高速公路改擴(kuò)建中泡沫瀝青冷再生基層的施工

張 玉 濤

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

高速公路改擴(kuò)建中泡沫瀝青冷再生基層的施工

張 玉 濤

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

泡沫瀝青冷再生技術(shù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益顯著。泡沫瀝青再生料實(shí)現(xiàn)了原路面銑刨料的循環(huán)利用，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，路用性能顯著。在高速公路改擴(kuò)建工程中，進(jìn)行泡沫瀝青冷再生基層的推廣和應(yīng)用，可使得路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度顯著改善，同時(shí)有效解決廢料造成的環(huán)境污染問(wèn)題。

泡沫瀝青，再生，施工，銑刨

我國(guó)的高速公路在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展中起到了關(guān)鍵的支撐作用，瀝青路面的交通量、重型及超限載車輛顯著增加，伴隨的是坑槽、裂縫、基層開(kāi)裂、水害松散等病害也明顯增多。這些都對(duì)行車安全和舒適產(chǎn)生了極大影響，為確保路面良好的通行能力，提高路面行駛質(zhì)量，采取合理的處治措施就尤為重要。

瀝青路面冷再生具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保價(jià)值，在法國(guó)、德國(guó)等歐洲國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。泡沫瀝青冷再生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了原路面銑刨料的再生使用，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，路用性能顯著。采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)對(duì)高速公路病害路段基層進(jìn)行處治，能有效克服半剛性基層的固有缺陷，建立柔性或半柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)體系，使得路面耐久性顯著提高，將原路面中的廢舊瀝青循環(huán)使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 概述

我國(guó)很多高速公路進(jìn)入大中修期，大量的路面銑刨舊料以及重新鋪筑瀝青混凝土路面所需的大量石料，會(huì)帶來(lái)很大的資源壓力。利用國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，使用泡沫瀝青對(duì)銑刨?gòu)U料進(jìn)行再生利用可以從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，能節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，在我國(guó)一些省市得到了推廣和應(yīng)用。

瀝青路面冷再生技術(shù)是將舊瀝青路面材料破碎后收集，按照一定比例與新料重新拌和，在常溫下與添加劑拌和后形成新混合料，作為一個(gè)路面結(jié)構(gòu)層使用，如圖1所示。目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的有添加水泥再生工藝、乳化瀝青(和水泥)再生工藝及泡沫瀝青(和水泥)再生工藝。

研究表明，冷再生技術(shù)可節(jié)約30%～40%的維修費(fèi)用。使用銑刨機(jī)進(jìn)行路面面層或深入基層作業(yè)后，形成的舊料中的石屑較多，極易出現(xiàn)瀝青含量不足或增加骨料后瀝青含量不足的情況，為保證石料較高的瀝青裹覆性，利用泡沫瀝青高粘度特性可顯著改善新料質(zhì)量。我國(guó)第一個(gè)大面積使用泡沫瀝青冷再生技術(shù)的是西潼高速(西安至潼關(guān))改擴(kuò)建工程，采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)形成了新路面的中上面層，實(shí)現(xiàn)了銑刨?gòu)U料的循環(huán)利用。該工程的改擴(kuò)建段全長(zhǎng)130.8 km，比傳統(tǒng)改擴(kuò)建技術(shù)節(jié)約成本2 500萬(wàn)元左右，有效解決路面裂縫和養(yǎng)護(hù)造價(jià)高、浪費(fèi)資源、污染環(huán)境等難題，還使得道路提前一年實(shí)現(xiàn)通行。

2 泡沫瀝青再生技術(shù)

泡沫瀝青冷再生技術(shù)是我國(guó)應(yīng)用較多的一種冷再生技術(shù)。該技術(shù)是在熱瀝青中注入一定量的常溫水，在水的汽化作用下瀝青迅速膨脹形成瀝青泡沫，表面積迅速增大，數(shù)秒后瀝青泡沫破裂。在路面施工中，散布于路面表層的瀝青泡沫相當(dāng)于砂漿，將路面空隙用粘有大量瀝青的細(xì)料進(jìn)行了有效填充，混合料壓實(shí)后具有穩(wěn)定的路用性能。

泡沫瀝青冷混合料與傳統(tǒng)技術(shù)相比，存儲(chǔ)時(shí)間有效延長(zhǎng)，混合料性能顯著提升，剪切強(qiáng)度、水敏感度等顯著降低。研究表明，泡沫瀝青再生層壓實(shí)后，其強(qiáng)度隨使用年限的增加而增大，路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度呈前期遞長(zhǎng)逐漸趨于平緩的趨勢(shì)。

