水泥穩定冷再生底基層在高速公路中的設計應用

章劍青,　尚　敏

(江蘇華寧工程咨詢監理有限公司,江蘇 南京　210018)

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水泥穩定冷再生底基層在高速公路中的設計應用

章劍青,尚敏

(江蘇華寧工程咨詢監理有限公司,江蘇 南京210018)

摘要：為減少生態破壞,降低環境污染，循環利用公路路面舊料，水泥穩定冷再生底基層技術應運而生并逐步在公路工程中得到應用，文章結合實踐介紹了水泥穩定廠拌冷再生基層和就地冷再生基層施工的技術原理、材料、設備要求及施工工藝,提出了推廣應用的技術性建議，以期為同類項目設計提供參考。

關鍵詞：高速公路；再生利用；底基層；施工工藝

為減少生態破壞,降低環境污染, 循環利用材料資源，交通運輸部出臺了相關文件，到“十二五”末全國基本實現公路路面舊料“零廢棄”，路面舊料回收率要達到95%以上，高速公路路面舊料回收率要達到100%，循環利用率要達到90%以上。因此，相關的路面材料再生及再利用技術應運而生并逐步在公路工程中得到應用。

在合肥繞城高速公路隴西至路口段應急工程中對其路面結構設計就考慮應用了水泥穩定再生底層技術。

1再生方案選擇

目前在路面改造時，對于舊瀝青路面再生一般有廠拌熱再生、廠拌冷再生以及就地冷再生3種常用的再生技術[1]。

廠拌熱再生是將回收的瀝青路面材料與新的瀝青、集料材料(有時還包括再生劑)混合，在拌和廠集中生產再生熱拌瀝青混合料的過程[2-3]。這種再生方法的缺點是瀝青路面回收混合料(RAP)的用量相對較少。優點主要在于：生產出的瀝青混合料的性能與新混合料相當，熱廠拌再生瀝青混合料質量較穩定，質量控制相對于其他再生技術也較容易。

廠拌冷再生是將回收的瀝青路面材料(RAP)和瀝青再生劑相混合進行再生后作為底面層混合料的一種技術。廠拌冷再生可用于修復面層和基層的病害，也可改善路面的幾何線形和修復任何類型的裂縫。

就地冷再生(CIR)是指原有路面材料被就地利用的一種路面改建技術。采用就地冷再生可以使路面恢復所需的線形、斷面，消除原路面的車轍、不規則和不平整的區域。還可以消除橫向、縱向和反射裂縫。就地冷再生還具有生產效率高，費用低，對交通的影響減少到最小，可以保留原有的路面標高。對于那些離拌和場較遠的次要道路和低交通量道路，就地冷再生比集中廠拌冷再生更適用，但就地冷再生技術用于高速公路還需進行論證與試驗路總結。

當改造工程各路段病害差別較大時，路面設計時將原瀝青路面分成若干路段分別進行處理，有的僅需將原瀝青層進行修復即可，有的需要挖除原瀝青層，有的還需要將基層挖除后進行補強，而就地冷再生工藝一般適應路面結構統一，再生銑刨深度相同的情況。項目的特點決定了不可能采用就地冷再生的工藝。

廠拌熱再生是成熟的技術，再生得到的瀝青混合料品質優良，是老路面瀝青混合料再生利用最合適、最經濟的再生方式。但廠拌熱再生回收料使用量有限，間歇式拌和設備的最高用量一般只能達到30%，因此，大部分的銑刨料仍然得不到妥善的利用。鑒于此，不可能采用廠拌熱再生的方式。

對于原瀝青路面擬采用廠拌冷再生技術，廠拌冷再生技術可采用乳化瀝青或水泥作為再生結合料。對于乳化瀝青廠拌冷再生用在下面層相關工程建設經驗較少，不宜采用方案。

相比較而言，采用水泥穩定冷再生底基層方案有以下特點：

(1) 節約設備投資：廠拌冷再生技術生產過程幾乎無需專用設備，可以有效解決舊料廢棄和環境污染問題，具有良好的經濟效益和社會效益。

(2) 經濟合理：首先，級配的選擇是保證基層質量的基礎。冷再生基層方案由于基層再生混合料顆粒級配組成，遠遠高于底基層再生混合料顆粒級配要求，回收瀝青骨料需添加更多新骨料才能滿足再生級配要求，因此不可避免需要對集料顆粒組合進行多種試配，反復調整級配組成，才能確定一組骨架密實型級配，從而降低工作效率，增加施工難度。水泥穩定冷再生底基層方案相比較而言，再生混合料顆粒級配組成要求低，回收瀝青路面材料更加容易滿足級配要求，可以最大限度利用回收舊料，減少調整過程，從而提高工作效率。

