淺析就地冷再生技術在瀝青道路大修中的應用

王 勇

隨著我國經濟增長的不斷加快,道路運輸現已呈現出大流量、重荷載逐漸增加的趨勢,大量早期修建的公路其技術性能已經遠遠不能適應現代交通的要求,且許多路面的適用期早已超過了它們的設計年限,特別是近年來車輛超載加速了道路的各種病害,大大縮短了維修養護的間隔時間,伴隨而來的是道路網的養護和維修任務的加重。類似山西省這樣重工業經濟的地區形勢尤為嚴峻,山西省境內干線公路每年應大修路段逐年增加,遠遠超過地方單位的承受力,且原有大修工程造價較高、施工工期較長、環境污染劇烈,并且需要長時間中斷交通,給行駛車輛和行人的通行帶來極大的不便。為解決現有傳統養護改建施工中存在的實際問題,國內外同行經過多年的研究實踐,就地冷再生作為一種新興的施工技術,在我國公路事業飛速發展的今天,以其獨特的施工工藝、特點立足于公路施工工藝的競爭行列之中,使公路養護改建工作發生了重大變革,把瀝青道路大修傳統工藝中丟棄的混合料作為一種可再生的材料資源加以利用,為公路改擴建及日常養護工作開辟了一個新的領域。

1 就地冷再生技術原理及分類

所謂就地冷再生就是把現在原有舊路的材料進行銑刨、破碎,即將原有舊路的路面結構層得到可靠的破碎后,需要時摻入部分骨料或細集料,再按照實驗確定的比例加入添加劑,如:水泥、瀝青、水等,然后進行充分均勻的拌和使之成為一種全新的材料重新鋪筑在路面上,經過碾壓成型之后,完成新的具有所需承載力要求道路結構層。

目前常用的再生技術為:就地冷再生作半剛性基層和就地冷再生作柔性基層。

就地冷再生作半剛性基層,是利用原有瀝青路面的材料,包括路面材料和部分基層材料進行破碎加工,需要時加入部分骨料或細集料,按一定比例加入一定量添加劑(通常單獨采用水泥)和適量的水,在自然溫度環境下連續完成材料的銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪以及壓實的作業過程,重新形成結構層的一種工藝方法,通常作為路面基層使用。

就地冷再生作柔性基層,是在上述冷再生半剛性基層工藝的基礎上另外采用泡沫瀝青作為添加劑,以改善其結構性能。泡沫瀝青又叫膨脹瀝青,是將一定的常溫水注入熱瀝青,使其發生膨脹,形成大量的瀝青泡沫,經過很短的時間,瀝青泡沫破裂。當泡沫瀝青與集料接觸時,瀝青泡沫間化為數以萬計的“小顆粒”,散布于細集料的表面,形成粘有大量瀝青的填縫料,經過拌和壓實,這些細料能填充于粗料之間的空隙,并形成類似砂漿的作用,使混合料達到穩定,也將半剛性路面結構轉為半柔性結構。

2 施工方案與施工工藝

2.1 撒布細集料及添加劑

根據設計再生層厚度計算每平方米用量,將細集料及添加劑(如:石屑、水泥)運至現場,根據單位用量畫出方格網,按控制網格撒布,并用刮板將其均勻刮平;或計算出單位厚度和用量用攤鋪機及撒布車均勻布設。攤鋪路段進度以夠次日再生任務為宜,同時水及材料供應要準備到位,略有富余為原則,運輸水泥車輛要有防雨設施。

2.2 冷再生機組就位

使用推桿連接再生機組,并連接所有與再生機相連的管道,檢查再生機操作人員是否已將有關的施工數據輸入計算機,檢查水車水量是否充足,檢查再生路段內的導向標志是否明顯。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。同時對再生施工中所需要的其他機械設備進行全面的檢查及準備。

2.3 舊路面破碎拌和

1)以Wirtgen2500s冷拌再生機為例,該機最大工作寬度為250cm,最大拌和深度40cm,能保證連續拌和,具有很高的生產率,能精確控制鋪筑厚度。2)每次再生的長度以保證水泥初凝前后續作業能全部完成為宜,施工條件較好時,再生的長度盡可能長些,以減少橫向接縫,一次(不停機)再生的長度一般以150 m～250 m為宜。單刀作業完成后,由專人指揮倒車到起始工作位置,開始下一刀施工,如此循環,逐段全幅施工,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。

