冷再生水穩基層與泡沫瀝青下面層結合施工工藝探究
2010-12-31 00:00:00原曉燕,陳文順
中華建設科技 2010年10期
【摘 要】本文以洛陽市開元大道大修工程為例，詳細闡述了冷再生技術在舊瀝青路面上的應用和研究，總結了瀝青路面冷再生的施工工藝和施工質量控制要點，對在道路改擴建及養護維修工程中應用冷再生技術起到參考和推動作用。
【關鍵詞】 舊路改造;就地冷再生;廠拌泡沫瀝青再生;施工工藝
Cold rebirth water steady basic level and foam asphalt underneath the layer combine construction craft investigation
Yuan xiao-yan1，Chen Wen-shun2
(1.Luoyang city yituo engineering construction superintendency limited company Luoyang Henan 471000;
2.Luoyang city municipal services engineering company Luoyang Henan 471000)
【Abstract】This text with the Luoyang City kaiyuan big way big fix engineering for example， detailed elaborate cold rebirth technique at old sphalt road noodles of application and research， summary asphalt road the noodles be cold rebirth of construction craft and construction quality control important point， rightness in the road change the extension and protect maintain the engineering application cold rebirth the technique have reference and push function.
【Key words】Old road reformation;Right on the spot cold rebirth;The factory mix foam asphalt rebirth;Construction craft
1. 前言
冷再生水泥穩定碎石基層是指原路面基層使用專用再生機按照設計的速度和厚度進行粉碎處理，同時加入一定規格和數量的集料、混合料。按照一定的配合比拌合后進行整行碾壓，使其達到路面基層需求的承載力的施工工藝。
廠拌泡沫瀝青冷再生就是舊瀝青路面材料經過銑刨，運送至指定的場地，根據需要添加材料，通過固定的再生設備加入泡沫瀝青，在常溫下拌合形成的新的再生混合料，運送至道路施工現場使用攤鋪設備進行攤鋪、壓實成型后成為路面一個結構層次的全套工藝。
冷再生作為新工藝，在洛陽市首次推行施工，由于施工試驗較少，為了保證工程質量，攤鋪瀝青時先進行100m試驗段，通過舊路材料的篩分和擊實試驗，對壓實度、強度、取芯等指標進行檢查，確定了試驗段的再生機理，含水量控制以及水泥、瀝青的含量，碾壓參數和機械組合，用過對對瀝青發泡設備的調試;對瀝青不同加熱溫度的發泡效果對比以及通過干濕劈裂試驗確定再生泡沫瀝青混合料的配合比、瀝青及水泥的最佳含量等各項試驗參數確定后再進行大面積施工。
2. 項目簡介
開元大道東段大修工程位于洛陽市龍門大道以東，西起龍門大道，東與二廣高速相連，道路紅線寬度60米，其中快車道為雙向六車道，寬度24米，全長2.75Km，是一條東西向主干道。
由于其位于城鄉結合部，又是一條東西交通主干道，車流量量較大，尤其是重載車過往頻繁，快車道路面破損比較嚴重。為滿足交通運行的需要，決定對快車道進行大修改造。
3. 舊路狀況
3.1 路面結構。開元大道2005年修建通車，快車道路面結構為:3cm細粒瀝青混凝土+5cm中粒瀝青混凝土+6cm粗粒瀝青混凝土+20cm水泥穩定碎石+30cm石灰土，結構層厚度64cm。路面寬度24m。
3.2 路況調查。由于開元大道東段地處城鄉結合部，車流量大，并且重車超載現象突出。行車道不同程度地出現網裂、龜裂等病害，舊路彎沉值實測為64(0.01mm)，已遠遠大于該路原始設計彎沉值要求。施工前對照設計資料，我們對再生路段的所有病害進行調查，調查包括路面車道組成、寬度、路面損壞狀和道路排水情況后發現: (1)路面大量的損壞主要表現為橫向裂縫、龜裂和局部沉陷。(2)局部瀝青面層細集料剝落，面層粗糙，平整度差，行駛舒適度差。
