水泥就地冷再生工藝在城市主干道路基的應用及優勢

■余曉皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州350011）

水泥就地冷再生工藝在城市主干道路基的應用及優勢

■余曉皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州350011）

本文結合福州市三環路黃山至螺洲段路面整治提升改造工程試驗段的實例介紹了就地冷再生的基本原理和施工工藝。得出了就地冷再生工藝在施工中的幾點優勢。為同類工程實施提供參考。

就地冷再生設備的選擇施工工藝質量控制

0 前言

在城市道路大修或改建工程中，推廣使用路面再生技術是符合建設資源節約型、環境友好型社會的要求。通過路面再生，不僅可以節約大量筑路材料，降低工程造價，而且可以避免環境污染。目前福州市內許多道路，特別是三環路通車以來由于路基出現較為嚴重的不均勻沉降，路面產生了不同程度的沉陷、裂縫、坑槽、松散等病害，為避免大開挖，降低施工對周邊居民和環境的影響，縮短施工工期，在三環路改造工程中應用了水泥就地冷再生技術。

1 水泥就地冷再生技術

1.1 基本原理

采用專用的就地冷再生設備，對瀝青路面進行現場冷銑刨，破碎和篩分（必要時），摻入一定數量的新集料，再生結合水泥、水，經過常溫拌合、攤鋪、碾壓等工序，一次性實現瀝青路面再生。該技術包括瀝青層就地冷再生和全深式就地冷再生兩種方式。僅對瀝青層進行的就地冷再生稱為瀝青層就地冷再生；再生層既包括瀝青材料又包括非瀝青材料層的，稱為全深式就地冷再生。

1.2 工藝流程

水泥就地冷再生的工藝流程為：封閉交通→施工放樣→準備原道路→添加新料→冷再生機組就位→擺放和撒布水泥→冷再生機銑刨與拌和→整形碾壓→接縫和調頭處的處理→養生。

1.3 優勢與不足

1.3.1 主要優點

（1）簡化施工工序，縮短施工工期

通過機械化施工，可以對舊路面混合料進行充分的再生利用，減少了搬運廢料過程和廢料堆放場地占用問題，不需要對舊路進行挖除和回填處理，簡化了施工過程。通過銑刨、破碎、添加新料、拌合和攤鋪連續不間斷的施工，縮短了工期，同時提高了機械化程度，與傳統的挖除新建對比，大大提高了工作效率。

（2）節約資源，保護環境

通過100%的利用舊路材料，大大減少了新材料的使用，節約了資源。冷再生充分利用了舊路資源，減少了廢料外運及堆放占地問題，減少了對環境的污染和破壞。同時，冷再生也避免了高溫對環境的影響和對作業人員的傷害，減少了粉塵的污染，有效地保護了環境。

1.3.2 主要缺點

水泥就地冷再生質量不如集中廠拌可靠，舊路面材料狀況，級配情況對再生路面影響較大。水泥就地冷再生經驗不是很豐富，并且穩定性較差，需要加鋪瀝青面層。

2 工程實例

2.1 工程概況

福州市南三環路黃山至螺洲橋段路面整改提升改造試驗段工程（K6+280～K10+140,福峽高架橋除外，共2.86km）為城市快速路，雙向六車道，設計車速80km/h。本工程包括兩段中修和三段大修，根據設計文件要求，為滿足福州三環路II期螺洲到黃山段路面的處治要求，并達到節約資源的目的，需按照以下工序對大修段進行結構維修處治：⑴現場舊路面銑刨一定厚度的瀝青面層材料至拌和站，單獨堆放；⑵在銑刨面上添加改善級配的新骨料及水泥，用就地冷再生機車形成25cm的再生結構層；⑶后場添加一定比例的新料改善瀝青面層銑刨料級配，拌合形成泡沫瀝青混合料；⑷待水泥就地冷再生基層養生完畢后，拌合好的泡沫瀝青混合料運至前場，鋪筑12cm泡沫瀝青冷再生基層；⑸泡沫瀝青基層養生期結束后，實施封層、粘層并加鋪8cm AC-25與4cmSMA-13瀝青混凝土面層。

