泡沫瀝青就地冷再生技術在道路大修工程中的應用

劉強

（北京鑫實路橋建設有限公司，北京102488）

1 應用背景

1.1 概況

灤赤路（S309）位于北京市延慶區東北部，連接著灤平縣、懷柔區、延慶區、赤城縣，是北京市與河北省重要的連接線，是北京重要的旅游線路“百里畫廊”的一部分。隨著近幾年交通量的增加，路面出現破損，影響行車舒適性。該次大修工程道路設計樁號：K137+459—K141+559、K153+900—K159+500。全長：9.7km。道路等級：二級公路。設計速度：40km/h。設計軸載：BZZ100。設計年限：12年。路面結構：表面層5cm 溫拌中粒式瀝青混凝土WAC-16C；10cm 泡沫瀝青就地冷再生72000m2。該次大修路面寬7m，采用半幅施工的方式進行；部分重病害路段處理路面基層。冷再生設備選擇山西喜躍發道路建設養護集團有限公司的WR4200 型就地冷再生機。

1.2 存在問題與解決方法

一是山區公路轉彎半徑過小、作業面不足，連接水泥稀漿車時采用人工灑布集料和水泥。

二是施工后存在平整度差的問題，在終壓前采用平地機進行整平。

三是因添加新集料、水泥，就地冷再生施工完成后，可能存在比原路面整體增高的情況，應嚴格進行路面標高控制,確保面層厚度和節點部位高程控制。采用攤鋪機組合方式可有效解決這一問題，高等級路面施工時建議調整機械設備組合。

四是適用于再生層無結構物（如路面檢查井等附屬設施）的路段，再生層內結構物需降低至再生層以下并保護處置。

五是關注再生層路面結構層，根據材料變化隨時調整混合料配合比。

2 施工準備

2.1 材料選擇

2.1.1 瀝青

一般的重交70#與90#瀝青都可以滿足規范要求，標號過低的瀝青不宜用于發泡，需要特別注意的是，改性瀝青不能發泡，避免用運送改性瀝青的車輛運送基質瀝青，該次發泡瀝青選擇河北黃驊市嶺順石油產品銷售有限公司的90#道路石油瀝青。

瀝青進行發泡試驗，瀝青發泡的膨脹率、半衰期須滿足不小于10 倍和不短于8s 的要求；并進行拌和試驗以選擇合適的發泡參數，要求瀝青混合料無絮狀物和無團狀物。

2.1.2 水泥

該工程擬采用32.5 級道路硅酸鹽水泥，初凝時間應在3h 以上，終凝時間宜在6h 以上。依據再生技術規范，水泥摻量為1.5%。

2.1.3 水

施工現場的拌和用水、瀝青發泡用水均應盡可能地使用飲用水。

2.1.4 集料

對級配不良的銑刨舊料，應通過摻加部分新料以改善其級配。

2.2 機械設備

2.2.1 就地冷再生機

該工程采用的WR4200 型就地冷再生機，工作寬度為2.8～4.2m，最大工作深度為20cm。

2.2.2 WM1000 水泥稀漿車

水泥艙容量為25m3，水箱容量為11000L，拌和能力為1000L/min。

2.2.3 水罐車

需要兩臺水罐車輪流給水泥稀漿車供水。其中至少一臺水罐車具有灑水功能，配備霧狀灑水噴頭，保證施工過程中隨時給再生材料補水。

2.2.4 瀝青加溫罐車

瀝青加溫罐車1 臺，瀝青罐容量50t，具有加熱、保溫功能。加熱裝置要求能把基質瀝青加熱到160oC 以上。瀝青罐車要保證罐車內部干凈，不能殘留不同性質的瀝青。運輸瀝青材料的車輛也要保證罐體干凈。

