水泥就地冷再生基層在公路養(yǎng)護維修工程中的應(yīng)用

1 引言

新時期，對瀝青路面廢舊材料進行再生利用，成為公路養(yǎng)護維修的重要內(nèi)容。 水泥就地冷再生基層為瀝青路面廢舊材料再生利用提供了有效方向， 經(jīng)水泥再生機對原路面基層進行銑刨后加入水泥并整形、碾壓、養(yǎng)護，最終獲得與設(shè)計強度要求相符的公路基層。 整個過程不僅可以提高資源利用率，而且可以降低公路養(yǎng)護維修成本。

2 工程概況

原工程位于嘉峪關(guān)西南，標號為K0+000~K52+000，起點與G312 國道民眾路口相交，沿著省道215 線先后經(jīng)過玉門東鎮(zhèn)、大山口、鏡鐵山礦、祁青鄉(xiāng)，終點位于甘青交界二指哈拉，路線全長52 km。 公路為三級公路，設(shè)計速度30 km/h，路基橫斷面為2×0.75 m 路肩+2×3.5m 行車道，路面寬度7.7 m。 路基設(shè)計標高為行車道中心標高，路拱橫坡2%，挖方路段邊溝外側(cè)設(shè)置與路肩齊平的1 m 寬碎落臺與2%橫坡。工程所在地為典型走廊地形，走廊中部沖洪積扇緣地帶，殘留粗大礫石，南部廣布砂石，中后部為高山地貌，地形起伏大，表面植被良好。

2010—2014 年，部分路段面層重新鋪設(shè)，基本完好。 但因多年未進行大修改造， 天然砂石組成的路面基層與瀝青面層長期經(jīng)受重載、超載車輛反復(fù)碾壓，面層、基層出現(xiàn)明顯的剝落現(xiàn)象，特別是K24+835~K26+835、K33+800~K52+000 路段，受路基強度干擾，存在嚴重的坑槽、脫皮、龜網(wǎng)龜裂、嚴重砂化現(xiàn)象，個別輪跡帶位置路面隆起，嚴重推移，導(dǎo)致平整度嚴重不足。 據(jù)路段破壞表現(xiàn)，利用水泥就地冷再生技術(shù)進行處理，底基層為18 cm 全深式冷再生，基層為20 cm 水泥穩(wěn)定砂礫，下面層、上面層分別為4 cm 中粒式熱拌瀝青碎石AM-16、3.5 cm 細粒式瀝青混凝土AC-13。

3 水泥就地冷再生基層的工程應(yīng)用

3.1 施工放樣

在水泥就地冷再生基層工程應(yīng)用前期， 由技術(shù)人員面向舊有公路進行測量，沿著中線放樣，確保水泥就地冷再生基層操作期間無中線偏離位置情況。 同時放樣期間調(diào)整與設(shè)計要求存在偏差的縱斷線型，確保最大坡長、最大坡度均與要求相符[1]。 在這個基礎(chǔ)上，以原路面高程、橫坡為對象，開展測量控制，以便在發(fā)現(xiàn)公路基層形狀異變、沉陷的第一時間進行處理。

3.2 冷再生機就位與備料

3.2.1 冷再生機就位

作為機械組合， 在冷再生施工放樣位置停放冷再生機的基礎(chǔ)上，需要將容積超過12 t 的水車連接到冷再生機前方，滿足冷再生機工作期間用水需求，減少停車加水頻次。 必要情況下，可以準備2 臺容積一致的水車，輪流更換，進一步縮短加水時間，規(guī)避水泥效果喪失現(xiàn)象。 在冷再生機械裝置安裝完畢后，對連接部位連接牢固性進行檢查，確保開關(guān)正常、水管無泄漏，從根本上規(guī)避翻漿事故[2]。

3.2.2 備料

在測量放樣范圍內(nèi)， 利用水泥冷再生機破碎尚未摻加水泥的原有公路表面，就地均衡取原公路表面樣品，在試驗環(huán)境內(nèi)進行多次篩分、擊實試驗，根據(jù)試驗中得出的原公路表面粒料最佳含水量、最大干密度，開展7 d 無側(cè)限抗壓強度試驗，確定水泥摻量以及最佳集料配比，摻配集料數(shù)量計算單位為m2。

