基于冷再生技術(shù)的公路路面改造設(shè)計研究

摘要 為確保公路安全性，修復(fù)原有公路的安全隱患，該文探究了基于冷再生技術(shù)的公路路面改造設(shè)計方法。以實際工程為例，對原始路面損壞程度進行評估，確定損壞狀況等級，以此設(shè)計公路路面改造結(jié)構(gòu)；選擇滿足施工性能的材料進行瀝青混合料制備，進行就地冷再生施工，實現(xiàn)路面改造施工。測試結(jié)果顯示：采用冷再生技術(shù)的公路路面壓實度均在90%以上，彎沉值以及結(jié)構(gòu)承載力均滿足設(shè)計需求。

關(guān)鍵詞 冷再生技術(shù)；公路路面；改造設(shè)計

中圖分類號 U418 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）01-0115-03

0 引言

公路因交通量增長、自然因素作用及材料老化等原因，常出現(xiàn)損壞，如開裂、塌陷和平整度降低等問題，影響交通流暢度、行車舒適度，同時可能增加事故風(fēng)

險[1]。因此，及時有效地路面改造設(shè)計至關(guān)重要。冷再生技術(shù)作為環(huán)保高效的公路改造方法，通過再利用舊瀝青路面材料，經(jīng)破碎、篩分、配比等工藝，重新鋪設(shè)形成新路面結(jié)構(gòu)層，減少新材料需求，降低能源消耗和碳排放，提高施工效率[2]。

該文旨在分析冷再生技術(shù)在路面改造中的應(yīng)用效果，以實際工程為例，研究其原理、特點、施工工藝及質(zhì)量控制，評估其在提高路面質(zhì)量、降低成本、縮短工期等方面的實際效果[3]，旨在為公路改造提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 公路路面改造設(shè)計

1.1 工程概況

為研究基于冷再生技術(shù)的公路路面改造設(shè)計，該文以某地區(qū)公路為例展開相關(guān)研究。該公路原始路基寬度為8.5m左右，部分路段接近11 m，兩側(cè)路肩寬度約

0.5 m。該公路已運營多年，缺乏系統(tǒng)性維修，全線出現(xiàn)不同程度的裂縫、破損、車轍及路基邊坡溜塌等病害，導(dǎo)致行駛安全顯著下降，無法滿足出行需求。因此，需進行路面改造以保證安全[4]。

為確保改造質(zhì)量，需全面掌握路面病害程度。通過病害調(diào)查分析，采用層層深入的方式對病害位置、類型、損壞程度等進行觀察和記錄，并采用路面狀況指數(shù)（PCI）評價路面破損程度，其計算公式如下：

（1）

（2）

式中：、——系數(shù)；wi——損壞項權(quán)重系數(shù)；A、Ai——調(diào)查路段的總面積（m2）和表示第i幅路面圖像的破損面積（m2）。

PCI的取值在0%～100%之間，其值越大表示路面狀況越佳，損壞程度越小。依據(jù)《公路技術(shù)狀況評價標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）相關(guān)內(nèi)容，進行路面損壞等級劃分，其劃分結(jié)果如表1所示。

依據(jù)上述公式和標(biāo)準(zhǔn)對原始路面損壞程度進行評價，獲取路面不同路段的損壞結(jié)果，如表2所示。

依據(jù)表2的結(jié)果可知，該公路路面的評價結(jié)果中，大部分路段的評價結(jié)果均為差等級，路面損壞程度嚴(yán)重。

1.2 基于冷再生技術(shù)的公路路面改造設(shè)計方案

1.2.1 路面改造結(jié)構(gòu)

完成路面損壞程度分析后，結(jié)合其分析結(jié)果以及改造需求，設(shè)計路面改造結(jié)構(gòu)，針對路面結(jié)構(gòu)強度的差異，該文選擇冷再生技術(shù)進行改造設(shè)計，在原有路面的

10 cm瀝青面層以及10 cm部分水泥穩(wěn)定砂礫層的厚度范圍內(nèi)，進行就地冷再生處理。再生后的結(jié)構(gòu)層作為改造前工程路面的下基層，并在該層基礎(chǔ)上加鋪水穩(wěn)碎石層，加鋪厚度為20 cm；在此基礎(chǔ)上再加鋪瀝青混凝土上面層，其厚度為12 cm，基于此，改造后路面標(biāo)高整體上升