2.2.5 壓實設備

（1）雙鋼輪壓路機

雙鋼輪壓路機用于初壓、復壓，快速封住表面，避免再生層水分流失過快，該工程采用13t 雙鋼輪壓路機。

（2）單鋼輪壓路機

單鋼輪壓路機復壓，達到壓實度要求，該工程選用18t 震動壓路機。

（3）膠輪壓路機

膠輪壓路機追加壓實度，可有效增加壓實效果。

3 現場施工

施工前，就地冷再生機通過硬杠和水泥稀漿車、瀝青加溫罐車連接，連接順序為再生機－稀漿車－加溫罐車，組合成“再生列車”，檢查好每個連接部位后，由就地冷再生機推動水泥稀漿車和瀝青加溫罐車在作業段上行進，進行施工作業。

3.1 試驗段施工

攤鋪試驗段，測定再生混合料的含水量、最大干密度，并成型試件，測定其凍融劈裂強度比、馬歇爾穩定度，通過各組試驗數據最終確定該工程混合料配合比為銑刨料90%、0～5mm 細集料8.5%、水泥1.5%，最大干密度為2.109g/cm3，最佳含水量為5.6%，油石比為2.5%。

檢測試驗段的壓實度、滲水系數、平整度、厚度、寬度、橫坡等指標。依據試驗段成果，最終確定再生機參數設置、銑刨深度、再生速度、攤鋪工藝合理施工段長度，驗證混合料配合比，檢驗施工技術方案的可行性，為后續施工做好準備。

3.2 設備、材料配備情況

按每日施工路面長度計算瀝青、水泥、水的用量，保證瀝青加溫罐車、水泥稀漿車容量充足，避免中途停頓，影響施工進度。水泥、水使用水泥稀漿車、水罐車存儲并添加，瀝青使用50t 瀝青加溫罐車存儲并加熱，瀝青發泡使用WR4200 型就地冷再生機。施工前再生機瀝青管道需預熱，常溫（25oC）加熱到設備工作的溫度約需1.5h，瀝青從常溫加熱到滿足發泡的溫度160oC 以上約需5h。

3.3 施工過程控制

3.3.1 銑刨行進速度組合控制

按設計的再生深度10cm 對舊路進行銑刨，取銑刨后具有代表性的材料送往試驗室進行篩分，選擇級配最接近規范的方案。

再生機的銑刨轉速可調，調整銑刨艙前門開度、艙后門浮動壓力可以有效改善銑刨效果，每工作班應進行材料取樣和篩分試驗驗證級配情況，以便及時根據舊路材料變化調整銑刨機銑刨參數。

3.3.2 含水量控制

含水量的影響因素有原路面、銑刨用水、瀝青發泡用水、水泥稀漿等。在實際操作時，往往需要泡沫瀝青混合料在壓實之前為疏松狀態，這樣有利于壓實。如果含水量過大則壓實過程中會出現彈簧現象，也會增加養生時間；如果含水量偏小則粗細集料的連接就不是很緊密，極易造成混合料的離析而難以壓實。建議外加水用量與原有路面材料含水量之和為室內擊實試驗確定的最佳含水量的65%～80%，具體控制還要根據氣候條件加以調整[1]。

3.3.3 就地冷再生機控制

設定好行進速度（一般為4m/min）和再生深度，以保證銑刨料的級配波動范圍不大。過程中隨時檢查銑刨深度和銑刨效果。指派專人進行檢查測量，并配合再生機操作員進行調整。