2.4 碾壓整形

1)根據路寬、壓路機的輪寬和輪距,預先制訂碾壓方案,盡量使各部分碾壓次數相同,路面的兩側應多壓2遍～3遍。在再生機施工作業同時,其后緊跟一臺單鋼輪振動壓路機進行初壓,然后采用高幅低頻進行壓實3遍～4遍,壓實遍數應足以保證再生層底部2/3厚度范圍內的壓實度達到規定要求,鋼輪壓路機的工作速度不得超過3km/h。在每一施工段全幅初壓完成后,立即用平地機整形。2)測量人員應及時根據設計縱斷高程和橫坡度,每10 m為一斷面分左中右測出高程,根據確定的松鋪系數,人工找出基準點,高程不足時及時用平地機刮平。通過舊路整形達到“調坡”“調拱”的目的,且保證平整度。3)碾壓過程中,如有“彈簧”、松散、起皮等現象,應及時翻開重新拌和(加適量的水泥)或用其他方法處理,使其達到質量要求。經過拌和、整形的水泥穩定再生層,宜在水泥初凝前完成碾壓,并達到要求的密實度,同時不得有明顯的輪跡。

2.5 接縫和掉頭處的處理

2.5.1 縱向接縫的處理

縱向接縫重疊寬度以10cm～15cm為宜。路面材料越厚,重疊量越大;材料粒度越粗,重疊量越大。相鄰兩刀作業間隔12 h以上時,重疊量應適當增加。在施工時,應根據已建再生層的完成時間,適當減少縱向接縫處水的噴入量。同時縱向接縫的位置應盡量避開慢行、重型車輛的輪跡。相鄰兩次作業間隔時間3 h以上時,重疊處應適當撒布水泥,小于3 h時,重疊處不應撒布水泥。

2.5.2 橫向接縫的處理

再生機每一次下刀及提刀均形成橫向接縫,下刀時接縫料產生堆積,提刀時產生坑槽,對所形成的橫向接縫必須及時人工整平處理,施工中應盡量減少停機現象。同時應檢查供水管,氣體必須在水到達噴灑桿前排除,下刀同時即噴水,也便于冷卻。

2.6 養生

每一段碾壓完成后,用灑水車經常灑水進行養生,每天灑水的次數應視氣候而定,以保持穩定土層表面潮濕為原則,同時應注意表層情況。在養生期間應盡量限制重車通行,其他車輛的車速不應超過30km/h。在養生期間,應安排清掃再生路段飛砂,確保再生路段的整潔。水泥穩定再生層宜養生7 d后應及時鋪筑上層混合料。

3 質量控制與檢測

1)銑刨深度:再生機行進過程中,通過計算機按照設計深度進行銑刨,根據不同路況人工隨時量取銑刨深度,看是否滿足要求;2)橫坡、縱斷高程:初壓后,利用水準儀每20 m測1個斷面(3個點)控制平地機工作,橫坡偏差為±0.3%,中線高程偏差+5mm,-10mm;3)壓實度:終壓完畢后,用灌砂法按JTG F80-2004公路工程質量檢驗評定標準附錄B檢查,一般每100 m一處;4)平整度:終壓完畢后,采用3 m直尺每100 m隨機量測一處,允許偏差不大于8mm;5)7 d無側限抗壓強度:每工作班制備1組試件,試件6 d灑水養生,1 d浸水養生,測定抗壓強度;6)彎沉值:半剛性基層施工完畢、不間斷灑水養生7 d后,采用貝克曼梁法對行車道和超車道按每20 m一點進行測量。

4 就地冷再生技術的意義

就地冷再生技術具有以下優點:1)環境:現有路面材料的完全利用。不需要發現損壞點,來自料場的新材料的用量最少。減少了因開采料場等所造成的地表斷痕。運輸量大為減少。極大地降低了能源消耗及運輸車另加給路網的損害。2)再生層的質量:現有材料與水和穩定劑的連續、高質量的拌和確保了再生層的質量。液態穩定劑的添加因采用微機控制的輸送系統而非常精確。各組分材料的精確計量和可靠輸送是獲得優質再生材料的保證。3)結構的完整性:冷再生施工產生的較厚的均勻的路面內,不存在傳統施工方法中有時出現的較薄路面間的薄弱界面。4)不損壞路基:與采用傳統施工機械修復道路相比,冷再生施工很少損壞路基。5)較短的施工周期:現代再生機械具有很高的生產率,與其他修復施工相比,大大地縮短了工期。6)交通安全:冷再生施工最大的優點之一是具有很高的交通安全性。整個再生機組均可處于同一條車道內。白天可以僅進行一條車道的再生施工,而到了晚上,包括施工完畢的再生車道在內的整條道路可以全部開放交通。7)經濟性:綜合上述所有優點,從經濟性的角度來看,冷再生施工是路面修復的一種最具吸引力的方法。

由于冷再生技術具有以上優點,因此實施就地冷再生技術對于節約自然資源,保護自然環境以及公路道路的維護中具有非凡的意義。

綜上所述,冷再生作為一種新興的施工技術,在我國公路事業飛速發展的今天,將會以其獨特的施工工藝、特點牢固立足于公路施工工藝的競爭行列之中。與傳統筑路方法相比,“就地冷再生技術”可縮短工期、提高作業效率,完全利用廢舊材料,大大節省施工成本,對交通的干擾最小,在公路施工領域有較好前景。

[1] 朱 磊.淺談道路重建翻新工程中的路面冷再生技術[J].山西建筑,2009,35(27):283-284.