舊瀝青路面就地冷再生施工工藝在公路改造中的應用

陸克號

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

近年來，隨著我國公路維修量的增大，舊瀝青廢棄量急劇增加，基于節能環保、減少成本等諸多要求，利用瀝青再生技術進行公路維修養護成為了一大熱點，舊瀝青路面就地冷再生技術由此逐漸發展完善，其無論是經濟效益，亦或是社會、環境效益均表現良好，具有極大的推廣價值。

1 舊瀝青路面再生技術的應用現狀

瀝青路面設計壽命為15～20年，我國在20世紀90年代陸續建成的高速公路已經步入了大、中修期，每年瀝青路面翻修后，舊瀝青廢棄量十分巨大。在此背景下，瀝青再生利用技術開始得到廣泛重視，《交通運輸部關于加快推進公路路面材料循環利用工作的指導意見》(交公路發[2012]489號)文件指出到2020年，路面舊料循環利用率要達到95%以上。

無論是從保護環境、節約資源的角度出發，還是從降低公路維護養護施工成本方面來看，舊瀝青路面再生技術的應用均具有現實的優勢，尤其是隨著國家節能環保戰略的推廣實施，瀝青路面再生技術會得到更大的發展空間。

2 公路改造中舊瀝青路面就地冷再生技術的選用分析

2.1 不同舊瀝青路面再生技術的適用范圍

從我國瀝青路面再生技術的類型來看，可分為熱/冷再生，也可分為現場/廠拌再生，現主要就針對廠拌熱再生、現場熱再生以及現場冷再生、廠拌冷再生的適用范圍進行分析(見表1)，在公路改造中應根據舊瀝青路面實際情況合理選擇再生技術。

2.2 就地冷再生技術原理與選用

2.2.1 技術原理

現場冷再生法，主要是利用再生機械(銑刨機)對舊瀝青路面進行銑刨、翻挖、破碎，并根據設計要求摻入定量的骨料、穩定劑(水泥、泡沫瀝青和乳化瀝青等)和適量的水，原地拌合、碾壓成型?，F場冷再生技術優點可歸納如下：

(1)施工簡單，無需考慮舊料運輸、棄置問題；

(2)利用舊路面和基層材料，大大減少了新材料的用量，節約了資源，工程費用降低；

(3)可增強基層承載力，提升路面等級；

(4)可一次完成全部工序，生產效率高、工期短；

(5)施工不受特殊氣候條件影響；

(6)無需加熱瀝青，減少環境污染；

(7)再生后只需加鋪薄的罩面，即可恢復路面強度。

表1 四種瀝青路面再生施工技術適用性能表

備注：★表示適用；
①要求表面層厚度≤40 mm；
②要求車轍只出現在路面上40～50 mm處；
③可能需加入一定瀝青材料替換原有路面材料，否則維修只起到暫時效果；
④可用于上表面層以下結構層產生的車轍；
⑤需加入新集料；
⑥若土基潮濕、軟弱，可加入適量的化學穩定劑；
⑦裂縫僅限于路表面層；
⑧病害若是路基引起，此維修方法只能起到暫時作用

2.2.2 技術選用

根據前述分析可知，不同的瀝青路面再生技術適用情況不同，在公路改造時，需根據舊瀝青路面實際破壞情況合理選用冷再生技術：

(1)受限于瀝青路面現場冷再生質量，冷再生技術多用于各類低等級公路瀝青路面、高等級公路瀝青路面基層；

(2)可用于路面標高無限制的道路，如：一般公路、等外公路、少數城市道路以及如料場、停車場等場地的維修改造；

(3)可用于原有路面的車轍(>5 cm)、荷載型龜裂與縱向裂縫、非荷載型塊狀與橫向裂縫等修復施工。

3 公路改造中舊瀝青路面就地冷再生施工技術

3.1 瀝青路面就地冷再生施工工藝流程

圖1 瀝青路面典型就地冷再生施工工藝流程圖

由瀝青路面典型就地冷再生施工工藝流程圖(圖1)可知，公路改造前需做好舊路面的調查工作，確定路面病害、舊路瀝青層厚度、基層材料、基層厚度等，客觀評價舊瀝青路面使用性能，明確就地冷再生施工工藝的適用性，并做好就地冷再生結構設計、新加材料選擇，規范落實各道工序，切實保證公路改造質量滿足要求。

3.2 瀝青路面就地冷再生施工技術方法

根據實踐經驗總結分析可知，瀝青路面就地冷再生可采用多種穩定材料，不同穩定材料施工主要區別為材料摻入的方法不同。

3.2.1 水泥(石灰)冷再生

瀝青路面就地冷再生施工中，水泥(石灰)的摻入法分為兩種：

(1)在舊路面刨銑前，在路面上均勻撒布水泥(石灰)，然后通過再生機實現其與舊路面材料的充分拌合；

(2)以專用的攪拌輸送車將水泥(石灰)稀漿送至再生機拌合罩殼中，有效控制摻入材料用量。

此兩種方法可根據實際情況選用，其再生層主要用作下面層或基層。

3.2.2 泡沫瀝青冷再生

采用泡沫瀝青進行就地冷再生施工時，再生機對舊路面進行洗刨，泡沫瀝青由再生機上的泡沫瀝青輸送、噴灑系統輸送至拌合罩殼中(見圖2)。由于泡沫瀝青混合料不耐水的侵害，故再生層上需加鋪瀝青混凝土層。

