水泥就地冷再生基層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)、維修工程中的應(yīng)用

續(xù)勤

（甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，甘肅蘭州730030）

0 引言

在黨中央、各級(jí)政府的大力支持下，我國(guó)道路體系逐漸趨于完善，連接各區(qū)域功能得到顯著發(fā)揮。然而，隨著時(shí)間的不斷推進(jìn)，大量公路開(kāi)始進(jìn)入維修期，急需開(kāi)展養(yǎng)護(hù)、維修工作，而傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)導(dǎo)致大量資源浪費(fèi)和一定程度的環(huán)境污染。因此，探究出一套新的公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)，成為當(dāng)前公路行業(yè)重點(diǎn)研究的問(wèn)題。技術(shù)人員結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)理論，針對(duì)我國(guó)公路工程中應(yīng)用較為廣泛的瀝青路面及半剛性基層，提出了就地冷再生技術(shù)，該技術(shù)可以對(duì)原路面材料進(jìn)行二次利用，在顯著提升資源利用率的同時(shí)，也降低了施工對(duì)周邊自然環(huán)境的影響，由此，該技術(shù)得到了公路行業(yè)的廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。

1 就地冷再生技術(shù)的原理概述

就地冷再生技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要利用專業(yè)的設(shè)備對(duì)原路面進(jìn)行銑刨及破碎處理，隨后依據(jù)工程的養(yǎng)護(hù)施工及后續(xù)使用的實(shí)際需求，添加水泥等材料，并在常溫條件下進(jìn)行拌和作業(yè)。完成相關(guān)操作后，將原料壓實(shí)成型，并將其設(shè)置為路面底基層中的結(jié)構(gòu)層次。該技術(shù)適用于瀝青面層、二灰碎石基層等結(jié)構(gòu)層的維護(hù)、翻新作業(yè)。施工單位在實(shí)際開(kāi)展就地冷再生作業(yè)過(guò)程中，將水泥材料作為混合料的穩(wěn)定劑，在將其與原路面經(jīng)銑刨及破碎處理后的舊路面原料、級(jí)配碎石進(jìn)行混合、拌和、攤鋪及碾壓養(yǎng)生處理后，可以形成接近水泥穩(wěn)定碎石層的半剛性基層，能達(dá)到翻新路面的作用。然而，需要注意的是，該底基層也存在出現(xiàn)收縮裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。因此，施工單位在實(shí)際進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)此方面的重視程度，采取有力的解決措施延長(zhǎng)公路工程的使用性能及壽命，為推動(dòng)我國(guó)公路事業(yè)平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。

2 案例概述

為深入探究水泥就地再生基層技術(shù)在公路工程養(yǎng)護(hù)作業(yè)中的應(yīng)用要點(diǎn)，本文選取案例進(jìn)行具體說(shuō)明。

案例為G30 永昌至山丹段高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)、維修工程。該地區(qū)內(nèi)高等級(jí)公路均采用瀝青混凝土或?yàn)r青混合料結(jié)構(gòu)。在道路投入運(yùn)營(yíng)后，有效發(fā)揮了連接其他區(qū)域、拉動(dòng)自身經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的功能。近年來(lái)，大噸位公路運(yùn)輸及超載車輛呈現(xiàn)出大幅提升的態(tài)勢(shì)，造成公路路面破損嚴(yán)重，進(jìn)入大修期。施工單位在對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行研究后，出于對(duì)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性等因素的考慮，決定采用就地冷再生技術(shù)進(jìn)行此次施工，本文選取其中某路段進(jìn)行重點(diǎn)研究。

3 路況技術(shù)狀況評(píng)定

在就地冷再生基層技術(shù)的應(yīng)用流程中，舊路面路況技術(shù)狀態(tài)的評(píng)定是開(kāi)展施工作業(yè)的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。施工單位在實(shí)際工作過(guò)程中，首先對(duì)養(yǎng)護(hù)路面進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)評(píng)定，對(duì)舊路面破損情況、結(jié)構(gòu)層損壞深度等進(jìn)行仔細(xì)測(cè)算和記錄。