3.3 病害坑開挖取樣與試驗。對病害坑開挖取樣與試驗，一是進一步了解路面結構的情況和損壞程度，二是確定路面不同銑刨深度的回彈彎沉值，以便進行改造道路結構設計。另外，對不同病害坑銑刨的材料到實驗室做篩分為基層和面層的再生提供配合比數據通過對全線病害坑的開挖逐個調查發現，原道路絕大部分石灰土底基層結構完好，不需要進行處理，局部損壞嚴重的，用C10砼進行補強處理至灰土底基層頂標高。
綜合以上三部分的調查，根據舊路面結構、材料、路面強度和病害的種類，認為該路面具備冷再生條件，適宜進行基層和下面層的冷再生。
4. 再生方案
4.1 對原有道路病害進行調查，對病害的形狀及范圍進行標識;根據開挖病害坑的損壞程度，采用局部的補強措施處理病害坑;用瀝青銑刨機對全線快車道舊瀝青路面進行銑刨，把銑刨的舊瀝青路面混合料運回指定地點以備再生利用。
4.2 通過實驗室對舊路銑刨材料級配篩分組成分析，對快車道中間四車道17m就地再生水泥穩定碎石基層(見表1)。
表1
篩孔尺寸(mm)快車道材料通過量(%)水泥穩定碎石級配范圍
31.599.490~100
26.598.490~100
19.095.348~68
9.581.224~34
4.756611~21
1.1822.52~12
0.617.10~6
0.0751.30~3
4.3 利用舊瀝青路面銑刨料，用一系列試驗在指定場地廠拌再生泡沫瀝青混合料，對快車道全幅24米做再生泡沫瀝青混凝土下面層。
4.4 養生后攤鋪稀漿封層0.8cm;攤鋪5cmAC~16F改性瀝青上面層。
5. 再生基層及面層施工工藝及質量控制
5.1 就地再生水泥穩定碎石
5.1.1 拌合前準備。就地再生水泥穩定碎石采用Wirtgenwr220冷再生機，該機最大工作寬度220cm，最大拌合深度40cm，能保持連續作業，生產效率高，能夠精確控制再生的厚度，工作深度一旦設定，則轉子的切削深度將由傳感器及控制系統保證，從而獲得精確的冷再生厚度。
由于開元大道地處交通繁重位置，按照市委市政府的要求，交通不斷行，施工采用半封閉施工，根據設計文件，對快車道六車道中間四車道進行半幅8.5米施工，根據設備的生產力，每天完成2000m2，在施工過程中充分考慮水泥的初凝時間，事先把每天完成的工程量劃線分段。
5.1.2 布設攤鋪新骨料及水泥。根據事先銑刨的舊水穩料送至實驗室做的篩分結果(見表1)，認為原路面基層骨料偏少，由現場設計代表、監理共同確定再生水穩最大干密度為2.28g/cm3，新加2～4 cm碎石20%，再生厚度22cm(原厚度15cm)，按照設計文件，考慮施工時水泥損失，確定水泥投放量為7%，現場經厚度計算，每橫向1.0m(縱向重疊10 cm左右)、縱向8.5m范圍內先攤鋪6cm厚2～4 cm碎石，再投放水泥量為600Kg，水泥采用袋裝水泥，投放的碎石及水泥采用人工均勻攤平。
5.1.3 舊水穩再生拌合及整平。再生機就位，開動再生機轉子沿著畫好的分幅線進行作業，在作業過程中按試驗段確定含水量，控制每延米添加水量50.8kg(最佳含水量5.0)，工作時保證有一臺灑水車供水，拌合時由再生機機載電腦控制加水量，施工過程隨時檢查拌合料的含水量及再生厚度，拌合速度控制在5～7m/min，以保證銑刨下來的再生料質量，施工過程中試驗人員及時做出無側限抗壓強度試塊。平地機整平、碾壓。
5.1.4 碾壓及養護。碾壓工作必須在水泥的初凝之前完成，拌合段長度控制在200m以內。拌合完成一個作業段后進行穩壓，采用振動壓路機關閉振動穩壓一遍后;振動壓路機小振幅、高頻率碾壓2遍;18t平碾碾壓3-4遍，達到要求壓實度。
碾壓檢測合格后，采用乳化瀝青進行養生，乳化瀝青用量為0.9Kg/m2，養生期間封閉交通。
5.2 廠拌冷再生泡沫瀝青
5.2.1 施工準備
5.2.1.1 場地設備準備。再生瀝青攪拌站準備水泥料倉15噸，裝載機4臺，15噸熱瀝青保溫罐車2臺，水車2臺，自卸汽車若干輛。廠拌再生設備采用維特根KMA200專用瀝青冷再生拌合設備。具有與測量傳感器和數據顯示儀相連的全電腦控制系統。檢查瀝青噴嘴是否能自動情況，其連續生產的能力在150t/h以上;施工現場準備12t雙鋼輪壓路機一臺(帶強弱振動的調整)，單鋼輪壓路機一臺(帶強弱振動的調整)，攤鋪機一臺。
