冷再生二灰碎石基層施工方法探討

陳小虎

隨著科技的發展,公路施工的施工設備以及施工工藝的不斷創新,運用特種施工設備將路面結構進行再生利用,目前已在國外成熟應用,我國也已在多個項目上進行了應用和研究。而我省在該項技術應用上才剛剛起步,因此,該項施工工藝使用的實際意義遠遠大于其工程本身。冷再生包括廠拌冷再生,就地冷再生,全深式冷再生3種類型,結合實際工程情況,本項目采用全深式冷再生技術即利用專用的再生設備,使用水泥、石灰、粉煤灰等無機結合料或乳化瀝青、泡沫瀝青等作為再生結合料,將瀝青層和部分基層材料同時進行就地冷再生,形成路面結構層的一種技術。

1 工程概況

世行貸款宿州市S303工程起點與江蘇泗洪交界,終于宿州市環城路,全長102 km,該段K0+000～K13+825,原路面結構為二灰碎石(厚度13 cm～20 cm)+瀝青碎石(厚度3.5 cm～6cm),該段是連接江蘇的重要通道,車流量大,重車多,原路面損壞情況相當嚴重。通過對道路進行彎沉檢測及結構層鉆孔取芯檢測以及老路的實際情況,結合業主意見,本段進行基層現場冷再生處理。原設計為將舊瀝青面層和舊的二灰碎石挖除,經過破碎,添加新料及適量的再生劑,按15 cm再生二灰碎石備料,5 cm新的二灰碎石備料,經過專用的再生設備一起進行攤鋪、拌和、整形、碾壓成新的再生二灰碎石基層。

2 施工前的準備工作

由于參建各方均沒有類似的施工經歷,因此在相關咨詢單位的指導下,進行了大量的試驗工作,包括原路面取芯調查、原路面材料級配分析、液塑性試驗、相關擊實試驗、配合比試驗等。

3 試驗段施工

經過認真分析數據和方案,在試驗段采取再生厚度為20 cm,即5 cm新料+原路面油層+部分二灰碎石,進行冷再生施工。通過混合料配合比設計確定:試驗段最大干密度2.016 g/cm3,水泥劑量4.5%,最佳含水量為7.2%。

3.1 原材料要求

1)水泥:水泥的選用是關系到冷再生二灰碎石基層施工成敗的關鍵材料,選用本項目采用山東榴園P.O42.5級袋裝水泥,初凝時間大于3 h,終凝時間在6 h～10 h,且安定性必須合格。2)碎石:采用老山碎石場機軋反擊破碎石,規格1 cm～3 cm,壓碎值不大于26%,針片狀含量不大于 15%。

3.2 施工準備及控制

3.2.1 下承層準備

在施工前要對老路面層進行全面清掃和施工放樣,并檢測路面彎沉以備與施工過的路段進行比較。

3.2.2 施工工藝說明

根據施工放樣確定所需材料,運料至現場采用人工配合平地機攤鋪1 cm～3 cm碎石,并進行整平;在整平攤鋪好的碎石上按試驗確定的比例均勻撒布水泥,采用灑水車配合維特根WR2500再生機整體再生,最后碾壓灑水養生成型。

3.2.3 撒布水泥

1)水泥撒布量計算:再生厚度按20 cm計算,達到4.5%水泥劑量時撒布量為18.1 kg/m2,考慮10%的正常損耗則撒布量為2.5 m2/袋;2)水泥采用人工撒布,為了保證水泥撒布的均勻性,撒布前用石灰畫出方格,尺寸為1.2 m×4.5 m,每方格為兩袋水泥的用量,撒布時將水泥拆放在事先準備好的木板上,然后人工用鍬把水泥均勻撒在碎石上,為減少水泥損失,撒布時間宜控制在施工前1 h,同時避免在大風和陰雨天氣施工;3)水泥劑量檢測:在再生后現場及時取樣,做EDTA滴定試驗,快速測定水泥劑量以及混合料拌和的均勻性。