泡沫瀝青再生技術(shù)主要是作為舊瀝青路面材料的功能性和結(jié)構(gòu)性維修使用，可用于各等級(jí)瀝青路面的大修、改擴(kuò)建工程，一般作為高速公路、一級(jí)公路和二級(jí)公路瀝青路面的下面層及基層使用，也可作為三級(jí)、四級(jí)公路瀝青路面的上面層使用。

在施工中，可分為就地冷再生和廠拌冷再生兩種。就地冷再生實(shí)現(xiàn)一次性完成，質(zhì)量控制較難，進(jìn)行基層修復(fù)難度較大。廠拌冷再生中，原材料質(zhì)量容易控制，對(duì)拌和與成型工藝均可實(shí)現(xiàn)有效控制，再生層施工前有充足的基層修復(fù)時(shí)間。

3 施工工藝

在某高速公路改擴(kuò)建工程中，選擇采用泡沫瀝青冷再生技術(shù)，將原路面銑刨后的廢料使用集中廠拌法再生作為路面基層使用。

在路面設(shè)計(jì)中，測(cè)量路面各結(jié)構(gòu)層厚度、密實(shí)度、面層、油層以下?lián)p壞深度檢查，合理設(shè)計(jì)再生厚度，如圖2所示。

先進(jìn)行舊瀝青路面的銑刨作業(yè)，銑刨深度和速度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。將收集好的銑刨舊料集中在拌合廠堆放。為避免舊料堆放出現(xiàn)結(jié)塊成團(tuán)，應(yīng)將堆高控制在2 m左右。為保證基層壓實(shí)度，下承層應(yīng)干燥整潔，其表面的石塊、垃圾等應(yīng)予以清除，還應(yīng)清除銑刨后的松動(dòng)料并處理破損基層。對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)高程復(fù)核，下承層標(biāo)高檢查，標(biāo)出導(dǎo)向線等。

3.1混合料生產(chǎn)

使用廠拌法進(jìn)行再生料生產(chǎn)(見(jiàn)圖3)，舊料中的超粒徑顆粒應(yīng)予以清除。為確保級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求，各組成材料比例通過(guò)精確計(jì)量系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。

使用供應(yīng)熱瀝青的瀝青儲(chǔ)罐或?yàn)r青罐車須具有良好的保溫性能。裝車時(shí)的熱瀝青溫度控制在160 ℃～170 ℃，應(yīng)禁止長(zhǎng)時(shí)間在180 ℃以上。為確保泡沫瀝青制備中的連續(xù)補(bǔ)水，拌合站須具有清潔穩(wěn)定的水供應(yīng)。水泥供應(yīng)應(yīng)充足，確保作業(yè)中的連續(xù)添加。

將瀝青罐車、水泵與拌合機(jī)相連進(jìn)行泡沫瀝青制備(見(jiàn)圖4)。在瀝青進(jìn)行正式發(fā)泡前，應(yīng)確保瀝青溫度在150 ℃以上，達(dá)不到溫度要求的不得使用。對(duì)拌合均勻的混合料進(jìn)行質(zhì)量檢查，重點(diǎn)進(jìn)行混合料含水量檢測(cè)以及瀝青裹覆均勻等檢查。

3.2運(yùn)輸

采用自卸汽車將達(dá)標(biāo)的混合料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攤鋪。運(yùn)輸能力應(yīng)略大于拌合和攤鋪能力，以確保鋪筑連續(xù)均勻不間斷。

選擇采用的汽車槽內(nèi)及車輛底部及兩側(cè)均應(yīng)清掃干凈。裝料時(shí)，前后移動(dòng)分3次裝料。在運(yùn)輸途中，車廂應(yīng)用篷布覆蓋并扣牢，以防止再生料的水分和溫度散失。運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，運(yùn)料車在攤鋪機(jī)前30 cm時(shí)空擋停車，由攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)，分兩次進(jìn)行卸料。

3.3攤鋪

泡沫瀝青再生料使用普通攤鋪機(jī)攤鋪即可，且熨平板不必預(yù)熱。

在再生基層施工中，高程控制使用鋼絲引導(dǎo)的方式，能有效保證路面厚度和基層平整度。在正式鋪攤前，對(duì)布料器、振動(dòng)梁、熨平板、厚度調(diào)節(jié)器等進(jìn)行檢查和調(diào)節(jié)，確保混合料初始密度和壓實(shí)度，以高頻低幅為宜。