32 cm，基于冷再生技術(shù)的公路路面改造結(jié)構(gòu)如表3所示。

1.2.2 材料選擇

就地冷再生技術(shù)的外摻材料包含水泥、碎石、水以及瀝青，水泥選擇等級42.5的普通硅酸鹽水泥，其密度為3.1 g/cm3；碎石粒徑為10～30 mm，摻量為10%～20%，壓碎值小于30%；瀝青選擇SBS改性AC-16瀝青以及SBS改性AC-20瀝青。將廢舊瀝青路面材料進行篩分和試驗后，將滿足性能標(biāo)準(zhǔn)的廢料按照一定比例與選擇的外摻材料進行混合，為保證混合料滿足路面改造需求，對混合料的相關(guān)性能進行試驗，其性能指標(biāo)如表4所示。

1.3 冷再生施工技術(shù)

1.3.1 基于冷再生技術(shù)的公路路面改造流程

瀝青混凝土路面冷再生技術(shù)作為一種前沿的道路修復(fù)手段，其獨特的施工流程包括幾個關(guān)鍵步驟。首先，通過銑刨機對破損的路面進行精細(xì)的銑刨，以去除損壞的瀝青和骨料層，并對其進行破碎處理[5]。接著，向這些破碎的材料中摻入適量的再生外加劑和新骨料，這些添加劑和骨料能夠顯著增強混合料的性能。隨后，使用專業(yè)的攪拌設(shè)備對這些材料進行徹底的混合，確保各種成分均勻分布，從而形成一種全新的、具有優(yōu)良性能的混合材料[6]。接著，將混合好的材料重新鋪設(shè)在經(jīng)過清理和準(zhǔn)備的路基上，形成新的道路面層。在鋪設(shè)完成后，通過整形設(shè)備對路面進行精確的整形，確保道路的平整度和坡度符合設(shè)計要求。最后，使用壓路機對混合料進行充分的碾壓，以提高其密實度和穩(wěn)定性，確保新鋪設(shè)的路面能夠承受車輛和行人的正常使用[7]。

通過以上步驟，瀝青混凝土路面冷再生技術(shù)能夠有效地修復(fù)破損的道路，形成新的、更加堅固耐用的道路面層。該技術(shù)不僅提高道路修復(fù)的效率，還有助于減少資源浪費和降低環(huán)境影響?；诶湓偕夹g(shù)的公路路面改造流程如圖1所示。

1.3.2 冷再生施工關(guān)鍵內(nèi)容

為確保水泥穩(wěn)定劑撒布的效果達(dá)到最佳，施工前對原路面的預(yù)處理至關(guān)重要。首先，對路面進行細(xì)致的整形處理，修復(fù)存在的坑洞、車轍等病害，確保路面平整無缺陷。同時，對橫坡和縱坡進行必要的調(diào)整，以維持路面的幾何形狀完整性。這樣的預(yù)整形處理不僅能提高水泥穩(wěn)定劑的撒布均勻性，還有助于水和穩(wěn)定劑的混合效果，從而確保施工質(zhì)量。因此，預(yù)整形后的路面必須滿足幾何形狀的完整性和平滑性要求。

在施工現(xiàn)場的實際操作中，對于冷再生機組的首次施工，必須精確設(shè)定銑刨深度及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)，確保參數(shù)設(shè)置無誤后方可啟動再生機組。啟動后，嚴(yán)禁隨意調(diào)整機組參數(shù)或中斷運行，作業(yè)過程應(yīng)保持勻速且連續(xù)，施工速度建議控制在5～9 m/min。當(dāng)遇到網(wǎng)裂嚴(yán)重的舊路路段時，應(yīng)適當(dāng)降低再生機組的運行速度，并相應(yīng)提高轉(zhuǎn)子速度以應(yīng)對復(fù)雜路況。為確保再生施工的質(zhì)量，需安排專人在機組運行過程中實時監(jiān)測再生混合料的水泥劑量、含水量以及再生厚度，并與機組操作人員緊密配合，根據(jù)實際情況對參數(shù)進行微調(diào)。此外，為了保障施工效率和質(zhì)量，建議再生路段的長度控制在150～250 m之間。若路段過長，可能會因銑刨轂刀架、刀頭的磨損增加而導(dǎo)致施工質(zhì)量受損。因此，合理安排施工段落長度是確保再生施工順利進行的關(guān)鍵。

