高速公路擴建工程材料再利用施工技術 及效益分析

劉俊賢，賈琦飛

（核工業華東建設工程集團公司，江西 南昌 330046）

0 引言

目前在一些高速公路重修或者擴建中，傳統的翻挖重建施工沒有對舊材料進行利用，會造成工程成本大大增加和材料的極大浪費。本文提出的廢舊瀝青路面材料再生技術指的是在公路擴建過程中，對舊瀝青路面材料進行加工處理再利用，在降低成本和減少材料污染浪費方面具有重要意義，是公路建設可持續發展目標的重要一環，其經濟和社會效益均十分突出。近年來，該技術已經在津滄、京沈、津保、津濱等高速公路工程中得到了應用并積累了豐富的施工經驗。本文結合唐津高速公路擴建工程，對舊路面材料再利用相關技術進行探討。

1 技術原理分析

1.1 泡沫瀝青冷再生技術

將高溫瀝青盛入容器里，然后從上端向其內部灌入常溫水及壓縮空氣，由于氣壓很高，常溫水收到氣流沖擊而變為無數細小水粒，呈現出水霧狀，這樣狀態的水分一旦遇到高溫瀝青便非常容易氣化，于是瀝青中便出現很多微細泡沫，產生的瀝青泡沫由容器下端噴出，剛剛生產的瀝青泡沫的穩定性不太高，會在短短的幾秒內產生很大的變化，其粘度會直線降低，結合細集料變成瀝青膠漿，在攪拌過程中會與常溫集料產生裹覆作用，然后再壓實，最后變成的混合料不僅強度高，而且其粘聚性也非常強。

1.2 水泥穩定冷再生技術

先對回收的基層材料進行分類，分類的主要依據是篩分試驗以及混合料礦料級配要求，并確定需要添加新材料數量與規格，讓選取的回收材料符合混合料的級配范圍，再采取一系列處理方案如添加水泥穩定劑、加水拌合、攤鋪碾壓等，從而變成路面基層或者底基層。

2 工程施工技術

本文結合唐津高速公路擴建工程，對舊路面材料再利用相關技術進行了探討和分析，主要闡述泡沫瀝青冷再生和水泥穩定冷再生兩項技術。施工遵循和參照《公路瀝青路面泡沫瀝青冷再生技術規范》（TJG F41—2009）以及《瀝青路面再生施工技術指南》的規范。

2.1 舊材料質量控制和銑刨施工方案

在銑刨時，首先要強調控制好銑刨深度，材料分類堆放，不同結構層材料不能混放在一處，防止相鄰的兩個結構層材料相互混入。其次，要重視對銑刨回收材料的級配檢查工作，以保證銑刨回收材料的級配穩定。材料級配要求根據結構層的不同而不同（如表1所示），機器行進速度及銑刨轂轉動速度如表2所示。

表1 銑刨后瀝青路面各結構層材料級配要求

表2 機器行進速度及銑刨轂轉動速度

將濾篩網安裝在配料斗上以將體積太大的材料排除掉，提高材料的均勻度，以滿足鋪設需要，提高鋪設質量。當銑刨工作進行到石灰土底基層頂面，如果發現其彎沉沒有達到工程要求，就必須采取補救措施，如戧灰、換填等。

材料回收工作完成后，就要進行再生材料配合比的設計。設計方法為：依據重型擊實法和馬歇爾法對舊瀝青面層進行配比設計，以達到泡沫瀝青冷再生材料的要求；依照振動壓實法對基層材料進行配比設計，以達到水泥穩定再生材料的要求。

2.2 再生混合料施工工藝

泡沫瀝青再生混合料：單鋼輪振動壓路機以一次錯半輪的方式將道路進行一遍靜壓→雙鋼輪振動壓路機以一次錯半輪的方式進行碾壓直到達到理想的壓實度→輪胎壓路機以一次錯半輪的方式進行碾壓直到輪跡基本消失（此間要針對道路實際情況決定灑水與否）→養生2d→鉆芯取樣并按要求芯樣需完整→下部封層。

水泥穩定再生混合料：單鋼輪振動壓路機以一次錯半輪的方式將道路進行一遍靜壓→單鋼輪振動壓路機以一次錯半輪的方式進行碾壓直到達到理想的壓實度（一般為2～3遍）→輪胎壓路機以一次錯半輪的方式進行碾壓（一般為2遍）→三鋼輪壓路機進行碾壓直到輪跡基本消失，灑水養生7d。

2.3 養生處理

由上文可知，在泡沫瀝青再生混合料施工工藝中，需要進行2d的養生處理，之后為觀察養生的實際效果，要進行持續的鉆芯取樣工作，也為上層結構的鋪設提供了條件；在水泥穩定再生混合料施工工藝中，需要進行7d的養生處理，養生處理工作需規范，為保證再生層表面的平整，灑水不能采取直給式和自流式兩種沖擊力較強的方式，且在7d的養生處理后，灑水工作還要在未進行上部結構時繼續進行，防止再生層因缺水產生裂縫。

3 工程效益

3.1 節能方面

在節能方面，泡沫瀝青冷再生混合料所節約的主要為加熱礦料和瀝青時耗費的熱量。泡沫瀝青再生層技術在高速公路建設節能方面的表現如表3所示（4車道／km）。

相對于從新購買碎石原材料，利用廢舊材料由于運途相對短得多，在運輸方面的能源節省大有優勢。在唐津地區的施工如果要購買碎石，基本上要在河北境內采購。設需采購碎石10000t，運距為100km，運輸耗能情況計算結果比較如表4所示。

表3 泡沫瀝青再生層技術在高速公路建設節能效果

表4 廢舊道路材料耗能情況計算結果比較

由表3、表4可知，假如在天津地區泡沫瀝青冷再生技術的應用面積為100萬m2（按實際估計），則需要泡沫瀝青混合料30.8萬t，在折算標煤后，能夠節省煤耗2824.8t，CO2排放節省量為6939.6t。假如在天津地區水泥穩定冷再生技術的應用面積為90.26萬m2（按實際估計），需要水泥穩定混合料38.86萬t，在折算標煤后，能夠節省煤耗1953.6t，CO2排放節省量為2846.6t。

3.2 經濟方面

在經濟方面，泡沫瀝青冷再生材料通常在路面工程的路面上基層或在替代柔性基層時得到應用。假如100萬m2的施工面積，厚度泡沫瀝青再生層為15cm，相對于瀝青碎石12cm。成本支出如表5所示。

由表5、表6可知，假如在唐津地區泡沫瀝青冷再生技術的應用面積為100萬m2（按實際估計），應用泡沫瀝青冷再生技術能夠節省6400萬元的投資；假如在天津地區水泥穩定冷再生技術的應用面積為90.26萬m2（按實際估計），應用水泥穩定冷再生技術能夠節省2651萬元的投資。一共約節省9052萬元，具有良好的經濟效益。

表5 泡沫瀝青冷再生材料投資支出節省情況

表6 水泥穩定冷再生材料投資支出節省情況

4 結語

當前，舊瀝青路面路面再生技術展現出了良好的發展前景，在節能、經濟方面展現出巨大的潛力，還保護了環境，符合我國生態文明的建設要求，其社會效益也十分理想。另外，該技術還具有不復雜、易掌握、可操作性強、對設備要求不高等優點，能夠在節能減排、降低成本、縮短工期方面發揮巨大的作用，值得進一步推廣應用。

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