淺析瀝青路面再生的施工工藝

朱忠德

(湖南省郴州公路橋梁建設有限責任公司)

1 再生方法分類

(1)冷刨法。

冷刨是指采用專門設計的設備有控制地銑刨現有路面至合適的深度,經處理后形成的紋理表面可立即作為正常行駛面使用,也可用其他瀝青再生方法進一步加以處理或經清掃和噴灑粘結層后加鋪瀝青混凝土或再生混合料層。冷刨過程中產生的路面銑刨舊料可采用熱再生或冷再生法加以利用,重新鋪回路面結構中。冷刨法可消除路面表面多種損壞形式,提高表面摩擦系數、糾正路面縱斷面和橫披,可為其它類型瀝青路面再生方法提供前期的路表面準備工作,相對于其他重建方法節約了能源。

(2)廠拌熱再生。

將瀝青路面的面層銑刨舊料與新集料、新瀝青和再生劑(按需要)在工廠混合生產再生混合料。廠拌熱再生使用傳統的方法軟化舊料以使其與新集料、瀝青和再生劑混合,并采用專門設計或改進的用于熱再生的間歇式或連續式拌合站。通常,熱拌再生混合料中舊料的摻配比例有一定的限制,對間歇式拌合站大約為 15%～25%,連續式拌合站大約為 30%～50%。廠拌熱再生可以再生利用瀝青等寶貴資源,有效改善路面的結構特性,能修復路面表面的變形及裂縫類病害,形成的再生路面與傳統的熱拌瀝青混凝土路面性能相當。

(3)就地熱再生。

將原路面在現場進行加熱軟化、銑刨至預定深度并根據銑刨料實際情況加入適當的新材料或再生劑,經拌和、碾壓、攤鋪而形成新的再生結構層。受制于熱刨機具,就地熱再生的處理深度一般為 20～80 mm。就地熱再生使用一系列設備,如預熱機、加熱機、翻松機、拌和機、攤鋪機和壓路機,形成一系列施工車組。就地熱再生能消除路面表面裂縫,修復車轍、波浪、擁包等變形破壞,恢復路面摩擦系數,減少施工中的交通中斷,節省運輸成本。

(4)冷再生。

主要指對原路面進行再生利用的過程中不需要熱能的使用。就地冷再生是將原路面在現場銑刨破碎至預定深度,根據實際情況決定是否加入新集料,并加入適量的穩定劑(如瀝青類穩定劑、無機結合料類穩定劑等),經拌和、碾壓、攤鋪而形成新的再生結構層。就地冷再生施工速度快、對現有交通影響小、并因減少大量運輸車輛而更具經濟及環保效益;但若己有大量的舊路面銑刨料堆置,或是必須將舊面層翻除后對基層進行翻修而不能采用就地再生方法時,則廠拌冷再生就是最恰當的選擇。

對于出現反射裂縫的路面,常規的維修方法是修筑熱拌瀝青混合料罩面層,McKeen等人的研究表明,2～4年后反射裂縫通常會貫穿瀝青混合料罩面層反射到路面表面層。美國愛荷華州交通部及公路研究所通過對其州內 18條冷再生道路進行分析評價,提出采用冷再生方法對出現反射裂縫病害的路面進行維修,可以有效延緩和減輕反射裂縫的再次形成,對愛荷華州年平均日交通量小于 2 000次/車道的冷再生道路,其平均使用壽命為15～26年。除此之外,冷再生還可以消除其他類型的路面表面病害,有效改善路面的結構特性,提高路面行駛質量,減少環境污染,節省能源。

(5)全厚式再生。

全厚式再生實際上是一種冷再生方法,所不同的是,全厚式再生過程中將舊路面所有瀝青混凝土層及一定厚度的下臥層材料(基層、底基層和路基)統一銑刨,將軟弱底層材料穩定處理后再將再生層和上覆加鋪層逐層鋪回。因此,對路面結構層中下層出現病害的情況特別適用。全厚式再生可大量利用舊路面回收材料,減少運輸成本,消除廢舊路面材料的棄置問題,并能有效提高路面結構層尤其是基層的承載力等結構特性,改善路面行駛質量,適用于修復多種路面病害類型。

以上幾種瀝青路面再生方法都優于傳統的加鋪瀝青混凝土層或重修等維修養護方法,但各種再生方法各具優缺點,并不是對所有路面損壞類型各種方法都同樣適用。因此,對需要采用再生技術進行維修養護的具體路面工程,需首先調查其路面損壞類型、損壞程度以及相關的配套工程條件,從而確定合理的再生方法和再生方案。

