhǔn)備工作

施工前需要做好的準(zhǔn)備工作如下：首先，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好下列設(shè)備。①就地冷再生處理設(shè)備。②平地機(jī)。③靜壓作業(yè)當(dāng)量達(dá)到25t 的單鋼輪振動壓路機(jī)，需具備強(qiáng)弱振動調(diào)整功能，共計(jì)2 臺。④帶灑水功能的雙輪壓路機(jī)2 臺。⑤2～3 臺水車。其次，施工單位應(yīng)該組織專人對目標(biāo)施工區(qū)域道路路面的石塊、垃圾、雜草等所有雜物以及路面積水清理干凈。再次，針對原道路的預(yù)整形作業(yè)。原有道路的橫坡（超高及路拱）、縱坡線均需得到調(diào)整，務(wù)必保證原有道路已經(jīng)出現(xiàn)隆起、凹陷的區(qū)域重新回歸“平整”，從而符合設(shè)計(jì)要求。針對超過再生層厚度的沉降以及坡度變化，需要在就地冷再生技術(shù)應(yīng)用前進(jìn)行單獨(dú)處理。最后，在施工期間很可能遇到降雨天氣，為避免降雨導(dǎo)致施工區(qū)段路面積水，需要在再生路段兩側(cè)路肩之上，每間隔10～30m 距離，交錯(cuò)開挖泄水溝或盲溝，從而對可能出現(xiàn)的施工段路面積水情況進(jìn)行有效處理。

2.3.3 施工期間需要使用的設(shè)備

與“預(yù)灑水泥冷再生”作業(yè)相關(guān)的重型設(shè)備應(yīng)包括水泥灑布車、水罐車、WR250 再生機(jī)、單鋼輪壓路機(jī)、平地機(jī)、雙鋼輪壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)。與“水泥稀漿冷再生”作業(yè)有關(guān)的重型設(shè)備包括WM1000 稀漿攪拌車、WR250 再生機(jī)、單鋼輪壓路機(jī)、平地機(jī)、雙鋼輪壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)。

2.3.4 路況調(diào)查作業(yè)要素

在正式施工前，需做好下列路況調(diào)查工作：①對舊路面已經(jīng)出現(xiàn)的損壞情況進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查。②對路段內(nèi)的交通量進(jìn)行調(diào)查，隨后做好協(xié)調(diào)交通作業(yè)。③開展路面路基承載能力試驗(yàn)。④鉆芯取樣。⑤開挖探坑。

2.3.5 撒布碎石及水泥使用注意事項(xiàng)

是否需要新加入骨料、加入多少骨料均取決于實(shí)驗(yàn)結(jié)果。具體來說，①首先，應(yīng)完成原道路再生深度內(nèi)平均密度的計(jì)算；其次，分?jǐn)偟矫科椒矫茁访嬷行枰绿砑拥男铝嫌昧?。②?yīng)根據(jù)每車料的質(zhì)量及體積，完成對每車料堆放距離的計(jì)算。③新加入的骨料必須被攤平且保持均勻性。

2.3.6 基于冷再生機(jī)的銑刨及拌和作業(yè)

就地冷再生機(jī)以及推動水車均應(yīng)布置在原有路面之上，且一邊行進(jìn)一邊作業(yè)。再生機(jī)的運(yùn)行速度需根據(jù)路面損壞情況以及再生深度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但總體范圍應(yīng)當(dāng)控制在4～8m/min，從而確保銑刨后料不會出現(xiàn)較大的級配波動范圍。

如果路面存在嚴(yán)重的“網(wǎng)裂”情況（即路面多處存在“蜘蛛網(wǎng)”形狀的細(xì)小裂縫），則再生機(jī)作業(yè)速度必須降低。此外，現(xiàn)場管理人員應(yīng)當(dāng)派遣專人，定期跟蹤調(diào)查再生深度的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)任何細(xì)小偏差，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步降低再生機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，繼續(xù)跟蹤觀察一段時(shí)間。如果發(fā)現(xiàn)再生深度已經(jīng)超過設(shè)計(jì)深度的1cm（上下限均為該值），必須立刻暫停當(dāng)前作業(yè)，查清原因并解決后，方可開展后續(xù)作業(yè)。

2.3.7 水穩(wěn)基層整平作業(yè)

作業(yè)人員需要根據(jù)路寬、壓路機(jī)的輪寬、輪距的差異性，制定具有較強(qiáng)針對性的碾壓方案，從而使道路各區(qū)域受到碾壓的次數(shù)盡可能地保持一致。但應(yīng)注意，路面兩側(cè)區(qū)域的碾壓次數(shù)應(yīng)當(dāng)超出中間區(qū)域2～3 次。再生機(jī)后方應(yīng)該緊跟一臺鋼輪壓路機(jī)，隨著再生機(jī)進(jìn)行初壓，每小時(shí)前行壓路長度不應(yīng)超過3km。完成一個(gè)路段的再生及初壓作業(yè)后，需要立刻使用平地機(jī)對道路進(jìn)行整形，再進(jìn)行復(fù)壓、終壓。

2.3.8 施工各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制要素

施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制要素如下：①針對路面病害進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)對原路面進(jìn)行彎沉測試、病害調(diào)查，并按照規(guī)定進(jìn)行開挖換填作業(yè)。②在撒布新材料的過程中，施工人員必須確保石屑、水泥、粗料的撒布作業(yè)在施工正式開始前完成。

銑刨再生過程中的質(zhì)量控制要素如下：①銑刨再生作業(yè)期間，現(xiàn)場人員必須將再生機(jī)銑刨的速度控制在6～8m/min。②針對接縫離析、輪胎印記進(jìn)行處理以及壓實(shí)作業(yè)期間，應(yīng)確保搭接寬度至少達(dá)到150mm，且在刮平深度井的過程中，需要配合人工補(bǔ)料[5]。

整平壓實(shí)作業(yè)期間的注意事項(xiàng)如下：①必須嚴(yán)格確定一次施工長度，確保罐車能夠完成全部路面的再生施工。②壓實(shí)作業(yè)期間，必須首先使用單鋼輪壓路機(jī)完成一遍靜壓作業(yè)，再由平地機(jī)整平，隨后使用單鋼輪壓路機(jī)依次進(jìn)行4 遍強(qiáng)振、4 遍弱振、4 遍膠輪壓實(shí)作業(yè)。

3 結(jié)語

綜上所述，就地冷再生技術(shù)應(yīng)用于道路養(yǎng)護(hù)時(shí)，具有就地作業(yè)、施工期短、影響范圍小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。此外，相較于傳統(tǒng)的翻修、加鋪等道路結(jié)構(gòu)性修復(fù)養(yǎng)護(hù)方法，就地冷再生技術(shù)對道路基層常見病害的處理更加徹底、到位，成本更低，更能凸顯節(jié)能環(huán)保的特性。總體而言，就地冷再生技術(shù)應(yīng)用于市政道路水穩(wěn)基層時(shí)，綜合應(yīng)用價(jià)值較高，應(yīng)當(dāng)推廣此種技術(shù)。