就地冷再生技術在108國道霍侯一級公路路面改造中的應用

張育斌

（山西省公路局，山西 太原 030006）

隨著基礎設施建設的持續發力，山西省乃至全國的公路里程均迅速增長，截至2015年底，山西省公路總通車里程已超過14萬km，其中，普通干線公路11 968 km，占到公路總里程的8.5%。在公路通車里程不斷增長的同時，養護規模也在不斷擴大，越來越多的普通干線公路進入大中修日程。對于一些產生了嚴重龜裂、塊裂、坑槽、沉陷等病害的路段，其承載力也出現不足，傳統的做法是將原路面銑刨（挖除）后重新鋪筑。但隨之而來的問題是，當路面改造達到一定規模時，其銑刨（挖除）廢料的工程量也非常可觀，棄渣如何有效處理，在環保要求日益嚴格的今天，成為亟待解決的首要難題。筆者參與了108國道霍州退沙至侯馬鳳城一級公路（以下簡稱“霍侯一級公路”）路面改造工程，該項目通過采用就地冷再生技術，將發生嚴重病害的、薄弱的瀝青面層（厚10 cm，總厚10 cm）和部分水泥穩定砂礫基層（厚10 cm，總厚20 cm）進行就地冷再生，作為路面下基層，而后在其上加鋪水泥穩定碎石上基層和瀝青混凝土面層，既達到了路面加強的效果，也減免了銑刨（挖除）廢料的產生。從后續路面使用效果的觀測結果來看，就地冷再生技術作為路面下基層后，其路用性能表現良好，具有較高的經濟效益和社會效益。

1 霍侯一級公路改造工程概況

霍侯一級公路是108國道北京至昆明在山西境內的重要一段，起點為霍州退沙，樁號K814+914；終點為侯馬鳳城，樁號K947+600，全長132.686 km。為全幅雙向四車道一級公路，設計速度為山嶺重丘區60 km/h、平原微丘區100 km/h，路基寬度為24～27 m不等。霍侯一級公路于1999年12月在原二級公路上拓寬改建而成。

至2010年，霍侯一級公路已通車11年，雖經多年精心養護，維持了正常通行，但由于原設計、施工及運營等諸多原因，霍侯一級公路服務能力急劇下降，路面出現了龜裂、塊裂、松散、車轍等嚴重病害，經檢測，部分病害路段的路面強度已不滿足設計要求[1]，需加強路面結構承載力。該改造工程臨汾以南段于2012年3月啟動，2012年底完工，工期一年。

霍侯一級公路原路路面結構見表1。

表1 霍侯一級公路的原路路面結構

2 就地冷再生技術在霍侯一級公路改造中的應用

2.1 路面補強方案對比

作為山西省普通干線公路改造工程的重點項目，霍侯一級公路改造過程中，全程樹立“綠色、節能、環保”理念，充分挖掘原路價值，有效利用現有路面強度。

本項目設計伊始，初擬路面補強方案有3種，分別為：a）在原路面上直接加鋪；b）銑刨20 cm原路面后加鋪；c）就地冷再生20 cm后加鋪。

其優缺點分析見表2。

表2 路面補強方案對比

充分分析3種方案的利弊，認為就地冷再生方案既解決了直接在嚴重損壞的原路加鋪時部分路段路面結構強度不能通過設計驗算的問題，同時也避免了銑刨（挖除）廢料的產生，減少了環境污染，因此在本改造工程中的路面底基層采用了就地冷再生方案。

2.2 就地冷再生技術的應用

2.2.1 結構設計

針對路面結構強度為“中、次、差”的段落，在10 cm瀝青面層和10 cm部分水泥穩定砂礫基層（共20 cm）厚度范圍，進行了就地冷再生。再生后的結構層，作為改造工程的路面下基層，然后在其上加鋪20 cm水穩碎石上基層和12 cm瀝青混凝土面層，整個路面標高抬高32 cm。就地冷再生路段的路面結構見表3。