隨后，技術(shù)人員對(duì)養(yǎng)護(hù)施工區(qū)域內(nèi)不同病害路段的銑刨混合料進(jìn)行取樣研究，并對(duì)其篩選分類，明確各路段中混合料中粗集料的含量，并在此基礎(chǔ)上制定養(yǎng)護(hù)方案，針對(duì)5mm 以上粗集料含量在40%～75%區(qū)間范圍內(nèi)的路段開(kāi)展就地冷再生施工，其余路段則采用摻配新粗集料的養(yǎng)護(hù)方案。

在完成技術(shù)狀況評(píng)定，正式開(kāi)展再生施工前，施工單位應(yīng)采取有針對(duì)性的措施，如砂礫換填、挖除修補(bǔ)等技術(shù)，對(duì)舊路面病害問(wèn)題進(jìn)行徹底處理，為后續(xù)施工作業(yè)的順利開(kāi)展提供有利支持。

4 施工材料的選擇要求

4.1 銑刨料的要求

案例工程中，在實(shí)際施工前首先開(kāi)展樣品采集作業(yè)，依照相關(guān)規(guī)范開(kāi)展檢測(cè)，最終確定混合料中有機(jī)質(zhì)及硫酸鹽的含量均滿足2% 以下、0.25% 以上的要求，可以開(kāi)展再生施工作業(yè)。

隨后，施工單位針對(duì)級(jí)配較差的舊料進(jìn)行了改善處理，通過(guò)摻加新料的方式確保其滿足就地再生的施工要求，在正式用于施工前，技術(shù)人員還對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行了試驗(yàn)，進(jìn)一步確保其滿足相關(guān)的技術(shù)要求[2]。

4.2 碎石材料的要求

在實(shí)際工作中，施工單位對(duì)碎石壓碎值及針片狀顆粒含量進(jìn)行了較為嚴(yán)格的控制，依照技術(shù)要求將其分別控制在35%以及15%以下。技術(shù)人員在實(shí)際工作過(guò)程中，重點(diǎn)針對(duì)粒徑在0.6mm 以下的顆粒開(kāi)展了塑液限試驗(yàn)，最終將顆粒的液限指標(biāo)參數(shù)控制在28%以下，同時(shí)確保其塑性指數(shù)不超過(guò)9.0。除此以外，技術(shù)人員還要求施工人員對(duì)碎石進(jìn)行二次劈碎處理，切實(shí)滿足拌和作業(yè)要求，實(shí)際作業(yè)過(guò)程中采取了相應(yīng)措施，避免碎石與細(xì)集料出現(xiàn)混合情況。

施工單位在實(shí)際作業(yè)中，依照工程的實(shí)際需求，在充分考慮面層與基層的粒徑和強(qiáng)度要求后，將碎石粒徑控制在10～30mm 范圍內(nèi)，從最終的結(jié)果分析，統(tǒng)料后混合料強(qiáng)度達(dá)到了最優(yōu)水準(zhǔn)。

4.3 水泥材料的要求

施工單位在實(shí)際工作中，為確保基層設(shè)計(jì)及施工要求，對(duì)水泥材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格界定。在充分綜合工程建設(shè)的實(shí)際要求后，技術(shù)人員決定選用早期強(qiáng)度較高的水泥材料，具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 水泥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

4.4 水

案例工程中，就地再生技術(shù)對(duì)水的要求相對(duì)較低，人畜飲用水均可用于此次施工中。需要認(rèn)識(shí)到的是，若實(shí)際施工過(guò)程中選擇其他類型的水，則需要滿足如下要求：水中硫酸鹽含量以及含鹽量應(yīng)分別控制在2.7mg/cm3以及5mg/m3以下。同時(shí)，未經(jīng)處理或處理不合格的污、廢水，堅(jiān)決不可用于施工中。

