水泥穩定就地冷再生的工藝特點和施工技術研究

0 引言

水泥穩定碎石基層是當前公路工程最常用的基層類型，很多改造過的瀝青公路工程，其水泥穩定碎石基層狀況良好。若水泥穩定碎石基層全部挖除重建，不僅費時費力，還會造成資源浪費。而采用就地冷再生技術，則能在充分利用原有基層材料的基礎上，達到預期的改造目標。就地冷再生是一項技術含量很高的技術，要想達到預期的施工效果，有必要結合路段實際情況，對相關施工工藝進行深入研究。

1就地冷再生施工工藝類型

1.1水泥穩定就地冷再生

首先，由一臺粘合劑撒布機均勻撒布一層預設定量的水泥粉料；其次，撒布機后面緊隨一輛灑水車，通過軟管持續給冷再生機輸送定量的水，由冷再生機通過推桿推動灑水車同步前行；再次，由冷再生機的銑刨及拌合轉子粒化路面預設的深度，在銑刨及拌合轉子的作用下，粒化后的路面材料與撒布的水泥和噴入的水充分拌合；然后，使用平地機對再生后的材料進行平整；最后，使用壓路機對其進行壓實。

1.2水泥和乳化瀝青就地冷再生

首先，由一臺粘合劑撒布機均勻撒布一層預設定量的水泥粉料；其次，撒布機后面緊隨一輛灑水車和一輛乳化瀝青罐車，各自通過軟管持續給冷再生機輸送定量的水和乳化瀝青，由冷再生機通過推桿推動灑水車和乳化瀝青罐車前行；再次，由冷再生機的銑刨及拌合轉子粒化路面預設的深度，在銑刨及拌合轉子的作用下，粒化后的路面材料與撒布的水泥、噴入的水和乳化瀝青充分拌合；然后，使用平地機對再生材料進行平整；最后使用壓路機對其進行壓實。

1.3水泥稀漿和泡沫瀝青就地冷再生

首先，一輛乳化瀝青罐車行駛在最前面，緊隨其后的是一臺生產水泥稀漿的稀漿攪拌機，各自通過軟管持續給冷再生機輸送乳化瀝青和水泥稀漿；其次，由冷再生機通過推桿推動乳化瀝青罐車和稀漿攪拌機前行，銑刨及拌合轉子粒化路面預設的深度；再次，冷再生機通過其帶有發泡室的特殊噴灑桿生成，并噴出高溫泡沫瀝青，與此同時通過另一個噴灑桿噴出適量水泥稀漿，在銑刨及拌合轉子的作用下，粒化后的路面材料與泡沫瀝青和水泥稀槳充分拌合；然后，使用平地機對再生后的材料進行平整；最后，使用壓路機對其進行壓實。

2舊路改造工程概況

某舊路改造工程路段的樁號范圍為 K171+500 至K193+007.558 ，初始按照城市快速路進行設計，路基、路面的設計寬度分別為9.0m和 7.5m。

該路段路面采用兩種不同的路面結構，其中K171+500 至 路段由2cm厚的細粒式瀝青混凝土和4cm厚的中粒式瀝青混凝土組成，基層采用20cm 厚的二灰碎石和 20～30cm 厚的填隙碎石組成，并在后期養護工程中增加了稀漿封層。 至K193+007.558 路段的面層結構，由3cm厚的細粒式瀝青混凝土 +4cm 厚的中粒式瀝青混凝土組成，基層采用18cm 厚的二灰碎石和 20～30cm 厚的砂礫墊層組成。

該路段設計通行能力為5000輛/晝夜。該路段交通繁忙，尤其是高峰時間段，該路段堵車嚴重。為從根本上解決交通擁堵問題，決定對該路段進行加寬改造。考慮到該路段路面基層的狀況良好，為了避免造成不必要的浪費，決定采用水泥穩定就地冷再生施工工藝進行施工。

3水泥穩定就地冷再生施工工藝特點

3.1強度較高、剛度變小

水泥穩定就地冷再生混合料拌合結束后，水泥與骨料水分發生一系列反應，形成硅酸鈣、鋁酸鈣等水化物，降低了混合料的土塑性，硬化成水泥石骨架，增加了混合料的強度和穩定性。影響剛度的因素按影響程度依次為：新集料類型→含水量 $$ 水泥品種及等級→石子用量。冷再生混合料因骨料外包舊瀝青，復合單元剛度小于原來的粗集料，且舊瀝青膜越厚、剛度越小。