攤鋪應(yīng)勻速、連續(xù)不間斷進(jìn)行，應(yīng)合理確定鋪攤機(jī)前進(jìn)速度。應(yīng)綜合考慮供料、運(yùn)輸、拌合影響因素合理確定。一般攤鋪速度控制為2 m/min～4 m/min。保持混合料在布料槽中的高度處于中軸部位以上。

松鋪系數(shù)通過(guò)試驗(yàn)段鋪筑后合理確定。在鋪攤過(guò)程中，應(yīng)設(shè)專人跟蹤厚度、橫坡度等指標(biāo)的檢測(cè)，及時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的離析等缺陷進(jìn)行修補(bǔ)和處治，對(duì)嚴(yán)重的離析應(yīng)鏟除重鋪。

施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫低于10 ℃時(shí)，或遇到陰雨天氣時(shí)，應(yīng)停止鋪攤作業(yè)。

3.4碾壓

采用膠輪壓路機(jī)、單鋼輪壓路機(jī)、雙鋼輪壓路機(jī)的組合碾壓(見(jiàn)圖5)，并根據(jù)材料情況確定是否灑水，穩(wěn)壓后人工清除接縫處多余材料。

在碾壓過(guò)程中，應(yīng)按照“低頻、高幅、低速”的原則合理確定碾壓遍數(shù)和速度，初壓速度控制在1.5 km/h～3 km/h，復(fù)壓和終壓速度控制在2 km/h～4 km/h。為確保碾壓效果，碾壓順序按“從低到高，從外到內(nèi)”的原則，碾壓輪跡應(yīng)重疊1/3輪。壓路機(jī)起步和剎車要平緩，禁止在新攤鋪面層上進(jìn)行的轉(zhuǎn)向、調(diào)頭操作，杜絕左右移動(dòng)。

在碾壓過(guò)程中，應(yīng)設(shè)置專人進(jìn)行碾壓效果檢測(cè)，對(duì)出現(xiàn)的過(guò)振等應(yīng)及時(shí)調(diào)整碾壓遍數(shù)。在使用膠輪壓路機(jī)時(shí)，應(yīng)關(guān)注混合料表面含水量，以便及時(shí)進(jìn)行水分補(bǔ)充。

3.5養(yǎng)生

對(duì)施工過(guò)程中產(chǎn)生的縱向接縫可采用端部挖除法進(jìn)行處理后壓實(shí)。檢測(cè)碾壓完畢后的基層壓實(shí)度，如圖6所示，確保壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行養(yǎng)生。

基層養(yǎng)生時(shí)間宜控制在7 d以上。要提前結(jié)束養(yǎng)生時(shí)，應(yīng)確保再生層的含水率不高于2%，或是能取出完整的再生層芯樣。

養(yǎng)生結(jié)束后，進(jìn)行粘層油噴灑后，進(jìn)入上覆的瀝青面層鋪筑工序。

4 結(jié)語(yǔ)

在泡沫瀝青再生料基層施工中，廠拌法拌合效果良好，可將超粒徑材料清除，有效確保再生料質(zhì)量，鋪攤工藝成熟，成型后的平整度和壓實(shí)度良好。

在我國(guó)高速公路建設(shè)中，進(jìn)行泡沫瀝青的推廣和應(yīng)用，再生層具有良好的路用性能，經(jīng)養(yǎng)生3 d左右能完整取出芯樣，劈裂強(qiáng)度等滿足要求。將其應(yīng)用于高等級(jí)公路維修，可使得路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度顯著改善。同時(shí)，能有效解決廢料造成的環(huán)境污染問(wèn)題，符合公路建設(shè)與環(huán)境保護(hù)并舉的要求。

[1] 杜 卿,孫 宏,蘭 錦.廠拌法泡沫瀝青冷再生基層施工技術(shù)與應(yīng)用[J].工程技術(shù)(全文版)，2016(10)：46-47.

[2] 王金勇,隋悅明,宋鵬飛.公路基層泡沫瀝青就地冷再生施工技術(shù)[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015(3)：127-129.

Foamedasphaltcold-regenerationbaseconstructioninhighwayexpansionandtransformation

ZhangYutao

(ShanxiJinzhongHighwayBridgeConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

Foamed asphalt cold-regeneration technology has great economic and environment protecting effects. Foamed asphalt regeneration material realizes the recycling utilization of original pavement milling materials. Furthermore, its various indicators meet demands with obvious highway performance. It will improve the pavement structure strength through applying and promoting foamed asphalt cold-regeneration based in highway expansion and transformation. As a result, it solves the waste material environment pollution problems.

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1009-6825(2017)29-0156-02

2017-08-07

張玉濤(1974- )，男，助理工程師

U416.217

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