某公路就地冷再生底基層病害處治設計

袁宏成

（湖北交通職業技術學院，湖北 武漢 430079）

0 引言

瀝青路面在養護和改擴建施工時產生大量廢舊材料，將這些舊料再生，既減輕了環境污染，又減少了材料消耗，是實現公路交通運輸可持續發展的重要手段和迫切需要[1]。水泥穩定就地冷再生是指在舊混合料（必要時加入一定比例的新料）中，加入一定劑量的水泥，在最佳含水量狀態下拌和形成再生混合料，通過整形、碾壓、養生形成符合設計要求的道路基層或底基層[2]。2020年6月，武漢市市郊某二級公路大修工程中運用了以水泥為外加劑的就地冷再生工藝，將舊路面作為底基層使用，在施工過程中，底基層表面產生裂縫等病害，本文探討分析冷再生底基層病害產生的原因，采取了相應的處治措施，對于就地冷再生底基層的設計與施工具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

該公路于2007年12月建成通車，全長2.3Km，路面寬度10.0m。設計速度60km/h，路面結構為：3cm細粒式瀝青砼（AC-13）+3.5cm中粒式瀝青碎石（AM-20）+18cm水泥穩定碎石基層+18cm水泥穩定石屑。近年來，由于原路面較薄，重載車輛比較多，路面強度不足，路面狀況較差，出現坑槽、龜裂、裂縫、修補等病害，平整度差，嚴重影響了周邊村民及車輛通行。根據《公路技術狀況評定標準》JTG5210-2018中規定路面破損狀況采用路面狀況指數PCI進行評價。老路路面PCI及PSSI統計結果表明，老路路面結構較差，基本都處于次及以下水平。通過交通量調查，交通荷載等級為中交通。根據檢測結果，路面破壞比較嚴重，面層不能利用，原路面基層冷再生處理后作為底基層。

2 就地冷再生混合料設計

2.1 原材料要求

水泥穩定再生層施工前，需要對原路面進行配合比設計。要求利用WR2000/WR2500S就地冷再生機在原舊路上銑刨有代表性的樣品。如果工地條件受限，也可以采用銑刨機進行取樣，但是盡量不要采用人工取樣。選取的銑刨料樣品應嚴格按照相關規范和規程進行級配分析、塑性指數、擊實試驗和含水量試驗。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。使用的粗細集料質量要求應滿足《公路路面基層施工技術規范》（JTG/TF20-2015）的規定。單一粗細集料質量要求不能滿足要求，但是集料混合料性能滿足要求的，可以使用。水泥標號推薦采用42.5。

2.2 配合比設計

首先測得回收舊路面材料、新集料等各組成材料的級配。然后根據舊混合料和新加料的級配確定合成級配，級配范圍如表1所示。繪制級配曲線，使設計合成級配在相應的級配范圍內。設計的合成級配宜接近表中級配范圍的中值。現場施工時根據材料的來源和品質，做混合料組成的設計的試驗并根據試驗結果進行調整。水泥冷再生底基層的7d抗壓強度按2.0MPa控制，壓實度不小95%。2020年8月底，舊路面進行現場冷再生施工結束后，現場取樣測得其7d抗壓強度滿足規范要去，抗壓強度平均值超過2.0MPa。檢測結果顯示，就地冷再生底基層滿足公路路用要求。

3 病害特征及原因分析

底基層再生養護期結束后，開放交通，由于道路周邊有混凝土攪拌站和工廠。期間項目區有多次降雨，2020年9月上旬巡查發現底基層頂面產生大量的裂縫、坑槽等病害。現場實地踏勘顯示：主要病害為縱向裂縫（坑洞），兼有少量的網紋狀裂縫和橫向裂縫。大部分裂縫在車輛行車軌跡上以及路幅中間施工接縫處，病害多產生于右幅路基，左幅見有少量行車軌跡但未大發現裂縫。

圖1 縱向裂縫

圖2 坑槽

從現場情況看，路面多有積水，且路基兩側排水不順暢，不能及時排干路面積水，路面干爽段病害較少，起點段路面泥濘分布較多，病害也較為嚴重，說明雨水對病害的產生有較大的影響。

表1 現場冷再生混合料級配范圍

從裂縫等病害的分布特征看，病害以縱向裂縫和坑槽（洞）為主（見圖1和圖2）。其分布與行車軌跡基本吻合[3]。路面中間是左右幅底基層施工搭接部位，較為薄弱。從開放交通后，車輛交通量偏大，速度較快，且有重載貨車，左右兩側裂縫分布不均勻也表明病害的產生與交通荷載的分布相關量。

綜合考慮施工條件、現場交通等因素，分析裂縫產生的原因，主要有以下幾點：

（1）就地冷再生底基層的強度在2.0～3Mpa之間，其施工質量是滿足規范和設計要求的，但由于本項目不具備封閉施工的條件，在底基層施工養護期滿開放交通后，在未鋪筑面層就大量通行重載車的情況下，導致水穩底基層無法抵抗上部的壓應力而產生拉裂。

（2）從底基層養護期滿后，由于天氣的原因，出現較多的降雨，未能盡快的鋪筑基層、面層。底基層從“干燥→飽水狀態”反復循環作用，水分反復的“蒸發、飽和”，多次重復干縮過程，使得底基層出現較嚴重的拉裂現象，積少成多，在薄弱地方就表現為裂縫[4]。特別是排水不暢，路面積水，就會導致底基層松散，強度降低，在車輛荷載反復沖擊下，粗集料表面水泥剝離，細集料形成灰漿被擠壓出路面，最后出現坑槽（洞）。

4 處治措施

針對底基層頂面出現裂縫等病害，根據現場實際情況，提出以下處治措施：

（1）在未鋪筑面層以前，由于周邊工廠及居民生產、生活的需要，不能封閉交通，但要采取措施限制重車通行或讓其繞行，其他車輛的車速不應超過30km/h。

（2）施工前，應對底基層之上的泥濘和灰塵進行清掃，完善路基兩側的排水系統，確保路面不積水。

（3）對于以發生坑洞和網紋狀裂縫地方采用水穩碎石進行挖除修補，對于縱向裂縫則鋪設土工格柵。在鋪設土工格柵前，首先對裂縫兩側道路進行清掃、吹塵和清洗；后沿裂縫為中心兩側各0.5m范圍鋪設玻纖格珊，并用鐵釘固定。盡量縮短施工間隔，盡快完成基層及面層施工。

5 結語

本文結合某二級公路大修工程就地冷再生混合料底基層施工過程中產生裂縫等病害的原因進行了分析，制定了合理的處治措施并付諸實施，后期工程質量檢測效果良好，充分表明就地冷再生底基層在道路大修工程中具有較高的經濟性和實用性。