根據(jù)公路路面施工寬度、冷再生機最大作業(yè)寬度，利用半幅作業(yè)法， 以每兩袋水泥用量為依據(jù)確定施工網(wǎng)格線的方格面積。 根據(jù)網(wǎng)格尺寸，人工或機械先將摻配的集料均勻致密攤鋪在原有公路表面畫好的網(wǎng)格線內(nèi)。 在新加石料投加完畢后，依據(jù)前期設(shè)計配合比， 以及每一袋水泥所需面積的計算結(jié)果，利用平鍬或耙子，面向整個網(wǎng)格表面均勻攤鋪水泥。

3.3 銑刨精平

3.3.1 銑刨

根據(jù)前期勘測定原公路結(jié)構(gòu)層各路段厚度 （銑刨厚度），啟動冷再生機，開展銑刨操作，促使新加入石料與新再生層均勻混合，促使結(jié)構(gòu)層強度滿足要求[4]。 同時借助冷再生機下方刮板，將水泥均勻刮鋪，確保冷再生層水泥含量差距在要求范圍內(nèi)。 銑刨期間，根據(jù)所觀察的集料變化進行冷再生機行走速度調(diào)整，避免冷再生機行走速度不適宜引發(fā)的集料離析（上部細集料遠遠多于粗集料， 下部粗集料含量遠遠超過細集料量）。 同時，控制銑刨噴水量、外加水量和超過最佳含水量。

銑刨后，人工翻開銑刨后集料，對銑刨料松鋪厚度進行測量，在松鋪系數(shù)為1.4 的情況下，結(jié)合結(jié)構(gòu)層厚度，進行銑刨厚度調(diào)整。 同時對含水量進行檢測，依據(jù)最佳含水量要求，進行含水量控制。 在這個基礎(chǔ)上，進行水泥劑量測定，確定水泥劑量超出原設(shè)計配合比1%。

3.3.2 精平

在銑刨料合格的情況下，利用平地機整平基面。 精細整平操作前， 工程技術(shù)人員可以借助振動壓路機靜止碾壓一遍公路基面。 靜壓后對現(xiàn)場公路高程進行測量， 根據(jù)高程測量結(jié)果，對照設(shè)計高程，開展整平。 控制精細整平次數(shù)，規(guī)避底基層集料離析。 在整平操作進入尾聲后，再次測量公路高程，為公路表面縱坡達標提供保障。

3.4 全幅碾壓

在精細整平后，工程技術(shù)人員應(yīng)設(shè)置22 t 振動壓路機、30 t輪胎壓路機組合機械。 利用組合機械，先強力振動碾壓2 遍，碾壓時組合車輛行走速度為每小時1.5~1.7 km，再弱力振動碾壓6 遍，組合車輛行走速度為每小時2~2.5 km，最后利用膠輪胎壓路機碾壓6 遍至基面表層起漿。

3.5 局部調(diào)整

3.5.1 接縫處理

對于橫縫， 工程技術(shù)人員應(yīng)嚴格根據(jù)工程程序中的排氣操作，在噴灑桿前排除穩(wěn)定劑管道（或水管）氣體。 機械調(diào)試完畢后，預(yù)先處理接縫區(qū)域，啟動機械后開足馬力促使冷再生機在短時間內(nèi)達到正常施工速度。 若不可避免停機，則促使新冷再生基層、上次冷再生基層縱向搭接重疊5 m，并加水拌和，確保接縫處理效果。

對于縱縫，根據(jù)公路幾何形狀，結(jié)合冷再生機寬度小于公路寬度的特點，多次作業(yè)。 即從冷再生機轉(zhuǎn)子寬度內(nèi)減去縱縫重疊量，確定每次作業(yè)有效寬度。 根據(jù)作業(yè)寬度，結(jié)合斷面影響，將冷再生機轉(zhuǎn)子右置，貼近路緣結(jié)構(gòu)物由一側(cè)向另一側(cè)作業(yè)，確?？v向接縫避開慢行、重載段。

3.5.2 調(diào)頭處理

在調(diào)頭作業(yè)段，工程技術(shù)人員應(yīng)采取保護措施，以用于調(diào)頭的9 m±1 m 長的穩(wěn)定土為對象，覆蓋一層厚油氈紙（或塑料布），將土（或砂礫、砂）攤鋪到油氈紙上，攤鋪厚度為10 cm 左右，減少調(diào)頭段水泥穩(wěn)定就地冷再生基層輪跡。

