廢舊路面材料在濕陷性黃土地區(qū)公路改建工程中的應(yīng)用

李東辰

(唐山公路建設(shè)總公司，河北 唐山 063000)

我國(guó)交通運(yùn)輸部《關(guān)于加快推進(jìn)公路路面材料循環(huán)利用工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出高速公路、干線公路的路面舊料應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)集中回收與統(tǒng)籌利用。具備條件的農(nóng)村公路路面舊料可集中回收與統(tǒng)籌利用，不具備條件的應(yīng)就地利用，避免廢棄和污染。[1]

1 工程概況

國(guó)道344線公路改建工程李旺至同心段位于寧夏回族自治區(qū)海原縣，地勢(shì)東高西低，路線走廊帶海拔1 330～1 449 m。所在區(qū)域?qū)俚湫偷狞S土丘陵地貌。隴東黃土高原—寧夏南部梁峁溝壑區(qū)經(jīng)過(guò)清水河、祖歷河等河流及其各支流的侵蝕切割及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響形成。線路經(jīng)過(guò)的項(xiàng)目區(qū)地貌類型主要為沖洪積平原、黃土塬。

氣候氣象：項(xiàng)目屬中溫帶半干旱大陸性氣候，區(qū)內(nèi)年平均氣溫8.4 ℃，極端低溫-27.3 ℃，最大凍土深度1.30 m。

根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果，該黃土濕陷系數(shù)δs=0.015～0.019 9，為非自重濕陷Ⅰ～Ⅱ級(jí)濕陷性黃土，地下水位埋深大于12 m。[2]

該工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮了以下兩個(gè)問(wèn)題：

(1)濕陷性黃土地區(qū)的路基處理。(2)公路改建過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢舊路面材料的循環(huán)利用。

2 濕陷性黃土路基的常用處理方法

我國(guó)黃土主要分布在山西、陜西、寧夏、甘肅等地區(qū)。黃土具有顏色淡黃至褐黃、大孔隙、結(jié)構(gòu)疏松和遇水具有濕陷性等顯著特點(diǎn)[3]。濕陷性黃土路基的常用處理方法有以下幾種。

2.1 換填墊層法

換填墊層法可用于處理厚度3 m以內(nèi)的濕陷性黃土地基。多采用石灰土墊層形式。石灰土墊層的石灰劑量質(zhì)量比，消石灰為8%，磨細(xì)生石灰為6%。水泥土墊層的水泥劑量質(zhì)量比為4%～5%。

2.2 沖擊碾壓法

沖擊碾壓法可用于處理濕陷等級(jí)為Ⅰ～Ⅱ級(jí)厚度0.5～1.0 m的非自重濕陷性黃土地基[4]。

2.3 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法可用于處理各濕陷等級(jí)厚度為3～6 m的濕陷性黃土地基。

3 廢舊路面材料的循環(huán)利用的常用方式

廢舊路面材料含有的砂、石等粗細(xì)集料從性能上講并未失效[5]。廢舊路面材料的循環(huán)利用途徑有三個(gè)。

(1)用于路面面層：是指將廢舊路面材料與再生劑、新瀝青、新集料等重新拌和成混合料，鋪筑于路面面層的一整套工藝。包括廠拌熱再生和就地?zé)嵩偕鷥煞N方式。

(2)用于路面基層：舊瀝青路面冷再生技術(shù)是利用廢舊路面材料，與新集料、泡沫乳化瀝青拌和成混合料，用于路面基層的技術(shù)。

(3)用于路基填料：廢舊路面材料本身具有一定的級(jí)配和強(qiáng)度，是理想的路基填料。

4 本工程中處理利用方式

4.1 濕陷性黃土路基的處理方式

(1)改建加寬段路基處理

①當(dāng)原路路堤高度小于1.2 m時(shí)，采用礫類土換填路肩處理；

②當(dāng)原路路基填土高度小于3 m時(shí)，對(duì)舊路邊坡挖寬度不小于1 m臺(tái)階，臺(tái)階有向內(nèi)4%的坡度，然后結(jié)合新路路基部分整體自下向上分層碾壓填筑路基；

③當(dāng)原路路基填土高度大于3 m時(shí)，對(duì)舊路邊坡挖臺(tái)階并在上下路床底部鋪設(shè)雙向鋼塑土工格柵，臺(tái)階寬度不小于1 m，且有向內(nèi)4%的坡度，結(jié)合新路基部分整體自下向上分層碾壓填筑路基[6]。