(3) 低碳環保：廠拌冷再生技術具有能耗低、污染小、可循環使用優點。

(4) 工程案例：根據安徽省京臺高速小西沖至方興大道段改擴建建設經驗，水泥穩定冷再生底基層方案技術可行，效果顯著。

綜上所述，考慮項目工程特點，從經濟、環保、節能、便于施工、質量可靠等多種角度分析，設計推薦采用水泥穩定冷再生底基層方案。

本設計采用廠拌水泥穩定冷再生底基層方案，即以水泥為添加劑處治舊瀝青路面材料形成底基層，屬于瀝青路面冷再生的范疇，其原理是以銑刨破碎后的舊瀝青混合料為主體，加入適量的水泥、粗集料和水，經拌和、鋪筑、壓實和養生，形成與水泥穩定類半剛性材料類似的底基層材料。

2施工工藝及技術要求

2.1回收瀝青路面材料(RAP )

(1) 由銑刨機對所要再生的瀝青混凝土路面全厚度一次銑刨得到冷再生瀝青混合料材料RAP(reclaimed asphalt pavement)，采用運輸車直接將銑刨料運輸至拌和廠集中堆放[4]。

(2) 為防止在堆放和生產過程中銑刨料發生結塊，在銑刨時適當加大水量。

(3) 回收瀝青路面材料(RAP )在回收和存放時不得混入基層廢料、水泥混凝土廢料、雜物、土等雜質。

2.2回收瀝青路面材料(RAP)的預處理

(1) 使用推土機、裝載機等機具將一個料堆的回收瀝青路面材料(RAP)充分混合，然后用破碎機或其他方式進行破碎，主要是對37.5 mm以上大顆粒部分進行再次破碎，應使回收瀝青路面材料(RAP)最大粒徑小于37.5 mm。

(2) 對破碎后的回收瀝青路面材料(RAP)進行篩分，設置10 mm和37.5 mm兩道篩網，將其篩分成10 mm以下細集料部分和10～37.5 mm粗集料部分兩種規格的銑刨料。

(3) 經過預處理的回收瀝青路面材料(RAP)，可用裝載機等將其轉運到堆料場均勻堆放，轉運和堆放過程中應避免回收瀝青路面材料(RAP)離析。

(4) 回收瀝青路面材料(RAP)應避免長時間的堆放，且堆高一般不超過2 m，料倉中的回收瀝青路面材料(RAP)應及時使用。

(5) 使用回收瀝青路面材料(RAP)時應從料堆的一端開始在全高范圍內鏟料。

2.3材料組成設計

(1)水泥采用初凝時間3 h以上和終凝時間較長(宜在6 h以上)的復合水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥，水泥應疏松、干燥，無聚團、結塊、受潮變質，水泥強度等級不高于32.5 MPa[2]。水泥劑量3%～5%，現場試驗確定。施工中應嚴格控制水泥用量，在滿足底基層各項物理力學指標的前提下，盡量減低用量，水泥穩定冷再生碎石7 d抗壓強度宜在2.5～3.0 MPa，壓實度不小于96%[5]。

(2) 添加粗集料應用硬質巖反擊破軋制，巖石性質為玄武巖，碎石中針片狀含量<20%，壓碎值<26%，碎石中不應有黏土塊、植物等有害物質，最大粒徑不大于37.5mm[5-6]。

(3) 根據粗細兩檔銑刨料和新加粗集料的級配確定再生混合料的合成級配，其級配范圍見表1，應符合文獻[7]的規定。

表1　再生混合料的顆粒組成范圍

3施工過程

3.1施工準備

(1) 下承層的準備。下承層應密實平整，滿足要求方可進入下道工序施工。

(2) 鋪筑試驗路段,長度不宜小于200 m。從施工工藝、工程質量、施工管理、施工安全等方面驗證施工配合比及施工方案和施工工藝的可行性，并為正常施工提供技術依據。

3.2拌制

(1) 施工時采用經試驗驗證的生產配合比進行拌和生產。

(2) 對拌和設備的要求,廠拌冷再生宜采用專用拌和設備。

(3) 拌和設備的生產能力應與攤鋪設備生產能力匹配。

(4) 拌和時間應適宜，拌和后的冷再生混合料應均勻一致，無結團成塊現象。

(5) 拌和生產中，混合料的含水量要略大于最佳含水量0.5%～1%，以補償攤鋪及碾壓過程中的水分損失，高溫作業時，早晚與中午的含水量要有區別，要按溫度變化及時調整。

3.3運輸

(1) 運輸車輛保持干凈清潔，對車廂板均勻噴灑肥皂水溶液。

(2) 運輸車輛在裝料過程中前后移動，分幾堆裝料，以減少混合料的離析。

(3) 運輸車輛數量滿足拌和與攤鋪需要，并略有富余，保證生產的穩定性。

(4) 運輸過程中，運料車輛均有篷布覆蓋并扣牢，主要目的是防止混合料在運輸過程中水分損失。

(5) 冷再生料應在水泥初凝時間內運到現場，并攤鋪、碾壓完成，否則作廢料處理。

3.4攤鋪

(1) 攤鋪試驗段，以測算再生混合料的松鋪系數。

(2) 攤鋪時混合料的含水量高于最佳含水量0.5%～1%。

(3) 在攤鋪前將下承層頂面清除干凈，灑水濕潤。

(4) 在攤鋪機后面應設專人消除粗細集料離析現象，特別應該鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補。