5 配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 水泥劑量

為確保就地再生施工高效、有序地開(kāi)展，施工技術(shù)人員在對(duì)材料配比進(jìn)行編制時(shí)，選取了四種水泥劑量配置混合料進(jìn)行試驗(yàn)，分別為4.5%、5.0%、5.5%以及6.0%。在完成混合料配置工作后，技術(shù)人員采用了重型擊實(shí)法對(duì)不同混合料的最大干密度及最佳含水量進(jìn)行了檢測(cè)。最終的試驗(yàn)結(jié)果顯示，四種劑量水泥混合料均取得了較好的成效。隨后，技術(shù)人員選取了更大劑量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，水泥劑量在6.0%的情況下可以達(dá)到預(yù)期效果。

此外，依照其他參數(shù)指標(biāo)的結(jié)果顯示，在實(shí)際進(jìn)行混合料拌和作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)確保混合料中粒徑在0.075mm 以下的顆粒含量不超過(guò)3%，同時(shí)將實(shí)際含水量控制在最優(yōu)含水量±1%的范圍內(nèi)，確保混合料滿足再生作業(yè)的實(shí)際需求。技術(shù)人員為避免再生基層出現(xiàn)半剛性基層常見(jiàn)的收縮裂縫問(wèn)題，在不影響基層強(qiáng)度的前提下，對(duì)水泥劑量及細(xì)集料含量進(jìn)行了適當(dāng)?shù)南抡{(diào)處理，同時(shí)在實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)天氣情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)含水量進(jìn)行控制。

5.2 試件成型

案例工程中，技術(shù)人員在經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)后得出如表2所示的混合料級(jí)配比例。在此基礎(chǔ)上，施工單位依照最佳含水量開(kāi)展了混合料拌和作業(yè)，隨后依照此次工程的設(shè)計(jì)要求，利用靜壓手段制作滿足壓實(shí)度要求的試件，并在標(biāo)準(zhǔn)情況下將試件養(yǎng)生時(shí)間設(shè)定為6d，隨后經(jīng)過(guò)24h 的浸水處理后，開(kāi)展試驗(yàn)檢測(cè)工作。對(duì)試件質(zhì)量判定主要依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：抗壓強(qiáng)度控制在2.5～4MPa 范圍內(nèi)，壓實(shí)度達(dá)到97%以上[3]。

6 再生施工要點(diǎn)

6.1 銑刨及拌和要點(diǎn)

案例工程中，施工單位在進(jìn)行此環(huán)節(jié)作業(yè)過(guò)程中，主要遵循以下步驟：

其一，依據(jù)連續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)要求，在拌和作業(yè)開(kāi)始前準(zhǔn)備充足的再生段材料。

其二，實(shí)際施工作業(yè)過(guò)程中，技術(shù)人員使用再生作業(yè)設(shè)備依照6～12m/min 的速度開(kāi)展行進(jìn)作業(yè)。同時(shí)，技術(shù)人員在再生作業(yè)設(shè)備后方，對(duì)再生深度、混合料水泥劑量以及含水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并依據(jù)實(shí)際情況指導(dǎo)設(shè)備操作人員進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

其三，技術(shù)人員定期對(duì)再生深度進(jìn)行核查，確保其滿足施工設(shè)計(jì)要求。在實(shí)際進(jìn)行再生深度核查的作業(yè)過(guò)程中，依據(jù)已有路面作為參考依據(jù)，通過(guò)采用土內(nèi)插釬的方式對(duì)深度進(jìn)行測(cè)量，確保其達(dá)到實(shí)際施工要求。

其四，施工單位為確保再生作業(yè)不偏離預(yù)定區(qū)域，在作業(yè)面邊緣利用石灰粉劃出導(dǎo)向線，為操作人員提供指引。

其五，案例工程中存在一部分多道施工，因此技術(shù)人員對(duì)搭接處的寬度進(jìn)行了嚴(yán)格測(cè)量與控制，確保其滿足施工要求。

其六，施工單位在再生作業(yè)設(shè)備后方，組織專門人員負(fù)責(zé)對(duì)邊線及混合料中的雜質(zhì)進(jìn)行清理，同時(shí)還需對(duì)每刀起始處的余料進(jìn)行清理。