應以作業面銑刨后邊緣作為導向線，以幫助操作者控制行走的方向。

再生機的攤鋪夯錘和夯板的振搗頻率始終均勻一致，施工過程中，根據整體再生速度、厚度、寬度等因素調整攤鋪設備夯錘頻率，施工過程中螺旋送料器始終保持勻速送料。

3.3.4 接縫處理

（1）縱向接縫

縱向接縫應重疊100mm，接縫應避開車輛的輪跡位置。

（2）橫向接縫

施工告一段落時，需挖除橫向接縫處配合比及壓實度不合格的混合料，再次施工時用合格的再生混合料填補，且需重復處理上次施工再生過的路面3～5m。

3.3.5 碾壓質量控制

碾壓時，遵循“先兩邊后中間（直線路段）、先內側后外側（曲線路段）、先低后高”的原則，碾壓速度控制在2～4km/h。中間接縫處采用單鋼輪壓路機先靜壓新鋪路面20cm 后，按正常碾壓工藝進行。分段碾壓時，縱向接頭成階梯狀，在再生機后采用雙鋼輪壓路機初壓，初壓后開啟震動復壓2 遍，再用18t 單鋼輪壓路機碾壓2 遍，然后用膠輪壓路機進行終壓，直至表面無明顯輪跡為止，最后用雙鋼輪振動壓路機收面。

碾壓過程中，再生層的表面應始終保持濕潤，如果水分蒸發過快，應及時補灑少量的水。應特別注意壓實設備的選擇與最佳壓實厚度。碾壓完成后，要采取措施保護再生層表面不受破壞[2]。

3.4 養生

碾壓完成并經壓實度檢測合格后，開始養生。養生時間不宜少于7 天。養生期間禁止灑水，如遇到下雨天氣，養生時間需延長，以使混合料中的水分進一步蒸發。及時進行再生層含水量檢測，當含水量小于2%，或再生層可以取出完整的芯樣時，即可結束養生。

4 施工技術要點和注意事項

4.1 級配控制

舊路結構各項指標都有所降低。為了提高泡沫瀝青混合料的初期強度，需要加入適量活性填料。級配組成方案確定再生混合料中銑刨料、新加細集料用量比例。

用于泡沫瀝青冷再生混合料的合成級配范圍，應滿足表1 的要求。

表1 再生混合料合成級配范圍

《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T 5521—2019)規定的泡沫(乳化)瀝青冷再生混合料設計級配如表2。

表2 瀝青冷再生混合料設計級配表

在泡沫瀝青就地冷再生施工中級配存在一定偏差，泡沫瀝青就地冷再生施工中控制級配有利于強度形成。

4.2 再生設備選擇

該工程使用銑刨攤鋪一體的再生設備，目前廣泛應用的還有配合攤鋪機作業的就地冷再生設備。銑刨攤鋪一體的再生設備存在銑刨完成后路面可能比原路面增高的情況，平整度、橫坡、外觀等也不如配合攤鋪機作業的就地冷再生設備；但施工費用相對較低，占用施工作業區距離較短。再生設備的選擇應根據工程實際情況、道路等級等綜合考慮[3]。

4.3 環境氣候因素影響

泡沫瀝青混合料高溫穩定性比較好，這也是它的抗車轍能力比較強的原因之一。如果環境溫度過低，銑刨料及新加集料溫度也會降低，當其與泡沫瀝青接觸時，會使泡沫瀝青溫度下降過快，從而減弱了瀝青與集料的黏附能力。一般情況下，20oC 以上的環境溫度為泡沫瀝青的理想溫度[4]。

5 經濟與社會效益分析

泡沫瀝青就地冷再生技術因可直接對瀝青層和基層進行就地冷再生，大大縮短了工期，降低了工程造價，同時節省能源60%以上，減少CO2排放量80%以上，且因利用了道路基層材料，減少了材料運輸對社會交通的影響，緩解了道路通行壓力，加快了道路通行時間，其經濟與社會效益顯著。

6 結語

通過泡沫瀝青就地冷再生技術在灤赤路大修工程的應用，縮短了工程工期，減少了施工占路時間，施工質量滿足規范要求。就地冷再生的混合料很好地平衡了剛柔度，克服了現有半剛性基層反射裂縫病害過早出現的缺陷。將路面基層轉換為柔性基層，更利于面層瀝青結合，可有效延緩路面的破損速度。經過持續改進，就地冷再生技術節能高效的優勢日益凸顯，具有非常高的應用價值。本文對該技術在路面病害治理方面的實效結合工程實例進行了研究，以期促進我國交通事業的可持續發展。