3.5壓實

(1) 采用重型輪胎式振動壓路機碾壓，機械組合和碾壓遍數按試驗段確定的方案執行，控制碾壓速度不大于2.5 km/h。

(2) 碾壓過程中表面始終保持濕潤，及時補灑少量水。

(3) 嚴禁在已完成的或正在碾壓的路段上“調頭”和急剎車，以保證再生層表面不受破壞。

(4) 施工中，從加水拌和到碾壓終了的延遲時間不得超過水泥終凝時間。

3.6橫向接縫的處理

(1) 用攤鋪機攤鋪混合料時，不宜中斷，如因故中斷時間超過 2 h，應設置橫向接縫，攤鋪機應駛離混合料末端[8-9]。

(2) 人工將末端含水量合適的混合料弄整齊，緊靠混合料放兩根方木，方木的高度應與混合料的壓實厚度相同；整平緊靠方木的混合料。

(3) 方木的另一側用砂礫或碎石回填約3 m 長，其高度應高出方木幾厘米。

(4) 將混合料碾壓密實。

(5) 在重新開始攤鋪混合料之前，將砂礫或碎石和方木除去，并將下承層頂面清掃干凈。

(6) 攤鋪機返回到已壓實層的末端，重新開始攤鋪混合料。

(7) 如攤鋪中斷后，未按上述方法處理橫向接縫，而中斷時間已超過 2 h，則應將攤鋪機附近及其下面未經壓實的混合料鏟除，并將已碾壓密實且高程和平整度符合要求的末端挖成與路中心線垂直并垂直向下的斷面，然后再攤鋪新的混合料。

3.7縱向接縫的處理

水泥穩定冷再生底基層應盡可能避免縱向接縫。如兩幅攤鋪時，宜采用兩臺攤鋪機一前一后相隔約 5～10 m同步向前攤鋪混合料，并一起進行碾壓。

在不能避免縱向接縫的情況下，縱縫必須垂直相接，嚴禁斜接，并符合下列規定：

(1) 在前一幅攤鋪時，在靠中央的一側用方木或鋼模板做支撐，方木或鋼模板的高度應與穩定土層的壓實厚度相同。

(2) 養生結束后，在攤鋪另一幅之前，拆除支撐木(或板)。

3.8養生及交通管制

(1) 每一段碾壓完成并經壓實度檢查合格后，應立即開始養生。

(2) 水泥穩定冷再生底基層在加鋪上層結構前

必須進行養生，養生時間不宜少于7 d[10]。

(3) 在養生期間未采用覆蓋措施的，除灑水車外，應封閉交通。在養生期間采用覆蓋措施的，不能封閉交通時，應限制重車通行，其他車輛的車速不應超過30 km/h。

4結束語

隨著我國基礎設施建設的飛速發展，早期建成的大量高速公路已進入大中修期，而在道路改擴建修期間翻挖、銑刨的瀝青混合料如若直接丟棄，不僅造成環境污染，對于我國極為匱乏瀝青資源的國家現狀來說也是一種資源浪費。

水泥穩定冷再生基層技術的應用減少了因開采而造成的生態破壞,降低對環境造成的污染, 對保護環境具有十分重要的意義。

此外，水泥穩定冷再生基層施工時是一種高效率的施工技術,直接利用舊路面的基層材料，避免了材料運輸等中間環節，顯著地縮短了施工周期。

利用瀝青路面再生技術在合理利用廢料、保護環境的同時，還能節約資源，降低對瀝青等不可再生資源的消耗，具有明顯的社會和經濟效益。

〔參考文獻〕

[1]JTG/T L11-2014, 高速公路改擴建設計細則[S]．

[2]JTG F41-2008,公路瀝青再生技術規范[S]．

[3]查旭東,陳兆坤.再生瀝青混合料施工技術[J]．公路與汽運，2008(3)，87-89.

[4]曾夢瀾,肖杰,吳超凡,等，冷再生瀝青混合料RAP含量對使用性能的影響[J].中南公路工程，2007，32(2)，27-31.

[5]JTG/T D50-2006，公路瀝青路面設計規范[S].

[6]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].

[7]JTG/T F20-2015，公路路面基層施工技術細則[S].

[8]JTJ 002-87，公路工程名稱術語[S].

[9]JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面設計規范[S]．

[10]JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技術細則[S]．

收稿日期：2016-01-13；修改日期：2016-01-19

作者簡介：章劍青(1963-)，男，江蘇南京人，碩士，江蘇華寧工程咨詢監理有限公司高級工程師．

中圖分類號：U416.217

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5781(2016)01-0120-04