3.2水穩定性和冰凍穩定性好

水穩定性取決于細土含量和塑性指數。水泥穩定就地冷再生混合料中存在的水泥膠結物，會使其土塑性有所降低，同時舊瀝青處在砂槳與粗集料之間，能提高水穩定性。冰凍穩定性因骨料外包瀝青使空隙水大量減少，可防止出現毛細作用，進而增強冰凍穩定性。

3.3抗沖刷能力強

水泥穩定就地冷再生混合料基層的抗沖刷能力，直接受其細集料含量以及骨料級配兩項因素的影響，具體表現為細集料數量越多，基層抵抗沖刷的能力就越差。由于水泥穩定就地冷再生混合料不含太多細集料，且骨料都被瀝青裹覆，所以具有較強的抗沖刷能力。

3.4干縮系數和溫度敏感性小

水泥穩定就地冷再生混合料中，無機結合料與細粒土以及水均勻拌合后，水分減少可導致其體積收縮。但是舊瀝青夾層可減少水分蒸發，阻滯體積收縮，降低干縮系數。舊瀝青夾層處在粗集料與砂漿之間，直接受到兩者的制約與影響，使其對溫度的敏感性較小。

3.5 可提高疲勞壽命

水泥穩定就地冷再生混合料在重復荷載下，經歷裂紋萌生、擴展、連接、斷裂過程。裂紋萌生、擴展階段對疲勞壽命影響較大，強阻滯裂紋萌生和擴展能力的材料壽命較長。裂紋常在薄弱處萌生，無機結合料穩定性材料的粗集料與砂漿界面是薄弱環節。骨料外包舊瀝青夾層可減輕界面薄弱性，有利于提高疲勞壽命。裂紋進入舊瀝青夾層后，舊瀝青的高韌性和抗變形能力阻滯裂紋擴展，有利于提高疲勞壽命。

3.6適用于二三級公路基層

水泥穩定就地冷再生混合料穩定性好，粗糙度適中，表面結構均勻，與面層結合良好，微觀結構合理，適用于二三級公路基層。

4水泥穩定就地冷再生施工工藝的技術優勢與一般要求

4.1技術優勢

水泥穩定就地冷再生施工工藝主要有以下幾項技術優勢：一是施工工序比較簡單，可縮短工期，可保持路基結構的完整性；二是可減少舊材料運輸成本，解決舊材料棄置問題；三是可減少新材料用量，減少新材料開采，保護環境資源；四是就地冷再生可降低施工成本46% ，每平方米可節省資金約 40% ；五是適用于舊路改造和較高等級公路維修。

4.2一般要求

施工前準備各類原材料，并進行嚴格檢驗，經檢驗確認合格后方可使用；將路面上的泥土與雜物清理干凈，防止對再生料的配比以及性能造成不利影響；相鄰兩個再生面要有 10cm 以上的重疊；施工時嚴格按照要求進行配比，并隨時對水泥及石灰的用量進行檢測，以滿足相關指標要求；各類添加劑用量準確，以良好改善再生層的技術性能。

制定合理的預防性維護方案，使機械設備處于完好狀態；施工時密切關注天氣情況，禁止在雨天施工；以再生料實際含水量為依據，對再生劑的用水量進行適當調整；壓實施工應嚴格遵循先輕壓后重壓、先慢速后快速、先高幅低頻后低幅高頻以及從兩側到邊緣的原則。

5水泥穩定就地冷再生施工技術

5.1 施工方案

根據該路段調查結果，確定水泥穩定就地冷再生混合料配合比及施工方案。全線采用水泥穩定就地冷再生混合料基層，特殊部位采用下挖處理，加寬部位設置 20cm 厚的天然砂礫，面層為AC-13C加AC-20C瀝青混凝土。

病害處理內容包括翻漿處理、水害處理以及墊層與基層處理。翻漿處需挖除舊路面層和基層材料，增設砂礫墊層。水害路段通過增設排水設施解決。取消底基層，直接設置厚度足夠的墊層。在整條路線進行基層就地冷再生，水泥與冷再生料配合比為5：100，冷再生基層厚度為 27cm ，設計彎沉值為 0.364mm 。