2.2 施工準備

2.2.1 設備選用

設備組成包括：就地冷再生機（維特根W2000）、平地機、20t鋼輪壓路機、26t鋼輪壓路機、26t輪胎壓路機、數臺水車。

（1）冷再生機

應根據道路的級別、病害類型和再生厚度等選擇適當的冷再生機，選擇時可依據發動機輸出功率、銑刨深度和作業寬度等關鍵參數（見表1）。

表1 維特根冷再生機主要技術參數

考慮到本工程采用的交通導改方案為封閉四分之一幅及兩個3.75m寬的車道，水泥就地冷再生結構層厚度25cm，故選用維特根WR2000XL冷再生機。

（2）壓路機

根據試驗段施工，選擇20t鋼輪壓路機、26t鋼輪壓路機、26t輪胎壓路機。

2.2.2 封閉交通

開始準備原路面時，對施工作業面完全封閉交通，本工程采用1.2m高水馬進行密圍，并在各路口設置警示牌，提醒司機及行人。

2.2.3 施工放樣

在再生施工之前，應在道路的兩側放置一系列的標樁作為基線，標樁的間距曲線距離不應超過20m，直線距離不應超過40m。

2.2.4 準備原道路

清除原道路表面的石塊、垃圾、雜草等雜物和積水，并清理邊線。

2.2.5 水泥添加方式的選擇

⑴將袋裝水泥均勻撒布，這種方式簡單易行，但效率較低并受刮風影響，對水泥添加劑量有一定影響。

⑵水泥稀漿攪拌輸送車，這種方式可以充分保證水泥添加劑量的準確性和混合料拌合的均勻性，同時不受刮風影響，但需要購置或租賃水泥稀漿攪拌輸送車，提高了施工成本。

⑶水泥撒布車，這種方式介于（1）和（2）之間，同時兼備了兩者的優缺點。

考慮到本工程需要保證交通通行，且需要處理基層僅大修段的第一、第二、第三車道，施工作業面連續性較差，所以選擇人工撒布水泥。

2.3 施工過程

通過試驗段的施工總結，水泥初凝時間、終凝時間以及各道工序的銜接，確定施工最佳長度為130～150m。

2.3.1 添加集料與水泥

（1）攤鋪碎石

新加料裝車時，應控制每車料的數量基本相等。根據每車料的質量或體積，計算每車料的堆放距離。卸料距離應嚴格掌握，避免有的路段料不夠或過多。將新加料均勻地撒布在舊路面上，并檢查新加料撒布是否均勻。本工程根據質控方取樣篩分結果添加10～20mm單檔集料碎石，添加量為78.2kg/m2攤鋪厚度為5.5cm。采用平地機攤鋪碎石（圖1），輔以專人跟蹤檢測攤鋪厚度，確保碎石攤鋪均勻（見圖1）。

圖1 平地機攤鋪碎石

（2）撒布水泥

根據每一平方米水泥穩定層需要的水泥用量計算出水泥擺放的縱橫間距，在碎石面上做好安放標記。將水泥均勻攤開，并注意使每袋水泥的撒布面積相等。水泥撒布完后，表面應沒有空白位置，也沒有水泥過分集中的地點。人工撒布水泥，實際采用的水泥劑量應比室內試驗確定的劑量多0.5%～1%。本工程通過試驗段的施工，根據經驗安排3名人員在攤鋪好的碎石上提早畫好白灰網格，計算好每包水泥撒布的面積，確定白灰網格的尺寸。水泥添加量為21kg/m2，一袋水泥為50kg，所以一袋水泥可以攤鋪2.38㎡（見圖2、圖3）。

圖2 劃灰格

圖3 人工攤鋪

2.3.2 設備機組就位

使用推桿連接再生機組，并連接所有與再生機相連的管道。冷再生機推動水罐車在原路面上行進。冷再生機行進速度6m/min，網裂嚴重地段應降低再生機組行進速度，提高銑刨轉子轉速。再生機后配備有專人跟隨，隨時檢查再生深度、水泥含量和含水量，并配合再生機操作員進行調整。施工中再生深度的檢查以相鄰已經再生或原路面為標準，用鋼釬刺入土中，測量其刺入深度，看其深度是否合格。再生機后宜安排4～5人處理邊線和清理混合料中的雜質以及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性。每段再生結束后，應檢查銑刨轂的刀架、刀頭，發現損壞立即更換。本工程采用維特根WR2000XL型再生機一刀工作寬度為2m，第一、第二車道寬度需4刀完成(見圖4)。單刀（2m寬度）再生至一個作業長度終點后，應將再生機和水車倒至施工起點，進行第二刀施工，直至完成作業面的施工。通過幾個分段施工數據分析，130～150m為最佳施工長度，可以保證碾壓完成不超出水泥初凝時間，保證施工質量。

圖4 再生機施工

2.3.3 碾壓整形

（1）初壓

本工程使用輪胎式再生機，因此在整形之前必須首先壓實輪跡間松散的材料。在再生機后應緊跟一臺輕型噸鋼輪振動壓路機緊跟再生機組高幅低頻初壓1～2遍，初壓時混合料的含水率應比最佳含水率大1%～2%。鋼輪壓路機的工作速度不得超過3km/h（見圖5）。

