市政道路水穩基層就地冷再生技術應用探究

鄭麗

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

0 引言

道路的水穩基層全稱為水泥穩定基層，一般作為公路或市政道路的基礎結構，通常分為水穩碎石基層和水穩砂礫基層，在施工中主要分為上下兩層。道路投入使用一段時間后，路基、路面由于會長時間受到過往車輛的載荷作用力，從而導致道路強度、結構穩定性等在不同程度上下降。基于此，每間隔一段時間，相關單位便會對道路進行一次養護作業，從而達到提高道路使用壽命，降低過往車輛因道路問題而發生交通事故的概率。在諸多養護道路水穩基層的技術中，就地冷再生技術相較于傳統技術具有諸多優勢，已經得到較為廣泛的應用，值得重點分析。

1 市政道路水穩基層應用就地冷再生技術的必要性

1.1 傳統市政道路水穩基層養護工藝的缺點

傳統道路養護工藝一般具有下列缺點：①效率低下，工期長。當道路基層出現病害時，往往意味著路面同樣存在病害[1]。在這種情況下，施工人員需要將路面、路基結構部分甚至全部拆除，再重新建設相關結構。而拆除后的原路面、路基材料無法即時應用，導致施工效率低下，工期較長（工期長必然導致交通協調困難，大概率影響人們正常出行）。②可能造成較為嚴重的污染及浪費。由于原有材料無法得到有效應用，通常按照廢棄物標準進行處理。但大量路基路面廢舊材料有可能部分或全部被丟棄在野外自然環境中，在無法回收再利用的情況下，必然造成浪費，有可能對自然環境造成污染。③我國很多地區的市政道路應用以下養護方法：在原有路面的基礎上，通過“反復加高路面”的方法完成養護。通過這種方式，雖然能夠實現對路面的翻新，提高整體美觀性，但路面平整度不足的問題并未從根本層面得到解決，并非長遠之計（施工速度雖然較快，但道路病害依然存在，且可能進一步引起反射裂縫）。

1.2 就地冷再生技術的應用優勢

相較于傳統的道路養護技術，就地再生技術具有如下優點：①能夠對原有路面、路基材料就地進行回收處理及再利用[2]。②對道路基層病害能夠進行徹底處理。③由于無須使用新材料或很少使用新材料，道路養護翻修成本可大幅度降低，凸顯經濟性。④道路原有材料全部或大部分得到應用，不會造成浪費，也不存在因隨意處理而造成環境污染的情況。⑤施工總體效率高，只會在短時間內對交通造成較小影響，更具實用價值。總體來看，就地再生技術具有較大的優勢，應當替代傳統的翻修、加鋪等道路結構性修復方法，成為主流道路養護技術之一。表1 為采用傳統舊路翻新技術以及就地冷再生技術后對應的能耗數據。

表1 不同技術對應工時

2 在市政道路水穩基層中應用就地冷再生養護技術的措施

2.1 結構組合形式對比分析

市政道路水泥穩定就地冷再生基層路面的結構組合形式相關分析如下：某市政道路工程主要對舊路路面、部分路基進行翻新建設，決定應用就地冷再生技術。為了體現出差異性，以舊路面作為比對基層1、基層2、瀝青面層；純基層就地冷再生處理后形成的路面結構自上而下依次為路基、基層（相較于原路面來說是基層1）、水泥冷再生基層（厚度根據路面實際情況而定，為18～25cm）、瀝青面層（厚度為8～12cm）；還有一種面層和基層（部分）全深式就地冷再生技術處理后形成的路面結構，自上而下依次為路基、基層（同上，同樣為基層1）、剩余基層（厚度至少需要達到12cm）、水泥冷再生基層（18～25cm）、瀝青面層（厚度為18～25cm）。上述3 種水泥穩定就地冷再生基層路面組合形式的特點如下：原有道路的路基、基層（更嚴謹來說是基層1）在養護翻修過程中并沒有發生任何變化，全部予以保留，隨后對部分或全部基層2 進行就地冷再生處理，形成新的基層2，并在其上重新鋪設瀝青面層。

