水泥就地冷再生工藝在城市主干道路基的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)

■余曉皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州350011）

水泥就地冷再生工藝在城市主干道路基的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)

■余曉皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州350011）

本文結(jié)合福州市三環(huán)路黃山至螺洲段路面整治提升改造工程試驗(yàn)段的實(shí)例介紹了就地冷再生的基本原理和施工工藝。得出了就地冷再生工藝在施工中的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。為同類(lèi)工程實(shí)施提供參考。

就地冷再生設(shè)備的選擇施工工藝質(zhì)量控制

0 前言

在城市道路大修或改建工程中，推廣使用路面再生技術(shù)是符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求。通過(guò)路面再生，不僅可以節(jié)約大量筑路材料，降低工程造價(jià)，而且可以避免環(huán)境污染。目前福州市內(nèi)許多道路，特別是三環(huán)路通車(chē)以來(lái)由于路基出現(xiàn)較為嚴(yán)重的不均勻沉降，路面產(chǎn)生了不同程度的沉陷、裂縫、坑槽、松散等病害，為避免大開(kāi)挖，降低施工對(duì)周邊居民和環(huán)境的影響，縮短施工工期，在三環(huán)路改造工程中應(yīng)用了水泥就地冷再生技術(shù)。

1 水泥就地冷再生技術(shù)

1.1 基本原理

采用專(zhuān)用的就地冷再生設(shè)備，對(duì)瀝青路面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)冷銑刨，破碎和篩分（必要時(shí)），摻入一定數(shù)量的新集料，再生結(jié)合水泥、水，經(jīng)過(guò)常溫拌合、攤鋪、碾壓等工序，一次性實(shí)現(xiàn)瀝青路面再生。該技術(shù)包括瀝青層就地冷再生和全深式就地冷再生兩種方式。僅對(duì)瀝青層進(jìn)行的就地冷再生稱(chēng)為瀝青層就地冷再生；再生層既包括瀝青材料又包括非瀝青材料層的，稱(chēng)為全深式就地冷再生。

1.2 工藝流程

水泥就地冷再生的工藝流程為：封閉交通→施工放樣→準(zhǔn)備原道路→添加新料→冷再生機(jī)組就位→擺放和撒布水泥→冷再生機(jī)銑刨與拌和→整形碾壓→接縫和調(diào)頭處的處理→養(yǎng)生。

1.3 優(yōu)勢(shì)與不足

1.3.1 主要優(yōu)點(diǎn)

（1）簡(jiǎn)化施工工序，縮短施工工期

通過(guò)機(jī)械化施工，可以對(duì)舊路面混合料進(jìn)行充分的再生利用，減少了搬運(yùn)廢料過(guò)程和廢料堆放場(chǎng)地占用問(wèn)題，不需要對(duì)舊路進(jìn)行挖除和回填處理，簡(jiǎn)化了施工過(guò)程。通過(guò)銑刨、破碎、添加新料、拌合和攤鋪連續(xù)不間斷的施工，縮短了工期，同時(shí)提高了機(jī)械化程度，與傳統(tǒng)的挖除新建對(duì)比，大大提高了工作效率。

（2）節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境

通過(guò)100%的利用舊路材料，大大減少了新材料的使用，節(jié)約了資源。冷再生充分利用了舊路資源，減少了廢料外運(yùn)及堆放占地問(wèn)題，減少了對(duì)環(huán)境的污染和破壞。同時(shí)，冷再生也避免了高溫對(duì)環(huán)境的影響和對(duì)作業(yè)人員的傷害，減少了粉塵的污染，有效地保護(hù)了環(huán)境。

1.3.2 主要缺點(diǎn)

水泥就地冷再生質(zhì)量不如集中廠拌可靠，舊路面材料狀況，級(jí)配情況對(duì)再生路面影響較大。水泥就地冷再生經(jīng)驗(yàn)不是很豐富，并且穩(wěn)定性較差，需要加鋪瀝青面層。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

福州市南三環(huán)路黃山至螺洲橋段路面整改提升改造試驗(yàn)段工程（K6+280～K10+140,福峽高架橋除外，共2.86km）為城市快速路，雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)車(chē)速80km/h。本工程包括兩段中修和三段大修，根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，為滿(mǎn)足福州三環(huán)路II期螺洲到黃山段路面的處治要求，并達(dá)到節(jié)約資源的目的，需按照以下工序?qū)Υ笮薅芜M(jìn)行結(jié)構(gòu)維修處治：⑴現(xiàn)場(chǎng)舊路面銑刨一定厚度的瀝青面層材料至拌和站，單獨(dú)堆放；⑵在銑刨面上添加改善級(jí)配的新骨料及水泥，用就地冷再生機(jī)車(chē)形成25cm的再生結(jié)構(gòu)層；⑶后場(chǎng)添加一定比例的新料改善瀝青面層銑刨料級(jí)配，拌合形成泡沫瀝青混合料；⑷待水泥就地冷再生基層養(yǎng)生完畢后，拌合好的泡沫瀝青混合料運(yùn)至前場(chǎng)，鋪筑12cm泡沫瀝青冷再生基層；⑸泡沫瀝青基層養(yǎng)生期結(jié)束后，實(shí)施封層、粘層并加鋪8cm AC-25與4cmSMA-13瀝青混凝土面層。