表3 霍侯一級公路的就地冷再生路段路面結構

2.2.2 材料設計

就地冷再生外摻材料主要為水泥、碎石、水，其材料要求如下。

2.2.2.1 水泥

采用初凝時間不少于3 h，終凝時間不少于6 h的袋裝硅酸鹽水泥，水泥等級為32.5級，技術指標滿足《公路路面基層施工技術規范》（JTJ 034—2000）（2012年施工期間采用的標準，現為《公路路面基層施工技術細則》JTG/TF20—2015，下同）要求。水泥摻量為5.5%。

2.2.2.2 碎石

碎石粒徑為10～30 mm，摻量為10%～20%，壓碎值小于30%。

2.2.2.3 水

一般飲用水均可使用。

2.2.3 配合比設計

就地冷再生混合料按照《公路路面基層施工技術規范》（JTJ 034—2000）水泥（石灰）穩定土混合料設計方法進行混合料設計，其級配符合表4中要求，7 d無側限抗壓強度不小于2.5 MPa，壓實度不小于97%。

表4 就地冷再生混合料級配范圍

2.2.4 施工質量控制

采用維特根MR2500再生機每次翻拌寬度2.45 m，翻拌深度20 cm，虛鋪厚度25～30 cm，行駛速度5～8 m/min，作業段長度120～150 m，拌和時的加水量由冷拌再生機自動計量控制。翻拌接茬寬度縱向20～30 cm、橫向50～100 cm。輪胎壓路機穩壓后，用30 t以上重型壓路機振動碾壓，最終用18～21 t三輪壓路機靜壓成型。就地冷再生的半剛性底基層，覆蓋或灑水養生7 d。

就地冷再生施工工藝如圖1所示。

圖1 就地冷再生施工工藝流程圖

3 就地冷再生技術在霍侯一級公路中的后期路用性能

為了進一步分析就地冷再生技術在霍侯一級公路改造中的后期使用性能，筆者于2017年4月，對霍侯一級公路代表性就地冷再生路段的路面使用性能進行了徒步跟蹤觀測。由于右幅（霍州至侯馬方向）為重載方向，臨汾以南路段的冷再生路段主要分布在右幅行車道，在其中選取K924+000—K927+300、K928+700—K930+300、K933+800—K934+000 三段作為代表性觀測路段。就地冷再生路段的路面病害跟蹤觀測結果見表5。

表5 霍侯一級公路的就地冷再生路段路面的病害跟蹤觀測結果

調查結果顯示，經過4年多的通車運營，霍侯一級公路就地冷再生路段的整體路況良好，路面保持了良好的使用性能，僅在局部路段存在少量橫向裂縫（主要為半剛性基層的反射裂縫[2]，說明半剛性基層水泥劑量偏大），局部輪跡帶伴有少量縱向裂縫。從整體使用情況來看，就地冷再生路段無明顯病害，說明就地冷再生技術應用于路面的下基層，具有良好的適用性。

4 就地冷再生技術的經濟效益和社會效益

a）經濟效益 20 cm就地冷再生基層的單價約40元/m2，低于同期水泥穩定碎石基層的單價（約50元/m2），節省造價20%，具有良好的經濟效益。

b）社會效益 就地冷再生技術通過利用原路材料，解決了銑刨（挖除）廢料的處理難題，保護了環境，具有良好的社會效益。

5 結論

根據改造工程實踐及后期跟蹤觀測結果，可以得到以下結論：

a）就地冷再生技術通過利用原路材料，既節約了工程投資，又實現了廢料循環利用，且隨著運營時間的推移，其路面使用性能表現仍然較佳，具有顯著的經濟及社會效益。

b）就地冷再生混合料應嚴格控制水泥劑量，并注重施工后的養生環節，以期進一步減少和控制后期的路面反射裂縫。

c）就地冷再生混合料作為路面下基層，其路面總體性能表現出色，可以作為普通干線公路改造工程重點推廣的一種病害處治方法。