2.2 市政道路水泥穩定就地冷再生基層材料配合比設計及性能評價

2.2.1 水泥穩定基層就地冷再生成型方法

基于就地冷再生技術處理道路水穩基層時，具體的成型方法包括但不限于：①振動成型法。首先，需要確定道路相應結構層級的最大干密度、最佳含水量。其次，通過振動試驗的方法，完成對試件的制備。②重型擊實法。同樣需要在確定最大干密度以及最佳含水量后，基于靜壓方法完成對試件的制備[3]。

2.2.2 材料組成影響分析

實踐表明，使用就地冷再生技術處理道路水泥穩定基層時，大概率需要將水泥、石灰等無機結合材料作為再生材料。如果預設的水泥穩定基層路面結構組合形式為全深式就地冷再生形式，則在該基層上方鋪設的路面瀝青層厚度占“再生”厚度的比例必須控制在50%以下。

2.2.3 級配影響分析

有研究人員針對水泥穩定再生基層材料的不同配合比開展試驗，給出了3 個級配方案，級配類別分別為：①未摻加任何新材料的級配（基層的銑刨料比例達到100%）。②一般級配方案（基層銑刨料的比例達到85%，添加15%碎石作為新材料）。③振動成型級配（基層的銑刨料比例達到80%，新添加材料同樣為碎石，比例達到20%）。上述3 種不同級配方案應用后，對應水泥穩定就地冷再生基層性能如表2 所示。可知，不同級配方案下，不同水泥添加劑量對應的最大干密度、最佳含水率、無側限抗壓強度代表值等均具有差異性。基于此，在實際施工期間，施工人員應根據不同的級配方案，結合道路原有水泥穩定基層的材料使用情況確定配比，從而使就地冷再生技術發揮出更大的價值。

表2 水泥再生基層材料配合比設計與性能評價之級配影響對比

2.3 市政道路水泥穩定就地冷再生基層施工工藝

2.3.1 施工流程

市政道路水泥穩定就地冷再生基層施工主要流程如下：①封閉施工段道路，協調交通。②做好施工放樣工作，為后續施工做好準備。③對原有道路路面、部分路基進行前期準備處理（主要是清潔雜物，進一步確定作業區段）。④將新加材料、水泥等預先撒布在無須處理的原有道路路基之上，隨后將就地冷再生處理原道路路面、部分路基材料的設備移動至目標區域，開始對舊路面、路基進行銑刨、破碎作業。在此期間，可根據舊料處理進度，隨時加入稀漿狀的水泥，動態連續加入新材料。⑤新材料、水泥、舊料逐漸融為一體的過程中，需不斷向其中加入適量水分，并對混合料均勻拌和。⑥完成對再生層的碾壓、整形作業，最后處理好接縫、掉頭處。⑦在施工結束之后，對路面進行養護[4]。

2.3.2 施工前的準備工作

施工前需要做好的準備工作如下：首先，應當準備好下列設備。①就地冷再生處理設備。②平地機。③靜壓作業當量達到25t 的單鋼輪振動壓路機，需具備強弱振動調整功能，共計2 臺。④帶灑水功能的雙輪壓路機2 臺。⑤2～3 臺水車。其次，施工單位應該組織專人對目標施工區域道路路面的石塊、垃圾、雜草等所有雜物以及路面積水清理干凈。再次，針對原道路的預整形作業。原有道路的橫坡（超高及路拱）、縱坡線均需得到調整，務必保證原有道路已經出現隆起、凹陷的區域重新回歸“平整”，從而符合設計要求。針對超過再生層厚度的沉降以及坡度變化，需要在就地冷再生技術應用前進行單獨處理。最后，在施工期間很可能遇到降雨天氣，為避免降雨導致施工區段路面積水，需要在再生路段兩側路肩之上，每間隔10～30m 距離，交錯開挖泄水溝或盲溝，從而對可能出現的施工段路面積水情況進行有效處理。

