高速公路瀝青路面就地冷再生技術探析

陳寶銓 CHEN Bao-quan

（路歌交通建設集團有限公司，杭州 311203）

0 引言

隨著我國交通網絡的不斷完善，高速公路里程持續增多，而隨著公路運行時間的增加，我國迎來一個公路養護維修高潮期。基于此背景下，我國高速公路將從“建養護并重”逐漸朝著“以養為主”的方向發展，但是采用傳統銑刨重鋪技術，將出現大量的廢棄料，資源浪費嚴重，且環境污染大，目前高速公路瀝青路面就地冷再生技術應運而生，以其“節能、環保、工期短”等優勢而受到道路界的關注，這也是本文研究的重點所在。

1 冷再生技術概述

就地冷再生最早是在八十年代左右國外誕生的一類新技術，目前已廣泛應用于國內外道路的維護改造中，成為瀝青路面施工中的重要方法。我國瀝青路面再生技術的應用可追溯至1982年，山西省鋪筑了約80km 的試驗路段。翌年，我國開展了多項廢舊瀝青混合料循環利用項目研究，主要的研究方向是在原有瀝青材料中添加輕質油體，從而軟化瀝青，并將其作為新修路面的下面層。蘇州、武漢、天津、南京等城市先后鋪筑了再生瀝青面層的試驗路，總長度超過3000m。此后就地冷再生技術逐步開始了較多的應用，并常常作為路面維修的首選方案，1998年，我國引進了第一臺就地冷再生機，就地冷再生的施工工藝更加成熟，業內人士對此有普遍的關注與認同，技術推廣普及速度加快。直至20 世紀90年代，我國開始大規模的新修瀝青公路，而在再生技術方面的研究停滯。

21 世紀開始，基于環保、成本等方面的要求，瀝青路面再生重新進入人們的視野。2008年頒布的《公路瀝青路面再生技術規范》明確了再生瀝青混合料的材料性能、回收方式、試驗方法、設施設備等，為再生瀝青的標準化應用奠定了基礎。2011年《十二五公路養護管理發展綱要》則是要求在“十二五”期間我國的舊瀝青路面材料再生使用率需達40%，其中高速公路廢舊瀝青路面材料再生使用率達90%。就目前我國高速公路養護里程的增加情況分析可得，公路養護過程中產生的大量舊瀝青混合料的處置已經成為制約我國道路系統發展的重要原因[1]，與此同時新建瀝青公路項目也面臨巨大資源壓力，而瀝青路面再生技術正是解決上述難題的有效方法，這也顯示了其廣闊的發展空間。

冷再生技術是在常溫下使用冷再生專用機械連續完成銑刨和破碎包括面層和部分基層在內的舊路面結構層、添加再生材料、拌和、攤鋪、碾壓等作業過程，重新形成具有一定承載能力的結構層的一種工藝[2]。根據拌和場地的不同瀝青路面冷再生技術可分為就地冷再生和廠拌冷再生，尤其是就地冷再生技術憑借著其可100%循環利用廢料、節約資源、縮短工期以及交通影響小、節能投資等特點，在高速公路工程中得到了廣泛應用，這也是本文重點探討的技術方法。

2 高速公路瀝青路面就地冷再生技術優勢與類型

2.1 就地冷再生技術優勢

歸納起來，高速公路瀝青路面就地冷再生技術優勢主要可歸納如下[3]：

①成本較低。在瀝青路面維護保養過程中所需的費用主要包括人工費、材料費、運輸費、設備費，其中材料費和人工費占據很大的比例。在冷再生技術中，可實現廢舊瀝青混合料的高比例循環利用，大大減少了瀝青和骨料的用量，節約了材料購買經費，降低路面的維護成本。

②工期較短。采用傳統方法進行瀝青路面維修過程中，需產生材料運輸、替換等環節，施工進度慢，冷再生技術可直接應用現有材料，整體施工進度明顯提高。冷再生機的再生瀝青混合科拌和裝置如圖1 所示，其中的工序如銑刨、破碎、添加、拌和以及攤鋪等可以通過冷再生設備短時間內一次性完成，大大縮短施工工期，保障道路的通行需求，同時也可降低施工的人力成本。

圖1 冷再生機拌和裝置

③環境污染較低。傳統方法在進行公路維護過程中，會因為材料的大量堆積占用土地和產生粉塵污染，也會為周圍居民的出行帶來很多不便。而冷再生技術可以直接利用原有路面材料，有效減少了材料的堆積，降低施工現場的粉塵污染，實現了綠色文明施工。

④質量好。就地冷再生技術可以基于原有道路面層的力學性能選擇合適的添加劑，通過準確的配比，確保了再生路面的良好品質與施工質量，形成的粘結層厚且均勻，從而確保了再生路面的道路路用性能。多次施工實踐表明，再生瀝青路面同新鋪的瀝青路面擁有相當的性能。

⑤效率高。瀝青路面使用就地冷再生技術，能夠一次性完成銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪等多道工序，將原本復雜的施工工序進行簡化，縮短了施工所需的時間。根據統計顯示，冷再生機械每日完成的工作量可以達到8000 平方米，可大大縮短施工時間。