圖5 初壓

（2）整形

在至少兩刀初壓完成后，應立即用平地機整形。在直線段，平地機由兩側向路中心進行刮平；在平曲線段，平地機由內側向外側進行刮平。在整形過程中，嚴禁任何車輛通行，并保持無明顯的粗細集料離析現象（見圖6）。

圖6 平地機整形

（3）復壓與終壓

整形后，當混合料的含水量為最佳含水量附近時，應立即用重型單鋼輪壓路機先以高幅低頻振動后以低幅高頻振動壓實。一般需碾壓3～4遍。然后用膠輪壓路機碾壓3～4遍，達到要求壓實度，并保證表面基本平整；最后用輪胎壓路機收面。水泥穩定就地冷再生層，宜在水泥初凝前并應在試驗確定的延遲時間內完成碾壓，并達到要求的密實度，同時沒有明顯的輪跡。本工程采用的碾壓方式通過試驗段確定，首先使用平地機找平一遍，緊接著采用20t單鋼輪壓路機靜壓2遍，然后26t單鋼輪與膠輪壓路機組合式碾壓6遍，最后用膠輪壓路機收面完成碾壓，經監控方檢測，壓實度滿足設計要求（95%以上）。詳見表2。

表2 壓實度檢驗記錄

2.3.4 養生

水泥就地冷再生層宜采用覆蓋進行養生，養生7d后鋪筑上層混合料。每一段碾壓完成并經壓實度檢查合格后，應立即開始養生。養生結束后，必須將覆蓋物清除干凈。也可用灑水車經常灑水進行養生。本工程施工養護使用寬度8m的薄膜覆蓋，養護段整潔、密閉性更好，操作速度快且薄膜能多次利用，更加經濟實用（見圖7）。

圖7 薄膜覆蓋養生

3 水泥就地冷再生的質量控制

3.1 混合料含水量控制

施工過程必須保證混合料含水量接近最佳含水量，這樣才能保證冷再生基層的壓實度和強度，保證施工質量。因此施工過程必須根據試驗數據確定最佳含水量，本工程施工過程含水量由質控方進行跟蹤檢測，根據天氣情況及時調整混合料含水量，確保碾壓質量。

3.2 施工時間控制

為保證在水泥初凝前完成基層施工，必須嚴格控制施工時間。因為本工程的機械設備配備情況，人員配合熟練度以及作業面等因素的影響，通過幾個分段施工情況總結，最佳施工長度選擇130～150m。可以保證在水泥初凝前完成碾壓，確保施工質量。

3.3 接縫控制

（1）縱向接縫的處理

一般重疊寬度為100～150mm。路面材料越厚，材料粒度越粗，重疊量越大。相鄰兩次作業間隔12h以上時，重疊量應增加。縱向接縫的位置應盡量避開慢行、重型車輛的輪跡。

（2）橫向接縫的處理

應對所形成的橫向接縫認真處理，施工中應盡量減少停機現象。停機超過水泥初凝時間，再生機再次施工時，必須將整個再生機后退至再生過的路段1.5m的距離，并重新撒布水泥。

（3）調頭處的處理

如機械必須到已壓成的水泥穩定就地冷再生層上調頭，應采取措施保護調頭作業段。一般可在準備用于調頭的約8～10m長的穩定土上，先覆蓋一張厚塑料布或油氈紙，然后鋪上約10cm厚的土、砂或砂礫。

3.4 拌合控制

冷再生機破碎拌合過程中，轉子速度和行進速度直接關系到拌合的均勻程度，影響冷再生質量。因此施工過程中，冷再生機應嚴格按照試驗段確定的轉子速度和行進速度控制施工。

4 社會環境效益分析及總結

通過福州南三環路黃山至螺洲段路面整治提升改造工程試驗段的施工，得出以下結論：

⑴工期顯著縮短，減小對交通的影響。冷再生機的機械化程度高，使得施工工期大大縮短。

⑵可大大節約原材料的使用。采用水泥就地冷再生工藝，將銑刨的廢舊瀝青面層材料與基層材料共同充當新建基層的混合料，因此減少了碎石的用量。

⑶可減少對生態環境破壞。采用水泥就地冷再生工藝，充分利用了舊路結構層減少了新料的使用，減少了舊路的丟棄丟放問題，從而大大地降低了對自然環境的污染。

綜上所述，推廣水泥就地冷再生工藝，具有非常重大的社會效益和環境效益。

[1]JTG F41-2008,公路瀝青路面再生技術規范[S].

[2]JTJ 034-2000,公路路面基層施工技術規范[S].