圖2 泡沬瀝青就地冷再生機理示意圖

3.2.3 乳化瀝青冷再生

乳化瀝青冷再生原理、施工工藝與泡沫瀝青基本一致，但是此材料自身含約45%的水，施工時最佳含水量控制較難，造價相對較高。

4 實例分析舊瀝青路面就地冷再生施工工藝的應用

4.1 工程概況

本項目為二級公路，全長28.4 km，此公路建成于20世紀80年代，2001年進行了局部大修、拓寬改造，改建后路面結構為16 cm厚二灰碎石基層+5 cm厚中粒式瀝青混凝土+4 cm厚細粒式瀝青混凝土。2009年，此公路收費站撤銷，車流量大增，根據調查顯示瀝青路面存在縱橫向裂縫、龜裂、坑槽等病害，道路使用安全性受到影響。

4.2 處理方案

根據道路病害調查情況，針對不用路段制定了不同的維修方案，共計10.16 km路段采用了瀝青路面就地冷再生技術，具體處理方案如下：將原瀝青路面、基層破碎，摻入5%水泥，進行全深式就地冷再生施工，再生層用作新基層，新的路面結構為：4 cmAC-13C+5 cmAC-16C+20 cm全深式就地冷再生，對于冷再生混合料要求如下：7 d無側限抗壓強度為2.5～3 MPa，壓實度≥95%。

4.3 再生混合料配比

原材料包括原瀝青路面舊混合料、再生劑(水泥)、新集料、水等。

(1)本項目對舊路混合料級配組成進行篩分試驗，根據試驗結果可知銑刨料級配符合設計要求(見表2、圖3)，混合料全部采用銑刨料再生。

表2 混合料級配組成試驗結果表

圖3 級配曲線示意圖

(2)本項目再生劑選用P.042.5級普通硅酸鹽緩凝水泥，并參照以往施工經驗，確定水泥劑量為4.5%，經擊實試驗，得到最佳含水量、最大干密度為8.8%、2.050 g·cm-3。根據此參數，結合各路段的含水量，進一步調整冷再生機加水量。

(3)根據最佳含水量、干密度制備試件，在(20±2)℃下養生7 d，浸水24 h后開展無側限抗壓強度試驗，最終顯示試件強度為3.2 MPa，滿足要求。

4.4 就地冷再生施工工藝

4.4.1 施工準備

(1)制定施工計劃圖，注明每天再生路面長度、寬度與每幅再生順序，估算每幅銑刨、壓實時間等；

(2)組織交通管制，確定全/半幅施工，通車半幅重載車輛嚴禁通行；

(3)構筑物調查，對施工路段埋深0.5 m內的結構物、地下管網進行標記，防止其影響施工的順利開展；

(4)調查挖補路段，對嚴重龜裂變形、坑槽等不適合使用冷再生技術的路段，予以挖補處理。

4.4.2 施工設備

本項目就地冷再生施工設備如表3所示。

表3 就地冷再生施工設備明細表

4.4.3 施工工藝

本路段冷再生施工工藝流程如圖4所示。

圖4 工藝流程示意圖

具體施工要點如下：

(1)施工前做好交通封閉工作，根據設計要求開展施工放樣。

(2)按放樣位置，將再生機組安裝、就位。

(3)撒布水泥，在進行路面銑刨前，在原路面上撒布水泥，采用方格網法，以刮板均勻攤開，確保每袋水泥攤鋪面積相等，路面上無過分集中、空白情況。本項目布灰量5.0%(比實驗室劑量增加0.5%)，加水泥銑刨20 cm，膨脹率為1.1，壓實厚度為22 cm，計算布灰量為18.55 kg/m2。

(4)銑刨與拌合，冷再生機推動水車在路面上行駛，將原路面、基層銑刨，并與水泥結合充分拌合；派專人跟隨在再生機后方，檢查再生深度、水泥含量、含水量等參數；為保證拌合質量，可反復拌合，冷再生機行走速度控制在5～8 m/min。

(5)穩壓與整平，完成混合料的拌合后，將振動壓路機關閉振動后，穩壓1遍，做好刮平、整形等工作。

(6)碾壓，完成整平后，使用光面振動壓路機、輪胎壓路機進行復壓(弱振2遍、強振2遍)、終壓(碾壓2遍)。

(7)接縫與調頭處理。兩工作段銜接處、縱向接縫均采用搭接拌合的方法，前一段和施工一側拌合后留5～8 m與10～20 cm，加部分水泥重新拌合與后一段及另一側同時碾壓。

(8)養生與交通管制。終壓完畢，進行覆蓋養生，做好保濕工作；養生≥7 d，養生期禁止除灑水車外的任何車輛駛入。

5 結語

在公路改造維修中，舊瀝青路面冷再生作為一種“綠色”施工技術，充分利用了原本需廢棄的瀝青混合料，較好地節約了資源，也減少了相關材料成本投入，無論是從環保上還是經濟上考慮，其均具有廣闊的應用前景。本文二級公路改造工程中，通過舊路病害調查分析共計約10.16 km的路段采用了舊瀝青路面冷再生技術，再生層作為路面基層繼續投入使用，通過合理的施工設備配備、規范的施工操作與管理，基層質量滿足設計要求，為后續施工奠定了堅實的基礎，也為其他舊路更新改造工程積累了經驗。

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