2.2 施工準(zhǔn)備

2.2.1 設(shè)備選用

設(shè)備組成包括：就地冷再生機(jī)（維特根W2000）、平地機(jī)、20t鋼輪壓路機(jī)、26t鋼輪壓路機(jī)、26t輪胎壓路機(jī)、數(shù)臺(tái)水車(chē)。

（1）冷再生機(jī)

應(yīng)根據(jù)道路的級(jí)別、病害類(lèi)型和再生厚度等選擇適當(dāng)?shù)睦湓偕鷻C(jī)，選擇時(shí)可依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率、銑刨深度和作業(yè)寬度等關(guān)鍵參數(shù)（見(jiàn)表1）。

表1 維特根冷再生機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

考慮到本工程采用的交通導(dǎo)改方案為封閉四分之一幅及兩個(gè)3.75m寬的車(chē)道，水泥就地冷再生結(jié)構(gòu)層厚度25cm，故選用維特根WR2000XL冷再生機(jī)。

（2）壓路機(jī)

根據(jù)試驗(yàn)段施工，選擇20t鋼輪壓路機(jī)、26t鋼輪壓路機(jī)、26t輪胎壓路機(jī)。

2.2.2 封閉交通

開(kāi)始準(zhǔn)備原路面時(shí)，對(duì)施工作業(yè)面完全封閉交通，本工程采用1.2m高水馬進(jìn)行密?chē)?，并在各路口設(shè)置警示牌，提醒司機(jī)及行人。

2.2.3 施工放樣

在再生施工之前，應(yīng)在道路的兩側(cè)放置一系列的標(biāo)樁作為基線，標(biāo)樁的間距曲線距離不應(yīng)超過(guò)20m，直線距離不應(yīng)超過(guò)40m。

2.2.4 準(zhǔn)備原道路

清除原道路表面的石塊、垃圾、雜草等雜物和積水，并清理邊線。

2.2.5 水泥添加方式的選擇

⑴將袋裝水泥均勻撒布，這種方式簡(jiǎn)單易行，但效率較低并受刮風(fēng)影響，對(duì)水泥添加劑量有一定影響。

⑵水泥稀漿攪拌輸送車(chē)，這種方式可以充分保證水泥添加劑量的準(zhǔn)確性和混合料拌合的均勻性，同時(shí)不受刮風(fēng)影響，但需要購(gòu)置或租賃水泥稀漿攪拌輸送車(chē)，提高了施工成本。

⑶水泥撒布車(chē)，這種方式介于（1）和（2）之間，同時(shí)兼?zhèn)淞藘烧叩膬?yōu)缺點(diǎn)。

考慮到本工程需要保證交通通行，且需要處理基層僅大修段的第一、第二、第三車(chē)道，施工作業(yè)面連續(xù)性較差，所以選擇人工撒布水泥。

2.3 施工過(guò)程

通過(guò)試驗(yàn)段的施工總結(jié)，水泥初凝時(shí)間、終凝時(shí)間以及各道工序的銜接，確定施工最佳長(zhǎng)度為130～150m。

2.3.1 添加集料與水泥

（1）攤鋪碎石

新加料裝車(chē)時(shí)，應(yīng)控制每車(chē)料的數(shù)量基本相等。根據(jù)每車(chē)料的質(zhì)量或體積，計(jì)算每車(chē)料的堆放距離。卸料距離應(yīng)嚴(yán)格掌握，避免有的路段料不夠或過(guò)多。將新加料均勻地撒布在舊路面上，并檢查新加料撒布是否均勻。本工程根據(jù)質(zhì)控方取樣篩分結(jié)果添加10～20mm單檔集料碎石，添加量為78.2kg/m2攤鋪厚度為5.5cm。采用平地機(jī)攤鋪碎石（圖1），輔以專(zhuān)人跟蹤檢測(cè)攤鋪厚度，確保碎石攤鋪均勻（見(jiàn)圖1）。