3.6 覆蓋養(yǎng)護

在局部處理后灑布乳化瀝青作為養(yǎng)護劑， 或者在公路表面覆蓋養(yǎng)護布定期灑水，確保養(yǎng)護布處于濕潤狀態(tài)，并加強交通管制，規(guī)避行車碾壓對冷再生基層的破壞。

4 工程應(yīng)用質(zhì)量控制措施

4.1 合理選擇材料

材料是水泥就地冷再生基層應(yīng)用質(zhì)量的主要影響因素，為保證工程應(yīng)用質(zhì)量，工程技術(shù)人員應(yīng)合理選擇材料。 水泥就地冷再生基層應(yīng)用水泥需為緩凝型低標號普通硅酸鹽水泥，水泥初凝時間超過4 h，終凝時間超過6 h。 并在散裝水泥進入工程現(xiàn)場后存放1 個星期及以上，以罐為單位檢定合格；工程所用水為原公路沿線飲用水； 工程所用粗集料應(yīng)選擇原公路沿線閃長巖片石，利用大型聯(lián)合碎石機，在沖擊破碎（或反擊破碎）模式下軋制，壓碎值小于或等于30%，針片狀顆粒含量小于或等于20%； 工程所用細集料應(yīng)為碎石加工階段產(chǎn)生石屑，有機質(zhì)含量小于或等于1%。同時工程所用粗集料、細集料合計級配0.075 通過率小于或等于15%（水泥就地冷再生基層所用砂礫應(yīng)配比見表1），且基層、底基層混合料的含水率、液限、塑限、相對密度、壓碎值、顆粒含量均符合JTG D50—2017《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》要求。

表1 水泥就地冷再生基層所用砂礫應(yīng)配比

在施工階段，工程技術(shù)人員應(yīng)嚴格根據(jù)表1 要求調(diào)整水泥穩(wěn)定砂礫級配，避免水泥抗壓回彈模量、強度與質(zhì)量要求不符。

4.2 合理控制配比

為滿足現(xiàn)行路面再生技術(shù)規(guī)范， 以基層無機結(jié)合料再生混合料級配范圍為控制條件，摻加閃長巖片石新集料。 結(jié)合公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗要求， 以水泥用量下最大干密度為2.2 g/cm3、最佳含水量為5.5%、7 d 無側(cè)限抗壓強度為5.1 MPa 為標準，調(diào)整水泥劑量，得出最佳水泥劑量為5%~6%，粗集料與細集料配比為92%∶8%。

4.3 前期充足準備

根據(jù)原公路路拱為雙向2%橫坡度特點，在前期銑刨后應(yīng)進行調(diào)拱操作。 在施工前，分兩次進行銑刨，首次銑刨，利用冷再生機沿著前進方向左側(cè)，進行多半幅寬度銑刨20 cm；右側(cè)半幅則銑刨10 cm。 同時利用平地機進行銑刨料拱度的調(diào)整，將以往右側(cè)橫坡調(diào)整為2.0%橫坡。 在這個基礎(chǔ)上，借助平地機、裝載機配合的方式，將左側(cè)銑刨料攤鋪到右側(cè)半幅，促使其拱度達到2.0%。 在調(diào)平拱度過程中，左側(cè)調(diào)拱頂面控制參考標準高度為右幅新建已完成下面層，避免出現(xiàn)銑刨料剩余。整個過程中， 全深式水泥冷再生混合料含水量應(yīng)大于或等于最佳含水量的0.5%但小于或等于最佳含水量的1.0%。同時根據(jù)路面損壞狀況、再生速度，進行冷再生機行進速度調(diào)整，一般冷再生機行進速度應(yīng)大于或等于6 m/min， 小于或等于8 m/min，確保銑刨后料級配波動范圍在要求限度內(nèi)。 若路段網(wǎng)狀裂紋較為嚴重，則適當(dāng)放慢速度，完成第一次銑刨。 利用同樣的方法，進行第二次21 cm 左右厚度的銑刨作業(yè)，銑刨過程中將超出粒徑的集料剔除， 避免對下一步平地機整平效果造成影響。

5 結(jié)語