3.2.4 再生施工

1)再生拌和:根據設計文件要求(半幅寬度4.5 m)半幅一次成型,而再生機的寬度一次不能達到,因此施工時按厚度20 cm對老路進行銑刨、拌和,再生時根據機械特點施工速度為5 m/min,拌和時必須緩慢、均勻、連續進行。單幅再生施工至一個作業段終點后,將再生機和灑水車倒至施工起點,進行第二幅施工。縱向接縫位置應盡量避開快、慢車道上的車輛行駛的輪跡,縱向接縫處相鄰兩幅作業面的重疊不宜小于10 cm。2)含水量控制:施工前現場取樣測定原結構層天然含水量,根據此天然含水量計算實際用水量,并及時根據現場實際情況隨時測定及時調整,加水量由冷再生機精確控制。試驗段共測定含水量8點,最大值8.5%,最小值7.4%,其余均在7.4%～8.5%之間。3)攤鋪整形:整幅路段拌和結束后,用YB18J振動壓路機穩壓一遍,再用平地機初步整平,根據測量放樣要求,按既定的松鋪系數,帶交叉線人工找平,整形后的再生表面無明顯的再生輪跡和集料的離析現象。4)碾壓、養生。在施工結束后,立即采用覆蓋土工布結合灑水養生,正常養生7 d后,仍要加強灑水養護,確保基層強度繼續緩慢增長。5)接縫處理:兩工作段的銜接處應搭接拌和,前一段拌和后,留5 m～8 m不進行碾壓,后一段施工時,前段留下未碾壓部分,應再加水泥重新拌和,并與后一段一并碾壓。冷再生在縱向接縫時,必須采用搭接重疊拌和,留10 cm～20 cm加部分水泥重新拌和與后一段施工一并碾壓成型,且縱縫須垂直相接。6)再生施工的混合料離析控制:a.為改善路面結構層的級配,經試驗所添加的碎石為粗集料(1 cm～3 cm),因此在材料使用時減少并限制較大粒徑的碎石用量,確保混合料不產生離析;b.合理選擇再生機的拌和行走速度,保證拌和的速度均勻,保證了再生料的拌和均勻,避免因拌和產生離析;c.在平地機整平結束后,及時采用人工處理局部的離析部位。

表1 沒加集料前混合料篩分

4 試驗段成果

4.1 混合料級配分析

表1,表2比較可以得出經過添加碎石并經過再生處理,混合料的級配明顯達到改善,并符合規范要求。

表2 再生后混合料篩分

4.2 主要質量指標成果

主要質量指標成果見表3。

表3 主要質量指標成果表

經過認真的組織和精心的施工管理,應該說冷再生施工取得了成功,通過總結分析和研究,完全可以指導下一步正常施工。

5 結語

1)由于原路面結構材料和現狀存在不同程度的差異,在實際施工過程中,一定要強化前期的試驗工作以及老路狀況的調查,做好材料級配分析,確定添加碎石的規格。2)由于原有結構為二灰碎石+瀝青碎石,再生時添加結合料水泥后,在一定程度上延緩了基層結構強度的快速增長,因此建議采取延長養生時間,推遲至14 d或更長時間取芯,確保檢測數據能更好地評價基層質量,同時,在試驗條件允許的情況下,進行有關方面的研究,以獲取更有價值的數據。3)充分考慮原有結構為二灰碎石+瀝青碎石對水泥劑量的影響,施工前可取沒加水泥的樣品進行EDTA試驗,并與添加水泥的樣品試驗對比,確保水泥劑量的準確和拌和均勻。4)選擇合適的碾壓機械組合,振動壓路機不宜過大,宜在18 t～22 t,避免因振動過大對基層的下承層造成破壞,從而影響基層的整體質量。5)采用流水作業,各道工序必須有序地緊密結合,嚴格控制在規定的時間內完成碾壓,應盡量縮短從拌和到完成碾壓之間的延遲時間。

[1] JTG F41-2007,瀝青路面再生技術規范[S].

[2] JTJ 034-2000,公路路面基層施工技術規范[S].

[3] 謝曉樹,楊箭旭.城市道路二灰碎石基層平整度施工控制[J].山西建筑,2009,35(8):274-275.