圖1 平地機(jī)攤鋪碎石

（2）撒布水泥

根據(jù)每一平方米水泥穩(wěn)定層需要的水泥用量計(jì)算出水泥擺放的縱橫間距，在碎石面上做好安放標(biāo)記。將水泥均勻攤開(kāi)，并注意使每袋水泥的撒布面積相等。水泥撒布完后，表面應(yīng)沒(méi)有空白位置，也沒(méi)有水泥過(guò)分集中的地點(diǎn)。人工撒布水泥，實(shí)際采用的水泥劑量應(yīng)比室內(nèi)試驗(yàn)確定的劑量多0.5%～1%。本工程通過(guò)試驗(yàn)段的施工，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)安排3名人員在攤鋪好的碎石上提早畫(huà)好白灰網(wǎng)格，計(jì)算好每包水泥撒布的面積，確定白灰網(wǎng)格的尺寸。水泥添加量為21kg/m2，一袋水泥為50kg，所以一袋水泥可以攤鋪2.38㎡（見(jiàn)圖2、圖3）。

圖2 劃灰格

圖3 人工攤鋪

2.3.2 設(shè)備機(jī)組就位

使用推桿連接再生機(jī)組，并連接所有與再生機(jī)相連的管道。冷再生機(jī)推動(dòng)水罐車(chē)在原路面上行進(jìn)。冷再生機(jī)行進(jìn)速度6m/min，網(wǎng)裂嚴(yán)重地段應(yīng)降低再生機(jī)組行進(jìn)速度，提高銑刨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。再生機(jī)后配備有專(zhuān)人跟隨，隨時(shí)檢查再生深度、水泥含量和含水量，并配合再生機(jī)操作員進(jìn)行調(diào)整。施工中再生深度的檢查以相鄰已經(jīng)再生或原路面為標(biāo)準(zhǔn)，用鋼釬刺入土中，測(cè)量其刺入深度，看其深度是否合格。再生機(jī)后宜安排4～5人處理邊線和清理混合料中的雜質(zhì)以及每刀起始位置的余料，以防止影響縱向接縫、橫向接縫、平整度和再生材料的密實(shí)性。每段再生結(jié)束后，應(yīng)檢查銑刨轂的刀架、刀頭，發(fā)現(xiàn)損壞立即更換。本工程采用維特根WR2000XL型再生機(jī)一刀工作寬度為2m，第一、第二車(chē)道寬度需4刀完成(見(jiàn)圖4)。單刀（2m寬度）再生至一個(gè)作業(yè)長(zhǎng)度終點(diǎn)后，應(yīng)將再生機(jī)和水車(chē)倒至施工起點(diǎn)，進(jìn)行第二刀施工，直至完成作業(yè)面的施工。通過(guò)幾個(gè)分段施工數(shù)據(jù)分析，130～150m為最佳施工長(zhǎng)度，可以保證碾壓完成不超出水泥初凝時(shí)間，保證施工質(zhì)量。

圖4 再生機(jī)施工

2.3.3 碾壓整形

（1）初壓

本工程使用輪胎式再生機(jī)，因此在整形之前必須首先壓實(shí)輪跡間松散的材料。在再生機(jī)后應(yīng)緊跟一臺(tái)輕型噸鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)緊跟再生機(jī)組高幅低頻初壓1～2遍，初壓時(shí)混合料的含水率應(yīng)比最佳含水率大1%～2%。鋼輪壓路機(jī)的工作速度不得超過(guò)3km/h（見(jiàn)圖5）。

圖5 初壓

（2）整形

在至少兩刀初壓完成后，應(yīng)立即用平地機(jī)整形。在直線段，平地機(jī)由兩側(cè)向路中心進(jìn)行刮平；在平曲線段，平地機(jī)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行刮平。在整形過(guò)程中，嚴(yán)禁任何車(chē)輛通行，并保持無(wú)明顯的粗細(xì)集料離析現(xiàn)象（見(jiàn)圖6）。

圖6 平地機(jī)整形

（3）復(fù)壓與終壓

整形后，當(dāng)混合料的含水量為最佳含水量附近時(shí)，應(yīng)立即用重型單鋼輪壓路機(jī)先以高幅低頻振動(dòng)后以低幅高頻振動(dòng)壓實(shí)。一般需碾壓3～4遍。然后用膠輪壓路機(jī)碾壓3～4遍，達(dá)到要求壓實(shí)度，并保證表面基本平整；最后用輪胎壓路機(jī)收面。水泥穩(wěn)定就地冷再生層，宜在水泥初凝前并應(yīng)在試驗(yàn)確定的延遲時(shí)間內(nèi)完成碾壓，并達(dá)到要求的密實(shí)度，同時(shí)沒(méi)有明顯的輪跡。本工程采用的碾壓方式通過(guò)試驗(yàn)段確定，首先使用平地機(jī)找平一遍，緊接著采用20t單鋼輪壓路機(jī)靜壓2遍，然后26t單鋼輪與膠輪壓路機(jī)組合式碾壓6遍，最后用膠輪壓路機(jī)收面完成碾壓，經(jīng)監(jiān)控方檢測(cè)，壓實(shí)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（95%以上）。詳見(jiàn)表2。