瀝青攤鋪時，路面的寬度通常超出單一攤鋪機的作業(yè)能力，需采用多次攤鋪的方式完成各個斷面的施工；當(dāng)鋪層寬度較大時，會發(fā)生較為嚴(yán)重的瀝青混合料離析現(xiàn)象，以此降低路面的攤鋪質(zhì)量。然而，當(dāng)鋪層寬度較窄時，雖然能夠減少離析現(xiàn)象，但會增加攤鋪次數(shù)，進而影響同一橫斷面上路面的整體性和均勻性，從而對鋪層質(zhì)量造成不利影響。因此，在攤鋪過程中，為確保路面整體質(zhì)量，需計算瀝青混合料的攤鋪次數(shù)N，其計算公式為：

（3）

式中：B——瀝青層的寬度（m）；b——攤鋪機的熨平板長度（m）；x——攤鋪袋重疊寬度（m）。依據(jù)上述公式確定文中工程在攤鋪時的攤鋪寬度為2次。

2 結(jié)果分析

完成路面結(jié)構(gòu)改造的冷再生施工后，對施工效果進行相關(guān)測試，為保證測試結(jié)果的全面性，主要進行彎沉值Lr、壓實度以及結(jié)構(gòu)承載力Ps的分析，三種測試的詳細(xì)情況如下所述：

（1）彎沉值計算

彎沉值是一個用于衡量路基和路面設(shè)計強度的計算值，它反映了在荷載作用下，路基或路面發(fā)生變形的大小，文中為計算Lr，需先進行舊路面上實際彎沉值測量，文中選擇通過貝克曼梁法完成；根據(jù)該測量結(jié)果計算出代表彎沉值，將計算結(jié)果與設(shè)計彎沉值相比較，以此對路面優(yōu)劣情況進行綜合分析，Lr的計算公式為：

（4）

式中：L——實測彎沉（mm）；S——標(biāo)準(zhǔn)差（mm）；Za——與要求保證率有關(guān)的系數(shù)。

（2）壓實度檢測

壓實度是指土或其他筑路材料經(jīng)過壓實后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比，對施工后的路面進行鉆芯取樣，將其清理以及風(fēng)干后，結(jié)合《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（T0701—2023）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定芯樣密度，

依據(jù)該結(jié)果計算瀝青路面的壓實度，其計算公式為：

（5）

式中：——標(biāo)準(zhǔn)密度（g/cm3）。

（3）路面結(jié)構(gòu)承載力計算

路面結(jié)構(gòu)承載力是從道路工程和力學(xué)的角度來反映路面的使用性能的重要指標(biāo)，文中選擇路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)描述該承載力，其計算公式為：

（6）

式中：、——模型參數(shù)；——路面結(jié)構(gòu)強度系數(shù)；Ps——路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)，取值在0%～100%之間，其等級標(biāo)準(zhǔn)與改造后的結(jié)果對比。

依據(jù)上述測試方法獲取不同路段改造后的測試結(jié)果，按照《公路養(yǎng)護工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5220—2020）進行對比，分析其改造效果，如表5所示。

依據(jù)表5測試結(jié)果可知：文中通過冷再生技術(shù)進行公路路面改造設(shè)計后，各個路段改造路面結(jié)構(gòu)的彎沉值Lr、壓實度以及結(jié)構(gòu)承載力Ps結(jié)果均滿足《公路養(yǎng)護工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5220—2020）中相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，其中壓實度均在90%以上，彎沉值Lr以及結(jié)構(gòu)承載力Ps性能同樣滿足工程需求。

3 結(jié)論

公路在使用過程中會不可避免地出現(xiàn)疲勞損壞、路面塌陷等問題，這些問題不僅影響交通流暢度，還可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。因此，改造設(shè)計旨在修復(fù)這些問題，提高公路的整體使用性能。該文為保證改造效果，研究了基于冷再生技術(shù)的公路路面改造設(shè)計方法。通過該方法提高公路的使用性能、安全性和通行效率，同時節(jié)省投資、減少資源浪費，并滿足現(xiàn)代道路的需求。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-06-18

作者簡介：蘇山（1998—），男，本科，助理工程師，研究方向：公路工程。