(2)低填淺挖路基處理

填方路堤路床直接采用礫類土填筑。新建路段及補(bǔ)強(qiáng)路段上路床換填30 cm厚礫類土，下路床換填50 cm厚水泥土處理(摻5%水泥)，壓實(shí)度均不小于95%，補(bǔ)強(qiáng)路段舊路范圍路床不再進(jìn)行處理。水泥土采用開(kāi)挖土方摻配5%水泥，開(kāi)挖土方需運(yùn)至拌和站集中拌和，其7 d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于0.7 MPa，礫類土中粒徑大于2 mm的顆粒質(zhì)量應(yīng)不小于總質(zhì)量的50%，路床頂面回彈模量應(yīng)不小于68 MPa。

(3)陡坡路堤及填挖交界處理

對(duì)地面橫坡陡于1∶ 2.5的陡坡路堤，應(yīng)將地面橫坡開(kāi)挖成寬度不小于2 m的臺(tái)階，底部臺(tái)階寬度為2.5～3 m。路基填挖交界處在上、下路床底部共鋪設(shè)2層雙向土工格柵，土工格柵長(zhǎng)度應(yīng)覆蓋過(guò)渡區(qū)，過(guò)渡區(qū)采用礫類土換填。

(4)填方路基高度小于路面結(jié)構(gòu)層厚度及挖方路段濕陷性黃土，上部采用30 cm厚礫類土處理，下部采用水泥土處理(摻配5%水泥)，處理深度根據(jù)濕陷性等級(jí)確定，即濕陷性Ⅰ級(jí)50 cm厚，濕陷性Ⅱ級(jí)70 cm厚。

(5)對(duì)路堤段基底濕陷性黃土先清除30 cm厚表土，上部采用40 cm厚水泥土處理(摻配5%水泥)，并高于原地面10 cm；下部采用翻壓處理，翻壓處理深度根據(jù)濕陷性等級(jí)和路堤高度確定，當(dāng)路堤高度小于4 m時(shí)，濕陷性Ⅰ級(jí)翻壓50 cm厚，濕陷性Ⅱ級(jí)翻壓70 cm厚；當(dāng)路堤高度大于4 m時(shí)，濕陷性Ⅰ級(jí)翻壓50 cm厚，濕陷性Ⅱ級(jí)翻壓120 cm厚[7]。

4.2 本工程中廢舊路面材料的利用方式

根據(jù)交通運(yùn)輸部關(guān)于“綠色公路”指導(dǎo)意見(jiàn)相關(guān)要求，本工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，就已經(jīng)將廢舊路面材料回收利用考慮其中。根據(jù)實(shí)測(cè)試驗(yàn)，本工程廢舊路面材料瀝青含量4.07%～4.46%，廢舊路面材料的壓碎值為22.3%。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有將廢舊路面材料摻配入瀝青路面面層設(shè)計(jì)，而是將銑刨回收的廢舊路面材料用作濕陷性黃土路基處理的礫類土，替代砂礫材料，在拌和站與黃土進(jìn)行集中拌和，摻配體積比為廢舊路面材料∶ 黃土=7∶ 3，標(biāo)準(zhǔn)干密度2.11 g/cm3，最佳含水量6.1%。經(jīng)拌和后的礫類土混合料，自卸汽車運(yùn)輸至路基施工現(xiàn)場(chǎng)，分層攤鋪，徐工XS225振動(dòng)壓路機(jī)碾壓。采用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí)第一遍應(yīng)靜壓，然后先慢后快，由弱振到強(qiáng)振，壓路機(jī)的碾壓行駛速度開(kāi)始慢速，最大速度不宜超過(guò)4 km/h，碾壓時(shí)直線段由兩邊向中間，小半徑曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，縱向進(jìn)退式進(jìn)行，壓實(shí)度大于95%形成礫類土路基。該施工方法充分滿足了項(xiàng)目濕陷性黃土路基處理的工程需要同時(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)充分利用公路建設(shè)廢料，變廢為寶，節(jié)約資源，降低工程造價(jià)。項(xiàng)目共減少外購(gòu)砂礫28 000 m3，減少材料成本166萬(wàn)元。

(2)減少外棄土方征用棄土場(chǎng)征地15畝，節(jié)約土地，減少征地費(fèi)用150萬(wàn)元。

(3)礫類土采用拌和站集中拌和，減少了粉塵環(huán)境污染，保護(hù)了環(huán)境。

5 結(jié) 語(yǔ)

廢舊路面材料的循環(huán)利用，是一個(gè)綜合復(fù)雜的系統(tǒng)課題，本項(xiàng)目?jī)H將廢舊路面材料應(yīng)用于路基填筑處理，雖然節(jié)約了一部分資金，創(chuàng)造了一定的效益，但還遠(yuǎn)沒(méi)有將廢舊路面材料的價(jià)值最大化，在以后的公路改擴(kuò)建工程中，還要爭(zhēng)取將廢舊路面材料用于瀝青路面的基層或面層中，以實(shí)現(xiàn)廢舊路面材料最大效益。