5.2 施工準備

施工準備工作包括：檢驗原路面，了解其結構及材料；清除雜物，保證路面整潔；舊路預整形，確保路面厚度均勻。具體做法如下：劃定銑刨范圍及深度，處理癰包、波浪等病害；使用舊料或新料填補坑槽；檢查路基或墊層病害處理，確保處理合格；檢查冷再生機及其配套設備技術狀況，確保性能良好；檢查是否將施工參數輸入計算機；封閉交通，設置交通標志。

5.3 機械配置

采用德國維特根WR2500S型再生機，其工作寬度為2438mm ，切削深度為 0～500mm ，工作質量為 32.8t ，銑刨及拌合轉子直徑為 1480mm 。根據就地冷再生施工工藝需求，配備粘合劑撒布機、灑水車、銑刨機、平地機、振動壓路機、輪胎壓路機、手扶式振動壓路機、自卸車、水罐車等。

5.4 施工要點

5.4.1 骨料添加

根據該路段基層實際需要適量添加骨料，計算每車料的堆放距離，用平地機攤開，均勻滿布。缺料處由人工找平。料堆呈梅花狀布置，縮短堆料長度，一般堆放2個作業長度。

5.4.2 水泥撒布

根據該路段基層再生層厚度、密度及水泥劑量，計算水泥用量。在冷再生機銑刨施工到一幅路面時，需將水泥同步撒布到下一幅路面。

5.4.3配套設備操作

現場操作人員應密切關注冷再生機運行軌跡，確保 施工線形順直。檢查粘合劑撒布機的水泥、灑水車的水 的儲存量，保證施工的連續性。

5.4.4找平及作業壓實作業

冷再生機質量達 32t ，通過冷再生層時的輪跡深約5cm，但是冷再生機輪間的材料未壓實，為保持基層厚度一致，需讓壓路機先低速靜壓一遍輪間的材料，消除輪跡。同時使用平地機整平兩次，并調整基層橫、縱坡度。平地機調整、找平后，即可進行壓實作業。

5.4.5其他施工工藝

處理橫縫時，減少停機，避免影響材料均勻性。處理縱縫時，需多次作業且重疊 10cm ，保證連續性。早期養護時禁行7d，設專人管理。

5.5質量控制重點

5.5.1冷再生機施工控制

冷再生機的最大作業寬度為 250cm ，有效拌合深度為 40cm 。在冷再生機施工前先劃線，確保相鄰兩個作業區間保持 20～30cm 的重疊區。要對其銑刨及拌合厚度予以精確控制。在設定銑刨及拌合深度數據后，在控制系統支持下保持適當的切削速度。

5.5.2混合料水量控制

在混合料拌合過程，灑水車按 10% 含水量加水，行進速度為 8～10m/min 。安排專人檢測拌合深度和含水量，確保拌合深度和含水量穩定。拌合開始前嚴格檢測含水量，并據此對灑水車噴灑量進行適當調整，確保混合料的實際含水量略高于最佳含水量。

5.5.3 施工參數控制

實驗室應均衡取料，經篩分與擊實試驗得出最佳含水量數值。現場施工時需將從加水開始到碾壓結束的時間控制在4h之內，據此確定每個工作段的長度不能超過160m 。經室內試驗將水泥用量確定為 5% ，現場施工時取值為 6% 。

5.5.4壓實作業控制

全幅基層完成拌合并使用平地機整平后，進行壓實作業。具體的壓實順序為：先采用30t單鋼輪振動壓路機連續穩壓2遍，然后使用12＼～15t雙鋼輪振動壓路機按照高頻高振幅連續碾壓3遍，再用14＼～16t三輪壓路機連續壓3遍，最后用20t輪胎式壓路機連續碾壓3遍。待碾壓完成且將外觀整平后，進行壓實度檢測。

5.5.5 灑水養生控制

碾壓結束后及時覆蓋一層草簾并進行灑水養生，養生期不少于7d，保持濕潤，及時灑水覆蓋裸露部分，防止微裂紋。此外，取混合料做無側限抗壓強度試驗，該路段共取11個試件，其7d平均強度達2.86MPa，滿足規范要求。

6 結束語

水泥穩定就地冷再生施工工藝是當前公路維修或改造工程常用技術措施，本文結合公路路段實際情況，對水泥穩定就地冷再生施工工藝進行了分析，對其施工技術進行了總結，以期為其他類似公路的水泥穩定就地冷再生施工提供可靠技術資料。

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