瀝青路面就地冷再生水泥穩定基層施工技術探討

張長春

摘要:冷再生技術是近幾年公路大、中修工程中新興的一項施工工藝,本文結合實例對瀝青路面就地冷再生水泥穩定基層施工中的一些關鍵性環節和數據提出了觀點,為此項技術的推廣應用提供基礎資料。

關鍵詞:瀝青路面;就地冷再生;水泥穩定基層;施工技術

引言

近幾年,我省逐漸進入公路大、中修高峰期,一般的公路大、中修都是對原有的瀝青路面進行挖除、銑刨,大量的瀝青混合料被廢棄。一方面造成環境污染,而且大量的使用新石料,開采石料會導致森林植被減少,水土流失;另一方面也造成資源的浪費,挖除、銑刨下來的瀝青混合料如能加以利用,每年可節省的材料費數目非常可觀。

瀝青路面就地冷再生技術就是將舊瀝青路面經過路面再生專用設備的翻挖、回收、破碎、篩分后,與再生劑、水泥、新集料等按一定比例重新拌和成混合料,重新鋪筑作為路面基層的一整套工藝。因此,瀝青路面冷再生技術的研究,對保護生態環境和公路建設都有極重大的意義。

1試驗工程

再生瀝青路面按施工工藝可分為表面再生法、廠拌再生法和就地冷再生法。其中就地冷再生法的應用前景最為廣闊。

2008年4月28日至5月14日,我局在S332安望路K13+340～K15+500、K20+960～K21+500、K23+700～K25+200分三段進行了冷再生施工試驗。實踐證明,就地冷再生水泥穩定基層施工技術具有幾大優點:1、環保。以前廢棄的材料現在全部利用,減輕了環境污染,減少了能源消耗,減少了新砂石料開采對資源的破壞。2、經濟。節約了建水泥穩定基層拌和廠的資金;全部舊料就地冷再生,節約了新料的用量;大大降低了運輸成本。3、工期短。按普通的水泥穩定基層施工,我們這三段路面基層大約需要18天,而使用就地冷再生法施工只用了6個有效工作日(按8m/min的速度計算,理論時間只需36個小時)。4、控制原路面的高程。使用就地冷再生法施工后基層的高程和原路面高程差不多,只增加了相當于瀝青面層的高程,這個特點對于街道或大橋的橋頭等一些高程受到控制的路段非常有價值。通過這次試驗,我們也獲得了寶貴的基礎數據和施工經驗。

2主體工程概況

2008年5月下旬,我局在S228 桐安路K5+720～K31+774段進行了就地冷再生水泥穩定基層施工。S228原路面結構為20cm級配碎石+14cm～18cm水穩+5～7cm瀝青碎石瀝青混凝土。現在路段存在的病害主要為大面積的網裂、剝落和坑槽。采用就地冷再生水泥穩定基層技術進行維修時,處理深度為整個瀝青層(5～7cm)和全部水穩基層(15cm),從而形成一個均勻的冷再生基層。同時路面結構采用《公路瀝青路面設計規范》(JGD50-2006)中提供的路面結構設計計算。根據5月初在S332安望路進行冷再生試驗得到的基礎數據,以及工程所在地路面承載能力和現有壓實設備能力結合考慮,確定再生層的總厚度在21cm(超過此厚度壓實度無法達到要求),面層結構為4cm的瀝青碎石+3cm的瀝青混凝土面層。

3就地冷再生水泥穩定基層施工工藝的過程和特點

3.1再生材料的配合比設計

根據目前國際通用的級配建議范圍,將現場取樣的瀝青面層和水穩基層銑刨料篩分,摻配一定量的石屑和水泥得出合成級配曲線,材料的具體組成為:77%再生料+18%石屑(0～5cm)添加4.5%水泥。

3.2施工設備與工藝

冷再生試驗路段所需施工機械:

(1)WR2500S冷再生機1臺;

(2)25噸(自重)單鋼輪振動壓路機1臺(帶強弱振動調整);

(3)膠輪壓路機1臺(20噸以上);

(4)平地機或攤鋪機1臺;

(5)水車2臺(1臺帶灑水功能);

3.3具體施工過程及流程表如下:

3.3.1撒布石屑和水泥:根據再生層厚度、再生層設計密度、新料添加比例和水泥用量,撒布石屑并靜壓一遍至厚度為5cm,然后在石屑表面按照上述方法撒布水泥。

3.3.2再生施工:施工速度控制在8m/min,再生機初始施工時,要注意觀察再生料的濕度狀況,以便及時修正再生機的噴水量。由于再生機再生寬度為2.5 m,因此4.5 m單幅路面要施工2遍,第2遍施工時要注意關閉重疊部分的噴嘴。

3.3.3初壓:再生施工完成后盡快安排壓路機沿再生機施工中心位置靜壓1遍,使得再生材料得以穩定、成型。然后采用高幅低頻振動壓實2遍,壓實再生層底部的材料。

3.3.4整平:靜壓結束后,平地機進行整平工作,整平的目的在于消除輪跡印,刮平再生層使材料分布均勻,提高壓實效果。平地機的切削深度從深至淺,一個再生寬度一般通過整平2～3遍可以滿足要求。