表2 壓實(shí)度檢驗(yàn)記錄

2.3.4 養(yǎng)生

水泥就地冷再生層宜采用覆蓋進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生7d后鋪筑上層混合料。每一段碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后，應(yīng)立即開(kāi)始養(yǎng)生。養(yǎng)生結(jié)束后，必須將覆蓋物清除干凈。也可用灑水車(chē)經(jīng)常灑水進(jìn)行養(yǎng)生。本工程施工養(yǎng)護(hù)使用寬度8m的薄膜覆蓋，養(yǎng)護(hù)段整潔、密閉性更好，操作速度快且薄膜能多次利用，更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用（見(jiàn)圖7）。

圖7 薄膜覆蓋養(yǎng)生

3 水泥就地冷再生的質(zhì)量控制

3.1 混合料含水量控制

施工過(guò)程必須保證混合料含水量接近最佳含水量，這樣才能保證冷再生基層的壓實(shí)度和強(qiáng)度，保證施工質(zhì)量。因此施工過(guò)程必須根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定最佳含水量，本工程施工過(guò)程含水量由質(zhì)控方進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，根據(jù)天氣情況及時(shí)調(diào)整混合料含水量，確保碾壓質(zhì)量。

3.2 施工時(shí)間控制

為保證在水泥初凝前完成基層施工，必須嚴(yán)格控制施工時(shí)間。因?yàn)楸竟こ痰臋C(jī)械設(shè)備配備情況，人員配合熟練度以及作業(yè)面等因素的影響，通過(guò)幾個(gè)分段施工情況總結(jié)，最佳施工長(zhǎng)度選擇130～150m?？梢员ＷC在水泥初凝前完成碾壓，確保施工質(zhì)量。

3.3 接縫控制

（1）縱向接縫的處理

一般重疊寬度為100～150mm。路面材料越厚，材料粒度越粗，重疊量越大。相鄰兩次作業(yè)間隔12h以上時(shí)，重疊量應(yīng)增加?？v向接縫的位置應(yīng)盡量避開(kāi)慢行、重型車(chē)輛的輪跡。

（2）橫向接縫的處理

應(yīng)對(duì)所形成的橫向接縫認(rèn)真處理，施工中應(yīng)盡量減少停機(jī)現(xiàn)象。停機(jī)超過(guò)水泥初凝時(shí)間，再生機(jī)再次施工時(shí)，必須將整個(gè)再生機(jī)后退至再生過(guò)的路段1.5m的距離，并重新撒布水泥。

（3）調(diào)頭處的處理

如機(jī)械必須到已壓成的水泥穩(wěn)定就地冷再生層上調(diào)頭，應(yīng)采取措施保護(hù)調(diào)頭作業(yè)段。一般可在準(zhǔn)備用于調(diào)頭的約8～10m長(zhǎng)的穩(wěn)定土上，先覆蓋一張厚塑料布或油氈紙，然后鋪上約10cm厚的土、砂或砂礫。

3.4 拌合控制

冷再生機(jī)破碎拌合過(guò)程中，轉(zhuǎn)子速度和行進(jìn)速度直接關(guān)系到拌合的均勻程度，影響冷再生質(zhì)量。因此施工過(guò)程中，冷再生機(jī)應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)段確定的轉(zhuǎn)子速度和行進(jìn)速度控制施工。

4 社會(huì)環(huán)境效益分析及總結(jié)

通過(guò)福州南三環(huán)路黃山至螺洲段路面整治提升改造工程試驗(yàn)段的施工，得出以下結(jié)論：

⑴工期顯著縮短，減小對(duì)交通的影響。冷再生機(jī)的機(jī)械化程度高，使得施工工期大大縮短。

⑵可大大節(jié)約原材料的使用。采用水泥就地冷再生工藝，將銑刨的廢舊瀝青面層材料與基層材料共同充當(dāng)新建基層的混合料，因此減少了碎石的用量。

⑶可減少對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞。采用水泥就地冷再生工藝，充分利用了舊路結(jié)構(gòu)層減少了新料的使用，減少了舊路的丟棄丟放問(wèn)題，從而大大地降低了對(duì)自然環(huán)境的污染。

綜上所述，推廣水泥就地冷再生工藝，具有非常重大的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

[1]JTG F41-2008,公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTJ 034-2000,公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].