2 冷再生的優缺點

(1)可用于處治多種路面病害類型。

(2)冷再生技術可大大減少路面中反射裂縫的出現。

(3)可在不改變路面縱橫線形的前提下改善路面的結構承載力。

(4)與傳統的路面維修技術相比,可減少路面施工過程中對能源、集料、瀝青等的需求,從而可以降低工程成本。

(5)可以減少環境污染,節約自然資源,解決廢物堆置問題等,有利于環保。

當然,冷再生技術同時也有其適用性和局限性,主要為以下幾方面。

(1)與傳統的路面維修技術相比,路面冷再生過程中材料及施工的變異性較大,易對冷再生路面結構的性能帶來不利影響。

(2)冷再生混合料通常需要一定的養生期才能達到規定的強度。

(3)冷再生施工過程受周圍環境的影響較大,主要是溫度和濕度的影響。

3 就地冷再生施工工藝

3.1 施工放樣

(1)在再生施工之前,在道路的兩側放置一系列的標樁(桿)作為基線,用來恢復道路的中心線。

(2)標樁(桿)的間距,曲線距離不應超過 20m,線距離不應超過 40m。

3.2 準備原道路

(1)清除原道路表面(包括不需要再生的相臨行車道和路肩)的石塊、垃圾、雜草等雜物和積水,并清理邊線。

(2)清除再生路段上存在的井蓋等類似結構物。

(3)對原路的翻漿、車轍、沉陷、波浪、坑槽等病害進行處理,使原路基本平整。

3.3 添加新加料和水泥

(1)計算每平米需要的新加料質量,以利于新加料的攤鋪或加入。

(2)人工擺放和撒布水泥,應根據水泥劑量,計算每一平方米水泥穩定層需要的水泥用量,并確定水泥擺放的縱橫間距。

(3)使用水泥稀漿車時,應計算水泥漿的噴入量。

(4)根據計算出的每袋水泥的縱橫間距,在舊路上做好安放標記。

(5)將水泥均勻攤開,并注意使每袋水泥的撒布面積相等,水泥撒布完后,表面應沒有空白位置,也沒有水泥過分集中的地點。

3.4 冷再生機組就位

(1)檢查再生機操作人員是否已將所有與穩定劑添加量有關的數據輸入計算機。

(2)使用水泥稀漿車,應檢查水泥稀漿車內的水泥和水是否充足。

(3)排除系統中的所有空氣并確保所有閥門均處于全開度位置。

(4)檢查再生路段內的導向標志,確保導向標志明確。

3.5 舊路銑刨、破碎

(1)冷再生機行進速度應根據路面損壞狀況和再生深度進行調整,一般為 6～12m/min,使得銑刨后料的級配波動范圍不大。

(2)網裂嚴重地段應降低再生機組行進速度,提高銑刨轉子轉速。

(3)再生機后應有專人跟隨,隨時檢查再生深度、水泥含量和含水量,并配合再生機操作員進行調整。

(4)施工中再生深度的檢查以相鄰已經再生或原路面為標準,用鋼纖刺入土中,測量其刺入深度,看其深度是否合格。

(5)若進行多刀施工時,應時刻注意搭接的寬度,保證搭接寬度。

(6)帶有熨平板的再生機,應經常檢查熨平板后再生層的厚度。

(7)每次再生的長度以保證后續作業能正常進行為宜,一次(不停機)再生的長度一般為 150～250m。

(8)每段再生結束后,應檢查銑刨轂的刀架、刀頭,發現損壞立即更換。

3.6 碾壓整形

(1)使用輪胎式再生機時,兩輪位置會被再生機的輪胎穩壓,而兩輪之間會留下松散的材料,因此必須首先壓實輪跡間松散的材料。

(2)由于再生位置兩側已有舊路或壓實的再生層,故在壓實時應先用重型壓路機將再生層底部壓實,后用較輕的壓路機將上層壓實,即采用先重后輕的原則。

(3)壓路機行駛速度、壓實方法,平地機整平及碾壓整形時的其他注意事項與規范相同。

4 實 例

某大修路段為 K154～K163段,舊路按一般公路二級路技術標準修建,屬平原微丘類型,路基寬度超過 12m,路面寬度 9m。道路典型結構為 7 cm貫入式 +20 cm砂礫 +土基。此路最早為低等級道路,后經改造成為二級路,砂礫層按 20 cm設計,但為調整坡度、改善平整度,故砂礫層厚度不均勻,實際施工中部分路段厚度加大。施工工藝主要包括以下步驟:封閉交通→準備原道路→準備新加料→冷再生機組就位→擺放和攤鋪水泥→冷再生機銑刨與拌和碾壓整型→養生。

冷再生使用德國 Wirtgen公司生產的 WR2500S型就地冷再生機,該機兼具路拌機和再生機的特點,最大拌和深度可達 50 cm,最大再生深度可達 30 cm。該機工作寬度2.48m,工作效率高,每天可再生 5 000～10 000m2。

通過試驗段的施工主要過程詳述如下。

4.1 準備新加料

根據舊路再生深度內的平均密度,計算每平米新料的添加量;根據每車料的質量或體積,計算每車料的堆放距離,結果見表 1。

表 1 新加料相關數據

4.2 擺放和攤鋪水泥

(1)根據計算出的每袋水泥的縱橫間距做好安放標記,不同試驗段水泥劑量不同,間距也不相同。

(2)用刮板將水泥均勻攤開,并注意使每袋水泥的攤鋪面積相等,水泥攤鋪完后,表面應沒有空白位置,也沒有水泥過分集中的地點。

4.3 舊路銑刨、破碎、拌和

(1)根據路面損壞狀況和再生深度調整再生機行進速度和銑刨轉子速度,確定再生機行進速度為8.5m/s,銑刨轉子為 2 000～2 200 r。

(2)對一次的再生長度進行調查,保證在水泥終凝前完成所有后續工作,一般每天開工時第一刀為 150m,后面各刀為 200～250m。

4.4 碾壓整形

調整壓路機碾壓組合、碾壓遍數及平地機刮平的時機,最終根據配套施工機械采用如下組合。

(1)20 t單鋼輪壓路機初壓(靜壓)1/2遍。

(2)20(18)t低頻高振 1/2遍。

(3)平地機整型。

(4)20(18)t低頻高振 3～4遍。

(5)16 t高頻低振 3～4遍。

(6)如果表面發干用水車進行補水,并用壓路機靜壓。

(7)根據實際情況適當調整。

4.5 養生

灑水保濕養生 7 d。

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[2] 蔡海霄.縱貫南北橫連東西—我國“五縱七橫”國道主干線基本貫通[J].交通世界,2008,(1):28-33.

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