高速公路工程建設中的瀝青路面就地冷再生技術

苗濤

（中鐵十一局集團第四工程有限公司，武漢 430000）

1 引言

就地冷再生技術一般是針對道路的基層狀況良好， 但是面層存在一定的質量缺陷，導致正常的交通受到較大的影響，從而對瀝青面層進行修補的一種施工技術。 即對舊路面的基層病害部位進行修整，再使用專用的就地冷再生設備對舊瀝青路面進行銑刨、破碎，如舊瀝青料質量過差，可適當摻加一定數量的新瀝青混合料，然后將新舊集料、水、活性填料進行攪拌，攪拌完成后進行攤鋪、碾壓，養護期結束后即可恢復交通。

2 工程概況

本文以某高速公路瀝青路面就地冷再生工程作為研究案例，該高速公路的既有路面面層設計為瀝青混凝土（厚度為8 cm），基層設計為水泥穩定碎石（厚度為20 cm）。 當前，該高速公路的路面質量缺陷包括推移、車轍、起包等。 結合原路面結構、路面質量缺陷的成因、交通量等因素對存在問題進行全面的分析，施工單位編制出以下施工方案：先對路基進行處理，處理完成以后，使用再生設備將既有的瀝青混凝土面層與水泥穩定碎石基層同時進行就地冷再生處理，將再生層作為路面結構中的下面層，上面層設計為加鋪4 cm 厚度的瀝青混凝土。

3 施工前準備工作

3.1 取樣和試樣分析

為保證給瀝青混合料配合比設計提供精準、可靠的數據，施工單位應使用再生設備對不同類型的質量缺陷進行取樣，并測量出路面結構層的具體厚度。

按照JTG/T 5521—2019 《公路瀝青路面再生技術規范》、JTG E42—2005《公路工程集料試驗規程》，對樣品RAP（瀝青混合料回收料）進行塑性指數試驗、砂當量試驗、篩分試驗，根據試驗結果確定出瀝青混合料的最佳配比∶RAP∶碎石∶石屑∶水泥=55∶30∶13.5∶1.5。

3.2 泡沫瀝青的最佳發泡條件

在對瀝青的發泡質量進行評價時， 可使用膨脹率與半衰期作為評價指標，試驗人員將試驗室內的溫度控制在20 ℃左右，對90 號瀝青進行發泡試驗。 為保證試驗的科學性，應準備3 種發泡溫度：150 ℃、160 ℃和170 ℃。同時，將每種發泡溫度的用水量設置4 種：1%、1.5%、2%和3%，對不同技術參數下的瀝青發泡質量的膨脹率與半衰期指標進行試驗， 最后取平均值。 試驗后整理的數據如圖1 所示。

圖1 90 號瀝青發泡特性曲線

結合圖1 中的信息可以發現，90 號瀝青的最佳技術參數如下：發泡溫度為160 ℃，用水量為1.5%，膨脹率為16 倍，半衰期為11 d。

3.3 試件成型與養護

泡沫瀝青混合料拌和與碾壓過程中需要摻加一定的水，應通過試驗的方式確定瀝青混合料的用水量， 保證最終的碾壓效果。 具體情況如表1 所示。

表1 擊實試驗結果與拌和用水量

經初步試驗后，將瀝青用量的中值設置為3%，按照一定的時間間隔，其會自動化為5 個泡沫瀝青的用量。 保證瀝青料的含水量處于穩定狀態，并準備馬歇爾試驗的試塊。

3.4 氣候條件

施工現場的最低溫度不得低于10 ℃，如在低溫環境下施工，無法有效保證瀝青混合料的碾壓質量。 并且嚴禁在雨天施工，如施工完成后的24 h 內可能出現低溫天氣，也不得施工，需保證瀝青混合料的養護質量。

4 瀝青路面就地冷再生技術

4.1 施工程序

對基面進行預處理→再生作業之前的準備工作→灑布添加料→再生作業→混合料攤鋪→混合料碾壓→混合料養護→開放交通→罩面施工。

4.2 施工準備

1）裂縫位置統計。 對于使用就地冷再生施工技術的路段，施工人員確定出質量缺陷的具體位置，精準標記出縱、橫方向的裂縫起點與終點。

2）挖補處理。 對舊路面出現嚴重質量缺陷的區域進行修補[1]，例如，龜裂、大面積的網裂等。 需要注意的是，二灰基層應使用冷料或水穩料進行修補。

3）清潔原路面。 使用鼓風機清理路面的灰塵、碎塊，保證道路面層足夠潔凈[2]。

4）放樣劃線。 結合再生設備的寬度確定出舊路面縱向攤鋪機的作業寬度，將其作為再生設備的施工導向線。

4.3 材料準備

乳化瀝青、骨料、水泥等原材料必須檢驗合格以后才能使用在項目中[3]。 瀝青混合料的集料與含水量需通過試驗進行確定，這是保證施工質量的前提。

4.4 機械準備

1）在使用再生機、提升機之前，施工人員對設備的運行狀況進行調試，保證實際作業過程中的穩定性。

2）使用高精準度的計算機控制系統對再生機乳化瀝青進行計量， 施工人員可直接在再生設備的控制面板上設置銑刨深度、坡度，然后按照設計圖紙要求施工。 還應該檢查循環系統的運行狀況， 可使用試作業的方式對瀝青噴灑系統的運行狀況進行標定。

