HIR技術在侯平高速公路養護中的應用

劉郁貞，常愛國,楊健民

（1.山西交通職業技術學院，山西 太原 030032；2.山西省交通科學研究院，山西 太原 030006；3.重慶交通大學,重慶 400074）

1 HIR技術的機組構成和施工工藝

瀝青路面就地熱再生技術（Hot In-Place Recycling，HIR）是用于瀝青路面表面病害進行修復的路面養護技術，主要針對路面上面層車轍、表面龜裂等常見病害并進行修復，舊料可以100%回收利用，與傳統的路面養護相比，經濟效益和社會效益顯著[1-4]。

可修復路面病害主要是裂縫類、變形類和表面損壞情況。a）裂縫類包括橫向裂縫、縱向裂縫、網狀裂縫和反射裂縫，裂縫嚴重時尤其是反射裂縫需要在施工前對裂縫進行修補；b）變形類病害主要有車轍、波浪、沉陷和推移等不嚴重的病害，變形類病害嚴重時需要進行預銑刨處理；c）表面損壞主要有松散、坑槽、磨損、露骨、泛油和脫皮等輕微病害，松散類病害的深度超過再生施工深度時需在施工前對病害進行補挖。

下面就該技術的機組組成情況進行簡單介紹。本段養護施工使用熱風循環加熱方式的遼寧鞍山森遠再生機組，加熱機組構成如圖1所示。加熱機組構成為2～3臺加熱機、1臺銑刨機、1臺復拌機。其他相關施工機械包括攤鋪機、瀝青混合料運輸車、小型銑刨機、壓路機等設備[2-5]。

圖1 就地熱再生機組組成

具體的施工環節為：加熱機組將原路面加熱到180℃左右，加熱銑刨機將規定再生深度范圍的材料加熱并銑刨成堆，在自卸車將新料加入到加熱復拌機料斗后，復拌機按照試驗新料添加比例進行添加，并將新舊混合料拌和均勻后添加到攤鋪機料斗中，攤鋪機組按照規定方法進行攤鋪碾壓完成再生施工。

施工工藝流程見圖2所示。

2 HIR關鍵技術

以下從HIR關鍵技術的新添混合料配比設計和添加量的確定、加熱溫度的控制和再生現場的檢測檢驗3個環節進行介紹[6]。

a）新添混合料的配比是通過舊路面材料取樣和試驗并進行評價，對原材料的混合料級配、瀝青性能及含量進行檢測，具體取樣試驗方法按照再生相關規范進行；然后根據原材料的評價來確定新添混合料的配比、新混合料添加量和添加劑的添加比例等指標；最后檢測再生后材料的性能，通過室內預估和現場材料的試驗檢測來確定再生材料的性能，對后期的施工指標進行動態的調整，保證施工的質量。

圖2 HIR施工流程圖

再生后試驗路的檢測項目主要有：再生材料的技術指標、混合料配比、穩定度、流值、凍融劈裂強度等。檢測其是否滿足設計和相關規范的要求。

b）施工過程中溫度控制是保證再生后路面性能的關鍵。在施工過程中要保證加熱機的加熱溫度、新混合料到場的溫度、新舊混合料拌和后的溫度以及攤鋪溫度符合規范要求。

加熱機組的溫度控制要求：一般將混合料的加熱溫度控制在170～180℃，攤鋪溫度在120～135℃之間，碾壓溫度在100～120℃之間[7]。再生機組的加熱是燃燒汽油加熱循環氣體對路面的直接加熱來實現的，它通過機組行走速度和人工的溫度測控來進行調節的。

在不同的環境條件下（包括路面周圍的溫度環境和路面病害情況等），為使施工溫度符合要求，施工作業的速度應對應進行調節。作業速度直接影響原路面的加熱時間，加熱時間來控制材料的加熱溫度。

作業過程中隨時跟蹤各個作業環節的溫度是否達到要求，主要包括加熱后路面的溫度、銑刨面的溫度、銑刨后料堆的溫度、復拌后材料的溫度和作業攤鋪碾壓溫度等。以便現場技術人員及時進行指導施工，從源頭上保證施工的質量。

c）現場檢測試驗方法按照《公路路基路面現場測試規程》進行，主要檢測路面摩擦系數、構造深度、滲水系數、路面平整度和壓實度等指標。

3 原路面基本狀況

侯平高速公路運城段于2001年建成通車，雙向四車道，設計時速80 km/h。路面結構層為：上面層4 cmAC-13I細粒式瀝青混凝土，中面層5 cm AC-20I中粒式瀝青混凝土，下面層6 cm AC-25I粗粒式瀝青混凝土。營運12年來交通流量大，重載車輛多，造成了路面車轍、裂縫、坑槽等常見病害較為嚴重。在2008—2010對該路段進行了1 cm厚的微表處養護，對龜裂、網裂等嚴重地段進行了銑刨重鋪施工，但在車載的反復作用下病害仍然較為嚴重。經路面病害調查分析，行車道部分的裂縫較多，主要原因是在常年重載交通作用下，路面承載力不足導致的；龜裂病害主要出現在行車道輪跡帶處，主要原因是瀝青老化引起的疲勞損傷所致。因此決定對該路段采用瀝青路面就地熱再生技術進行處治。新料添加比例經過試驗確定為12%。

4 施工過程中的溫度控制

在施工一天中的氣溫會隨著時間不斷變化，太陽光照射路面會引起路面內一定深度范圍內的溫度升降，導致施工溫度環境的變化，因此要根據不同的溫度變化對機群的作業速度進行適當的調整才能保證施工快速和施工的質量[8]。本文采取了一天當中30℃、40℃、50℃3個溫度條件下的作業速度，每個溫度條件下隨機選取兩個樁號測量其作業速度，并將結果列于表1中。

表1 3種溫度環境下的作業速度

圖3列出了在這3種溫度條件下3臺加熱機加熱過后路面的溫度（使用紅外溫槍測定）。每個樁號測量5個點，實際發現在這3種環境溫度下的作業速度都滿足再生規范要求[6]。

圖3 3種溫度下3臺加熱機加熱后路面溫度曲線

對應樁號的銑刨溫度數據列于表2。

表2 銑刨后銑刨面的溫度 ℃

對應樁號復拌后的混合料溫度列于表3。

表3 復拌后混合料溫度 ℃

對應樁號攤鋪前混合料溫度列于表4。

表4 攤鋪前混合料溫度 ℃

通過對施工過程中的溫度控制和再生后路面各個指標的試驗質量檢測，都符合規范的要求。

5 結論

施工后經過1年時間的使用，路面使用狀況良好，沒有出現新的病害，說明瀝青路面就地熱再生技術這種快速的路面修復技術在施工后整體平整度良好且施工成本較低；熱風循環加熱方式對環境污染較其他加熱方式小，其在大面積處治路面病害中作業速度快，經過現場的數據統計，作業速度可以達到2～6 m/s；并且其施工只占用1個車道，作業完成溫度達到要求后即可開放交通，所以對交通的影響小；就地熱再生技術在瀝青路面養護中正在不斷地擴大推廣應用。