3.3.5復壓:整平結束后,壓路機在高頻低幅狀態對每1個再生寬度壓實3～4遍。

3.3.6終壓:復壓結束后,可再安排灑水車在再生層表面再灑一遍水,使再生層表面濕潤。然后安排輪胎壓路機對每一個再生寬度壓實4～5遍。壓實完成后的再生層表面紋理致密,未發現任何明顯現象,并具有較好的平整度。

施工流程為:撒布石屑→平地機整平→壓路面靜壓至規定厚度→畫線→撒布水泥→就地再生→壓路機靜壓1遍→高幅低頻強振壓實2遍→平地機整平→高頻低幅壓實3～4遍→輪胎壓路機壓實4～5遍→下封層→瀝青面層。

4試驗段

4.1試驗段施工需要確定的四個指標

每個再生工程的初始路段應作為試驗段,以便確定現有路面材料的特性。該初始試驗段將為施工人員和監理人員對再生施工的四個最重要影響因素的評價提供依據,它們是:

(1)再生材料的級配。應檢驗再生后的材料,看其是否與實驗室中進行配合比設計時的樣品相似。通過篩分確定混合料設計是否恰當。

(2)轉子的轉速及再生機行走速度,均影響再生后材料的級配和混合料的質量。此外,再生機銑刨和拌和腔前,裝備有“破碎梁”用于調整再生材料的最大粒徑。另一個特點是后門的開或關采用液壓控制。作用在封閉門上的力可有效改善銑刨與拌和腔內材料的拌和效果。通過優化組合上述因素即可獲得滿意的級配。

(3)壓實。影響再生層最終性能的最重要因素是壓實后材料的密實度。較厚的路面(>200mm)往往需要特殊壓實工藝。而初始試驗段恰好為比較各種壓實方法提供了機會。

(4)膨脹性。已損壞舊路面的瀝青層往往具有較低的空隙率,原天然材料(粒料)得到了很大程度的密實。這種材料再生后往往體積增加,從而影響完工路面的高程。

初始試驗段的施工將使操作人員、監理人員以及管理人員在沒有進度壓力的情況下施工,可以全面了解到再生材料的有關特性。

4.2試驗段的質量控制與評價

施工過程中每天進行現場取樣,送至實驗室測試含水量,水泥含量,并通過試驗得出成型試件材料的無側限抗壓強度和劈裂強度,以此來評價現場材料的質量。

S228桐城至樅陽段災后恢復工程項目通過試驗段施工得出:根據實驗室報告,水泥摻入量4.5%,冷再生混合料最佳含水量為8%,最大干密度為2.18g/cm3。實際施工時水泥每袋鋪筑面積為2m2;加水一般由冷再生機操作人員通過機上自動計量加水控制,每平米加水30KG左右;冷再生基層單幅施工長度控制在120-150m,幅與幅之間橫向搭接20-30cm,每段完成后,如果連續作業就豎向搭接50cm,如果中間停止,下次拌和就搭接1m;冷再生機拌和時行駛速度控制在8m/min。

通過試驗,試驗段現場采樣壓實度達到98.1%,7天無側限抗壓平均強度為3.7MP,完全達到了設計要求。

5就地冷再生施工注意事項

5.1再生機兩側的工作深度。此外,再生作業面底端的水平應對照測定的參考面(如道路兩側設置的水平控制樁)定期核查。

5.2作業面是否正確,重疊是否合適。為幫助操作者,導向線一定要固定在作業面的邊緣。

5.3行進速度。最佳的拌和速度介于6～12m/min,它取決于作業深度、再生的材料和添加劑。必須禁止任何要求再生機以最大行進速度施工的做法。

5.4再生材料的含水量必須達到最佳含水量,確保壓實的要求。

5.5水泥穩定再生基層,一次性施工長度一般較短,以便有足夠的時間對整個半幅路面進行再生,并在水泥材料終凝前完成再生層的整形和壓實以及表面處理。

5.6再生深度。再生后層面的最終厚度主要取決于再生深度。層厚是決定路面結構性能的最關鍵的一個參數,所以這些檢查必須認真執行。

5.7水和穩定劑的應用。為確保再生材料是采用需要的添加劑穩定,必須仔細地遵循再生機的操作程序。再生過程中,輸入微處理器的信息需要仔細核對,預啟程序要嚴格遵循,同時要監控計算機控制臺顯示的流量和讀數。

5.8拌和質量。再生機的運行速度必須按規定檢查,以確保最佳的拌和速度(6~12m/min)。此外,再生機后面的材料需要連續地監控,以確保其合適的含水量和混合料處于理想的狀態。

5.9橫向接縫。每次施工開始或終止會形成橫穿作業面,并造成作業面不連續的橫向接縫。每次停機,即使是僅需幾分鐘用于更換罐車,也將形成一個嚴重影響再生材料均勻的橫縫。因此,施工中應盡量減少停機現象。在不可避免的情況下,應對所形成的橫縫進行認真處理。與攤鋪瀝青相似,橫縫問題只有當施工停止時才會出現。因此再生機組只能在罐車用空后或類似情況下才能停機。

6結束語

S228桐城至樅陽段災后恢復工程項目在交工驗收時,被評為全市優良工程。就地冷再生水泥穩定基層經省、市公路檢測部門多次檢測,工程質量優良。

參考文獻:

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