2.3.3 施工期間需要使用的設備

與“預灑水泥冷再生”作業相關的重型設備應包括水泥灑布車、水罐車、WR250 再生機、單鋼輪壓路機、平地機、雙鋼輪壓路機、輪胎壓路機。與“水泥稀漿冷再生”作業有關的重型設備包括WM1000 稀漿攪拌車、WR250 再生機、單鋼輪壓路機、平地機、雙鋼輪壓路機、輪胎壓路機。

2.3.4 路況調查作業要素

在正式施工前，需做好下列路況調查工作：①對舊路面已經出現的損壞情況進行仔細調查。②對路段內的交通量進行調查，隨后做好協調交通作業。③開展路面路基承載能力試驗。④鉆芯取樣。⑤開挖探坑。

2.3.5 撒布碎石及水泥使用注意事項

是否需要新加入骨料、加入多少骨料均取決于實驗結果。具體來說，①首先，應完成原道路再生深度內平均密度的計算；其次，分攤到每平方米路面中需要新添加的新料用量。②應根據每車料的質量及體積，完成對每車料堆放距離的計算。③新加入的骨料必須被攤平且保持均勻性。

2.3.6 基于冷再生機的銑刨及拌和作業

就地冷再生機以及推動水車均應布置在原有路面之上，且一邊行進一邊作業。再生機的運行速度需根據路面損壞情況以及再生深度進行適當調整，但總體范圍應當控制在4～8m/min，從而確保銑刨后料不會出現較大的級配波動范圍。

如果路面存在嚴重的“網裂”情況（即路面多處存在“蜘蛛網”形狀的細小裂縫），則再生機作業速度必須降低。此外，現場管理人員應當派遣專人，定期跟蹤調查再生深度的準確性，發現任何細小偏差，應當進一步降低再生機運轉速度，繼續跟蹤觀察一段時間。如果發現再生深度已經超過設計深度的1cm（上下限均為該值），必須立刻暫停當前作業，查清原因并解決后，方可開展后續作業。

2.3.7 水穩基層整平作業

作業人員需要根據路寬、壓路機的輪寬、輪距的差異性，制定具有較強針對性的碾壓方案，從而使道路各區域受到碾壓的次數盡可能地保持一致。但應注意，路面兩側區域的碾壓次數應當超出中間區域2～3 次。再生機后方應該緊跟一臺鋼輪壓路機，隨著再生機進行初壓，每小時前行壓路長度不應超過3km。完成一個路段的再生及初壓作業后，需要立刻使用平地機對道路進行整形，再進行復壓、終壓。

2.3.8 施工各個環節的質量控制要素

施工準備階段的質量控制要素如下：①針對路面病害進行處理時，應對原路面進行彎沉測試、病害調查，并按照規定進行開挖換填作業。②在撒布新材料的過程中，施工人員必須確保石屑、水泥、粗料的撒布作業在施工正式開始前完成。

銑刨再生過程中的質量控制要素如下：①銑刨再生作業期間，現場人員必須將再生機銑刨的速度控制在6～8m/min。②針對接縫離析、輪胎印記進行處理以及壓實作業期間，應確保搭接寬度至少達到150mm，且在刮平深度井的過程中，需要配合人工補料[5]。

整平壓實作業期間的注意事項如下：①必須嚴格確定一次施工長度，確保罐車能夠完成全部路面的再生施工。②壓實作業期間，必須首先使用單鋼輪壓路機完成一遍靜壓作業，再由平地機整平，隨后使用單鋼輪壓路機依次進行4 遍強振、4 遍弱振、4 遍膠輪壓實作業。

3 結語

綜上所述，就地冷再生技術應用于道路養護時，具有就地作業、施工期短、影響范圍小、效率高等優點。此外，相較于傳統的翻修、加鋪等道路結構性修復養護方法，就地冷再生技術對道路基層常見病害的處理更加徹底、到位，成本更低，更能凸顯節能環保的特性。總體而言，就地冷再生技術應用于市政道路水穩基層時，綜合應用價值較高，應當推廣此種技術。