淺談在普通公路中水泥就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用

張玉斌， 張 輝

(1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽合肥 230088; 2.公路交通節(jié)能與環(huán)保技術(shù)及裝備交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心，安徽合肥 230088)

淺談在普通公路中水泥就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用

張玉斌1，2， 張 輝1，2

(1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽合肥 230088; 2.公路交通節(jié)能與環(huán)保技術(shù)及裝備交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心，安徽合肥 230088)

交通建設(shè)在給社會(huì)帶來便利的同時(shí)，也消耗著大量的資源，并影響了部分生態(tài)環(huán)境，使得人們?cè)谂f路改造時(shí)更加重視舊路材料的再生利用，走綠色交通發(fā)展道路。結(jié)合工程實(shí)踐，總結(jié)水泥就地冷再生技術(shù)在普通公路中應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，以期給類似項(xiàng)目予以借鑒參考。

普通公路;水泥;就地冷再生

0 概述

改革開放近40年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，公路里程日益增大，越來越多的公路逐漸進(jìn)入大中修養(yǎng)護(hù)時(shí)期，我國(guó)道路工作的重心已從建設(shè)向建養(yǎng)并重轉(zhuǎn)移[1，2]。

如何做好公路大中修養(yǎng)護(hù)工作，早在2007年交通部就提出:交通發(fā)展面臨的資源和環(huán)境形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，要大力發(fā)展交通循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)再生資源回收利用，擴(kuò)大廢棄路面材料的回收利用等新技術(shù)[3]。由此可見，加強(qiáng)研究推廣路面再生應(yīng)用技術(shù)，是我國(guó)今后公路事業(yè)中一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。

水泥就地冷再生是指充分利用現(xiàn)有瀝青道路舊鋪層材料(面層與基層)，加入適當(dāng)?shù)乃啵匾獣r(shí)加入部分新骨料，在自然環(huán)境溫度下通過路面再生設(shè)備就地連續(xù)地完成材料的銑刨、破碎、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型，從而修筑出具有所需性能質(zhì)量的新基層的作業(yè)過程[4，5]。它可以避免使用傳統(tǒng)的道路維修方法而導(dǎo)致的路面巨大的廢棄量，對(duì)環(huán)境造成污染，可以避免由于大量新材料的開采，造成資源減少和環(huán)境的破壞，是一種符合綠色交通、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念的筑路技術(shù)。

水泥就地冷再生相對(duì)于傳統(tǒng)挖除重鋪的工藝，有如下優(yōu)勢(shì)。

(1)投資成本低

水泥就地冷再生由于全部利用了舊的鋪層材料，從而減少了道路維修或改造時(shí)舊鋪層材料的挖起運(yùn)輸、廢置和新材料的購(gòu)置，從而導(dǎo)致成本大幅度下降，可以降低成本20%～50%。

(2)快速、影響小

水泥就地冷再生機(jī)械施工一次性可以完成銑刨、破碎、添加、拌和及攤鋪，從而簡(jiǎn)化了施工程序，縮短施工工期。此外，水泥就地冷再生施工是大型機(jī)械，密集施工，整個(gè)冷再生機(jī)械組合可以處于同一條車道內(nèi)，不影響另一條車道車輛通行，可進(jìn)行開放式施工，特別適用于交通量較大或路寬較窄情況下的道路施工。

(3)均勻可靠

水泥就地冷再生可以根據(jù)不同道路舊鋪層材料的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，配比相對(duì)準(zhǔn)確，可以保證再生材料的質(zhì)量，形成均勻的結(jié)構(gòu)層，保證了施工后道路的使用年限。

(4)節(jié)能環(huán)保

使用傳統(tǒng)的道路維修方法，瀝青路面廢棄量十分巨大，對(duì)環(huán)境造成污染，大量新材料的開采，也會(huì)造成資源減少和環(huán)境的破壞。采用水泥就地冷再生技術(shù)則可較好地避免上述問題。

筆者通過S346安豐至隱賢段路面改善工程中的工程實(shí)踐，總結(jié)了舊路結(jié)構(gòu)層水泥就地冷再生的經(jīng)驗(yàn)，以期該技術(shù)能夠在其它公路大中修項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用，以提高工程質(zhì)量，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。