其七，施工單位在再生施工設(shè)備上增設(shè)了熨平板，在開(kāi)展攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的同時(shí)進(jìn)行熨平操作，為了確保施工效果，施工技術(shù)人員對(duì)熨平板后混合料的實(shí)際厚度進(jìn)行了經(jīng)常性檢查。

其八，施工技術(shù)人員在銑刨作業(yè)正式開(kāi)始前，對(duì)施工路段舊料的含水量進(jìn)行了仔細(xì)檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)混合料的加水量進(jìn)行了計(jì)算，確保混合料的含水量始終保持在可接受范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)施工質(zhì)量問(wèn)題。

其九，在混合料拌和作業(yè)正式開(kāi)展后，技術(shù)人員會(huì)對(duì)拌和作業(yè)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，并對(duì)其含水量、配合比等進(jìn)行檢測(cè)，確保相關(guān)技術(shù)參數(shù)的變化幅度控制在施工要求的允許范圍內(nèi)。在拌和作業(yè)完成后，技術(shù)人員需要對(duì)其進(jìn)行抽樣檢查，進(jìn)一步確保混合料的質(zhì)量滿足施工要求，最大限度地確保施工質(zhì)量。

6.2 整平及碾壓要點(diǎn)

案例工程中，施工單位在完成半幅料拌和作業(yè)后，首先用羊足碾對(duì)其進(jìn)行靜壓處理，隨后進(jìn)行2 遍強(qiáng)振作業(yè)。在進(jìn)行此環(huán)節(jié)施工時(shí)，技術(shù)人員要求設(shè)備操作人員將速度控制在2.5～3.0km/h 的范圍內(nèi)，采用平地機(jī)先初平1 遍，再由人工使用平地機(jī)進(jìn)行精平，盡可能縮短作業(yè)時(shí)間。復(fù)壓時(shí)，先采用振動(dòng)壓路機(jī)連續(xù)強(qiáng)振2 遍，再連續(xù)弱振2 遍，然后采用膠輪壓路機(jī)連續(xù)碾壓5～8 遍。在復(fù)壓完成后，由質(zhì)檢人員對(duì)混合料的密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，在局部沒(méi)有達(dá)到要求的段落進(jìn)行補(bǔ)壓。

6.3 接縫位置作業(yè)要點(diǎn)

案例工程中，進(jìn)行就地再生作業(yè)時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注橫向及縱向接縫部分。縱向接縫施工作業(yè)過(guò)程中，施工單位主要采用了以下幾個(gè)方面措施。

6.3.1 在道路寬度未超過(guò)7m 的情況下，施工單位針對(duì)縱向重疊較多的部分，采用全幅施工模式，最大限度地降低重疊，實(shí)現(xiàn)了提升施工效率的目的。

6.3.2 施工技術(shù)人員對(duì)重疊寬度進(jìn)行了嚴(yán)格限制，確保其始終在100～200mm 范圍內(nèi)。

6.3.3 針對(duì)縱向接縫施工的實(shí)際情況，技術(shù)人員決定對(duì)水泥稀漿噴入量進(jìn)行適當(dāng)控制。

在橫向接縫部分，施工人員在正式施工前首先對(duì)接縫部分進(jìn)行了仔細(xì)清理，有效降低了施工過(guò)程中出現(xiàn)停機(jī)的概率。技術(shù)人員在實(shí)際工作中，針對(duì)不可避免地停機(jī)時(shí)間超過(guò)水泥初凝時(shí)間的問(wèn)題，做出了相應(yīng)處理。施工人員應(yīng)將再生作業(yè)設(shè)備退回至相應(yīng)工段的1.5m 處，并重新進(jìn)行水泥撒布施工。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，案例工程在利用就地冷再生技術(shù)對(duì)公路工程進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、維修作業(yè)后，完全達(dá)成了設(shè)計(jì)要求，公路工程的使用壽命及性能得到了顯著提升。由此可見(jiàn)，本文設(shè)定的技術(shù)方案、材料要求、配合比設(shè)計(jì)、技術(shù)要點(diǎn)等完全滿足公路質(zhì)量的要求，能夠指導(dǎo)施工，該技術(shù)具備推廣應(yīng)用價(jià)值。