5.2.1.2 舊路面銑刨與篩分。根據銑刨機的功率和銑刨材料的級配，對銑刨機的銑刨速度進行調整，通過銑刨機在試驗段上的銑刨效果及實驗室對銑刨材料的篩分，確定銑刨速度為控制在6~7米/min范圍內。
5.2.1.3 材料。
(1)瀝青:A級70號重型交通石油瀝青，產地:西安。
(2)水泥:作為活性再生材料，采用32.5普通硅酸鹽水泥，初凝時間大于3h，終凝時間6h以上。
(3)混合料:舊瀝青銑刨材料經過篩分分析，加適量石屑，配合比設計其顆粒組成范圍見表2。
表2
篩孔(mm)31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075
級配上限100.0100.095.090.085.075.060.050.040.032.025.020.015.0
級配下限100.078.070.065.060.050.040.030.020.015.010.06.03.0
注:級配上下限為通過百分率
5.2.1.4 相關試驗參數:經過拌合場反復試驗，驗證現場材料的級配和確定實際生產配合比，最終確定再生材料級配、瀝青發泡溫度及其它相關參數的結果如下:
(1)舊瀝青銑刨材料81%，石屑(0~3mm)17.5%，水泥1.5%;
(2)熱瀝青的發沫溫度160，，瀝青發泡用水量3.8%;
(3)新加再生瀝青用量2.1%;
(4)冷再生材料的最大干密度為2.26g/cm2，最佳拌合用水量6.2%;
(5)泡沫瀝青混合料的性能指標:發泡膨脹率10倍以上、半衰期10s以上。
5.2.2 再生瀝青混合料的拌制。拌合設備就位后，按照設計配合比往專用再生機REI添加碎石、石屑、水泥和舊銑刨材料。超粒徑的銑刨材料在加入設備時先經過設備進料口的篩子被篩出剔除，在拌制過程中經常檢測拌合是否均勻，一旦發現條狀或結團現象必須立即停止生產，拌合過程控制瀝青的最佳發泡溫度150°~160°之間，每個工作班結束要打印一個工作班材料用量的統計量，計算瀝青、水泥及添加新材料的用量，與設計值與實計值相比較，評定是否符合要求，以便下一個工作班對設定值進行適當調整。
5.2.3 再生瀝青混合量攤鋪與養護。再生料拌合完成后盡快運到現場攤鋪，攤鋪采用自動找平(鋼絲繩引導的高程控制)方式的攤鋪機攤鋪，攤鋪速度控制在2~5m/min，再生料根據試驗段的數據，松鋪系數為1.25，采用半幅8.5米一次成型，攤鋪過程隨時檢查厚度與含水量，攤鋪的缺陷隨即由人工局部找補。
再生混合料的碾壓在水泥初凝前完成，碾壓時壓路機重疊1/3
壓實流程:雙鋼輪壓路機靜壓一遍→單鋼輪壓路機高幅低頻強振壓實→雙鋼輪壓路機高頻低幅弱振壓實→視表皮干燥情況決定是否灑水 胎輪壓路機壓實。
工作縫處理:無論縱縫與橫縫均采用垂直的平接縫，所有接縫處都要去除未壓實的部分混合料，縱向接縫去除20cm以上，橫向接縫去除10cm 以上。
5.2.4 養護:每一段碾壓完成并經壓實度檢查合格后，應立即開始養生，養護采用自然養護，養生時間不少于5天。在養生期間的泡沫瀝青穩定再生層上，不可以開放交通在養生過程中及時檢測路面中的含水量，當再生基層含水量≤2%時，在攤鋪改性瀝青混合料上面層前，攤鋪0.8cm厚稀漿封層。
6. 結束語
通過冷再生技術在開元大道東段道路工程的改造施工中的應用，總結出冷再生有以下幾個方面的有點:
(1)降低成本:把舊路材料重復利用，可大大降低成本的40-50%，經濟效益顯著。
(2)不損壞路基:與傳統施工機械修復道路相比，冷再生施工均為一次性作業，很少損壞路基。
(3)施工周期較短:與其它施工相比，大大縮短了工期，降低了交通中斷時間。
(4)原路面標高變動不大:避免對沿線構筑物及周圍基礎設施的不良影像，尤其是標高受限制路段。
(5)綠色環保:既是廢舊材料再利用，又提高了舊路等級，減少了路面大修或維修改造的頻率，從而減少對空氣、環境的污染。
通過對冷再生技術的應用和大量試驗數據分析，雖然此項技術各項指標均符合有關要求，但還要繼續深入研究冷再生結構強度形成機理，隨著此項技術的不斷應用、總結和研討，針對不同結構類型的舊路面，研究出不同的再生方案，建立一個有規律的再生結構組成模型，相信此項技術在舊路改造中必將得到廣泛的應用。
參考文獻
[1] 《公路瀝青路面再生技術規范》 JTG F41-2008
[2] 《公路路面基層施工技術規范》 JTJ 034-2000
[3] 《公路瀝青路面施工技術規范》 JTG F40-2004
[文章編號]1619-2737(2010)05-13-099
[作者簡介]原曉燕(1969.5-)，女，河南省欒川縣人，洛陽一拖工程建設監理有限公司工程技術部經理，從2003年至今擔任項目總監，主要從事市政道路工程監理工作。