2 舊路狀況及改造方案

S346是連接G206、S203和S244重要的干線公路，安豐至隱賢段是S346中的一段，項(xiàng)目路段自2007年建成通車以來，車流量較大且有重載車輛行駛。公路管理部門每年都會(huì)根據(jù)病害情況進(jìn)行日常的常規(guī)養(yǎng)護(hù)，但未進(jìn)行過路面大中修。

該項(xiàng)目的原路面結(jié)構(gòu)形式為:5 cmAM-16中粒式瀝青碎石面層，20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層，20 cm級(jí)配碎石底基層。路基寬度為8.5 m，行車道寬度為6.5 m，兩側(cè)土路肩寬度各1 m。

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與檢測(cè)，項(xiàng)目全線的主要病害類型有龜裂、塊狀裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、坑槽、松散、沉陷等。其中路面實(shí)測(cè)彎沉代表值位于74.3～156.5(0.01 mm)之間，強(qiáng)度評(píng)定均為差或次;從取芯資料可看出，面層厚度3.1～7.1 cm，基層取芯基本不完整，呈碎裂狀態(tài);路面破損狀況PCI值平均為38%，評(píng)定等級(jí)為差。

一般來說，路面情況比較差的瀝青路面，或等級(jí)較低道路，采用水泥就地冷再生工藝。根據(jù)道路現(xiàn)狀和交通量情況，全線路面的改造方案為:對(duì)老路舊瀝青面層和水穩(wěn)基層進(jìn)行就地冷再生處理，處理厚度約為20 cm，然后再新鋪18 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層和26 cm厚水泥混凝土面層。

3 配合比設(shè)計(jì)

在正式施工之前，項(xiàng)目組選擇一段試驗(yàn)路對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行銑刨，然后對(duì)銑刨料進(jìn)行篩分試驗(yàn)[6，7]，篩分結(jié)果見表1所示。

表1 S346舊路銑刨材料篩分試驗(yàn)結(jié)果

考慮舊路銑刨材料普遍偏細(xì)，配比試驗(yàn)采用摻配15%的1～3 cm的碎石，1～3 cm碎石級(jí)配見表2所示，調(diào)整后的級(jí)配見表3所示。

表2 1～3 cm碎石級(jí)配

表3 調(diào)整后的再生材料級(jí)配

該項(xiàng)目水泥采用等級(jí)32.5 MPa的普通硅酸鹽水泥，初凝時(shí)間3 h以上，終凝時(shí)間6 h以上。通過多次試驗(yàn)[8]，確定冷再生材料的水泥劑量為4.5%，再生混合料的最大干密度為2.21 g/cm3，最佳含水量為5.4%，7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為2.2 MPa。

4 工藝控制

該項(xiàng)目中水泥就地冷再生采用主要設(shè)備有:就地冷再生機(jī)、平地機(jī)、22 t振動(dòng)壓路機(jī)、32 t膠輪壓路機(jī)、灑水車等。以下為就地水泥冷再生的工藝流程[9.10]。

4.1 準(zhǔn)備工作

在施工前，應(yīng)先進(jìn)行封閉交通、施工放樣和原道路清掃等工作。作為就地冷再生施工的半幅，設(shè)置導(dǎo)向牌并沿路中線放置隔離墩，拉上警戒彩條圍擋，管制交通。每20 m設(shè)中心樁和邊樁，對(duì)原地面進(jìn)行復(fù)測(cè)，以便檢測(cè)銑刨深度。提前準(zhǔn)備好水泥、碎石等材料，機(jī)械到位。

4.2 擺放和攤鋪新材料

人工擺放和攤鋪水泥，應(yīng)根據(jù)水泥劑量，計(jì)算每平方米水泥穩(wěn)定層需要的水泥用量，確定水泥擺放的縱橫間距。將新加料均勻地?cái)備佋谂f路面上，按每1 000 m2核查新加料質(zhì)量是否均勻。