3）使用自動化的再生機組進行施工，混合料攤鋪完成后，使用壓路機進行碾壓。 施工單位應準備充足的配套設施，保證項目順利竣工。

4.5 再生作業

1）結合瀝青混合料面層的再生厚度、再生寬度及混合料的干密度計算出每平方米再生料需要的水泥摻加量及集料摻加料。

2）如需向再生料中摻加新集料，應使用灑布機進行布料，新集料可分多次進行灑布，需保證其計量精準。

3）再生施工使用CIR900 系統，按照規范流程進行再生施工， 保證各施工設備有序運行。 施工人員結合實際狀況在CIR900 系統的控制面板上輸入各項技術參數，例如，瀝青摻加量、RAP 密度、攤鋪厚度、攤鋪寬度等，再生設備的運行速度保持在2~10 m/min。

4）當使用再生機對舊瀝青路面進行銑刨作業時，將乳化瀝青與水均勻灑布在舊料表面，確保再生混合料攪拌均勻，再生作業完成以后，保證其形成1 m 左右高度的堆料。

5）施工人員手動連接WP 800 提升機、攤鋪機，提升機將1 m 左右高度的堆料提升至攤鋪機的料斗中。提升再生混合料的過程中可以進行二次攪拌，避免出現離析現象。

6）再生設備與攤鋪設備之間的距離應結合施工現場的再生料攪拌時間確定，正常情況下，二者之間的間距不宜過遠，避免施工現場出現突發狀況，導致施工中斷。

4.6 攤鋪

攤鋪過程中，必須保證攤鋪機勻速前進，攤鋪作業不得隨意中斷，攤鋪后的路面平整度應滿足設計及規范要求。 攤鋪機的運行速度保持在2~5 m/min。

攤鋪時，嚴格控制再生料的攤鋪厚度、寬度以及坡度。 存在于舊瀝青路面的質量缺陷可能會導致面層的厚度不均勻，此時可使用再生控制面板對出料量進行控制， 保證出料量始終保持一致。 在調整攤鋪厚度時，應嚴格控制橫坡的坡度，避免攤鋪作業完成后路面出現積水現象。

4.7 碾壓

施工單位根據施工量及攤鋪速度配備充足的碾壓設備，嚴格按照規范要求對攤鋪成型的再生料進行碾壓， 確保再生料碾壓后的平整度、壓實度符合設計及規范要求。 碾壓作業可分為3 個階段完成：初壓階段、復壓階段和終壓階段，各碾壓段落的長度結合再生設備的運行能力確定， 正常情況下控制在40 m 左右比較合適。 在經過全面的研究分析以后得出：

（1）對于已經攤鋪成型的再生料，在混合料尚未破乳之前，使用鋼輪壓路機進行碾壓，保證乳化瀝青黏度不會增加。（2）初壓：使用鋼輪壓路機進行碾壓，碾壓次數控制在2~3 遍，碾壓過程中， 再生混合料的含水量適當高于最佳含水量1%~2%。再生料表面應處于濕潤狀態，若現場溫度過高，導致混合料內的水分蒸發速度過快，則適當灑水。 （3）復壓：使用膠輪壓路機進行碾壓，碾壓的遍數根據混合料的性能、虛鋪厚度、施工環境確定，正常情況下，復壓階段的碾壓遍數保持在3~6 遍。 （4）終壓：使用膠鋼輪壓路機進行碾壓，碾壓次數控制在1~2 遍，碾壓方式根據現場情況確定。 （5）碾壓作業完成后，及時封閉交通，2 h 內不得通行任何車輛。 （6）碾壓過程中可適當噴灑水霧，避免壓路機的車輪黏結再生料。 碾壓時不得隨意掉頭、剎車。（7）碾壓速度：初壓階段的碾壓速度保持在1.5~3 km/h，復壓、終壓階段的碾壓速度保持在2~4 km/h。

4.8 接縫

1）縱向施工縫：接縫部位的10 cm 范圍內可作為后高程的基準面，還需要留置不低于5 cm 的重疊量，在對第二幅進行再生作業時，其重疊范圍內的水、瀝青按照原有的設計量進行噴灑，無須額外摻加新集料。 嚴格控制好縱向施工縫部位的攤鋪厚度，保證表面的平整度。

2）橫向接縫：使用3 m 直尺對施工縫進行測評，并確定出再生作業的起點部位。 每日攤鋪之前，攤鋪機停靠在橫向施工縫的端部，熨平板與已經攤鋪好的路面端部對準后，方可開始攤鋪作業。 先對橫向施工縫進行碾壓，再進行縱向碾壓。

4.9 養護

在對封層或罩面施工之前， 施工單位需對冷再生層進行養護，養護時間控制在3~7 d。 養護期間，再生料的強度會逐漸增長。 養護期間應封閉交通，嚴禁任何車輛通行。

4.10 開放交通

封閉24 h 交通以后，在檢測合格的情況下才能開放交通。嚴禁重型車輛通行。

5 瀝青冷再生技術應用優勢

1）冷再生施工可節約能源和資源，利用舊路材料改造路面，可降低工程成本，節省材料費與運費，有極大的經濟效益。

2）冷再生施工可改善施工條件，減少環境污染，有利環境保護， 利用舊路材料可避免因廢棄舊料污染施工現場環境從而避免浪費大量的路面材料。

3）冷再生施工可不受陰濕或低溫季節的影響，可以適應嚴冬以外的各種施工季節，可以大大加快施工進度而縮短工期。

6 結語

綜上所述，本文以某高速公路改擴建項目作為研究案例，對路面冷再生技術的應用進行研究， 介紹了路面就地冷再生技術的具體工藝，并對再生料的配合比進行分析。

整體而言，使用就地冷再生技術可以實現舊料再利用，通過試驗的方式確定出再生料的配合比及新料的摻加量， 可以獲取最佳配合比及含水量。 經過實踐論證后得出，在高速公路工程建設中瀝青路面使用就地冷再生技術能夠取得理想的經濟效益與社會效益。