4.3 就地冷再生機(jī)銑刨

(1)冷再生機(jī)行進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)路面損壞狀況和再生深度進(jìn)行調(diào)整，一般為5～8 m/min，使得銑刨后料的級(jí)配波動(dòng)范圍不大。網(wǎng)裂嚴(yán)重地段應(yīng)采用較慢速度。

(2)再生機(jī)后應(yīng)有專人跟隨，隨時(shí)檢查再生深度、水泥含量和含水量，并配合再生機(jī)操作員進(jìn)行調(diào)整。

(3)若進(jìn)行多刀施工，應(yīng)時(shí)刻注意搭接寬度，保證搭接寬度。

(4)再生機(jī)后宜安排4～5人處理邊線，清理混合料中的雜質(zhì)和每刀起始位置的余料，以防止影響縱向接縫、橫向接縫、平整度和再生材料的密實(shí)性。

(5)每次再生長(zhǎng)度以保證后續(xù)作業(yè)能正常進(jìn)行為宜，再生長(zhǎng)度盡可能長(zhǎng)些，以減少橫向接縫。

4.4 整平穩(wěn)壓

(1)在再生機(jī)后應(yīng)緊跟一臺(tái)輕型鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行初壓。

(2)在完成一個(gè)作業(yè)段的再生和初壓后，應(yīng)立即用平地機(jī)整形。在直線段，平地機(jī)由兩側(cè)向路中心進(jìn)行刮平;在平曲線段，平地機(jī)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行刮平。

(3)整平后用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行穩(wěn)壓， 其后用振動(dòng)式壓路機(jī)采用高振幅低頻率，從邊緣向中間錯(cuò)輪碾壓3～4遍。

(4)碾壓過程中，如有“彈簧”、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)翻開重新拌和(加適量的水泥)或用其它方法處理，使其達(dá)到質(zhì)量要求。

4.5 養(yǎng)生

(1)碾壓完成并檢驗(yàn)合格后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為7 d ，養(yǎng)護(hù)期間冷再生水穩(wěn)基層表面要保持一定濕度。

(2)養(yǎng)生期間嚴(yán)格控制交通， 不得有任何車輛特別是重型車輛在上面行駛， 如不能斷開交通必須控制小型車車速不超過30 km/ h。

5 結(jié)語

(1)根據(jù)第三方檢測(cè)結(jié)果，該項(xiàng)目水泥就地冷再生底基層厚度、芯樣完整性、寬度、平整度等項(xiàng)目均滿足規(guī)范或設(shè)計(jì)要求;

(2)根據(jù)估算，20 cm厚就地冷再生材料約27元/m2，20 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層約55元/m2，經(jīng)濟(jì)成本節(jié)約超過1倍;

(3)節(jié)約了大量的礦石資源，減少了建筑垃圾的排放，減少了臨時(shí)用地，保護(hù)了環(huán)境。

[1] 范春嬌.瀝青路面就地冷再生技術(shù)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2008.

[2] 吳旭.水泥穩(wěn)定就地冷再生基層技術(shù)的應(yīng)用研究[D].沈陽:沈陽建筑大學(xué)，2013.

[3] 王勇.瀝青路面全深式就地冷再生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)性研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

[4] 尚同羊，馬慶偉，彌海晨.水泥穩(wěn)定就地冷再生結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2014(5) 78-82.

[5] 吳振亞，武和平.水泥基層就地冷再生施工工藝與經(jīng)濟(jì)效益分析[J].公路工程，2011(4):166-168.

[6] JTG D50-2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7] JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[8] 黃堅(jiān).全深式就地冷再生基層混合料配合比設(shè)計(jì)[J].湖南交通科技，2011(3):18-19，147.

[9] 王海風(fēng).水泥全深式就地冷再生底基層施工的控制要點(diǎn)[J].山西建筑，2013(1):198-199.

[10] 李國(guó)慶.水泥就地冷再生施工工藝探討[J].科技資訊，2012(3): 78，80.

U418.8

B

1009-7716(2015)11-0048-02

2015-04-15

張玉斌(1978-)，男，安徽肥東人，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事道路、橋梁設(shè)計(jì)與研究工作。