2.2 就地冷再生技術類型

以使用的材料為劃分標準，可將瀝青路面的就地冷再生技術分為兩類，具體如下：

①泡沫瀝青就地冷再生技術[4]。泡沫瀝青就地冷再生采用專用設備開展現場冷銑刨，摻入泡沫瀝青、水泥、水等，經由常溫拌和、攤鋪、碾壓等工作后，完成瀝青路面再生，建成滿足規范要求的新路面面層。根據研究顯示，路面面層病害輕微且多為裂縫，表面形變較小，同時路面基層病害少、強度高的情況下，可使用泡沫瀝青就地冷再生技術。實際回收的瀝面層洗泡料用于路面下面層、基層、底基層，基層水泥穩定碎石銑刨料用于路面基層、底基層。

②乳化瀝青就地冷再生技術[5]。乳化瀝青就地冷再生主要是在完成路面面層銑刨后，摻入水泥、水以及乳化瀝青等材料進行拌和，并做好攤鋪、壓實等工作，全面消除路面病害、延長路面使用壽命，如圖2 所示為就地冷再生技術流程。乳化瀝青就地冷再生技術可實現對舊料的100%利用，具有常溫施工、一體化施工的優點。目前此技術多用于低等級公路中下面層、高速公路上基層，路面使用性能較好，且無明顯病害，環境效益良好。在工程實踐中，多采用普通乳化瀝青，由此制成的冷再生混合料早期強度偏低，與熱拌瀝青混合料相比，各項路用性能均存在一定的差距，這也限制了乳化瀝青冷再生技術在高等級公路中的大規模應用。通過在乳化瀝青中添加改性材料可制備改性乳化瀝青，與普通乳化瀝青相比，其在黏結性、耐高低溫性、耐久性以及防水性等方面表現均較好，實現各項路用性能的提高。

圖2 就地冷再生技術流程

3 實例探析高速公路瀝青路面就地冷再生技術的應用

3.1 工程概況

本項目為某高速公路項目，早在2004年已建成運營。十多年來，基于交通流量的快速增長，路面結構快速損壞，且受到一些外部環境因素的影響，出現了各種病害問題，包括：坑槽、松散、車轍、裂紋、泛油等，直接影響到行車舒適性、安全性。為解決上述問題，經綜合研究后決定對此公路進行大修施工，主要采用泡沫瀝青就地冷再生技術方案。

3.2 泡沫瀝青就地冷再生設備與再生料配制

①施工機械設備：1）就地再生機：選用國產輪胎式就地再生機，最大工作寬度、深度分別為3.048m、0.5m；2）罐車：共配置2 臺罐車，分別負責供水、供泡沫瀝青；3）壓路機：共配置3 種型號，包括雙鋼輪/單鋼輪壓路機以及膠輪壓路機。

②再生料配制：再生料配制是泡沫瀝青就地冷再生施工的關鍵環節，必須保證配合比科學合理。具體操作如下：1）在施工現場對再生料進行隨機取樣，對樣品進行檢測試驗后根據相應參數確定再生料中的集料級配和瀝青用量；2）根據性能要求和施工成本綜合選定基質瀝青并制備泡沫瀝青，根據計算結果在骨料中摻入泡沫瀝青，采取擊實試驗方法測定最佳含水量；3）制作再生料試樣，進行劈裂試驗、最佳油石比試驗，確定生產配合比；4）根據施工現場實際情況優化配合比，并進行再生料配制。

3.3 泡沫瀝青就地冷再生施工技術要點

3.3.1 機械設備檢查與調試

本項目施工前，全面檢查機械設備是否準備到位，并做好相關調試工作，保證機械設備性能良好，就地冷再生施工期間可高效、可靠運行。具體檢查要點如下：①全面檢查冷再生機、罐車等設備是否存在異常，一旦發現問題及時處理；②在作業面內，將冷再生機排成一線，連接管路，將系統內空氣排凈，并檢查閥門是否處于全開度位置、再生路段是否設有導向標志。

3.3.2 試驗段施工

①泡沫瀝青就地冷再生施工在環境溫度方面要求較高，試驗段施工時需確保氣溫處于10℃以上，由此保證獲得的各項參數準確。

②根據本項目選的冷再生機型號與參數，制定多個行進速度與轉子速度組合方案，并按照設計圖紙確定再生深度，對原路面進行銑刨，經由取樣篩分后對速度組合方案進行優選。

③現場完成路面銑刨后，將樣品送至實驗室展開再生料配合比設計工作，并使用配置好的新料進行攤鋪（不摻加穩定劑）；再次取樣篩分，檢查級配是否在允許范圍內，否則需調整設備速度。

④對穩定劑進行選擇，并應用于試驗段施工，根據試驗情況確定碾壓方案與各項參數。試驗段施工完成后，取樣送至試驗室，具體測定再生料最大干密度、含水量以及劈裂強度。

⑤試驗段現場進行各項指標檢測，包括：平整度、壓實度以及彎沉值等。根據試驗段檢測結果，確定材料級配、再生機速度、壓實工藝參數等。

3.3.3 正式施工

①封閉交通。完成施工后封閉交通，原路面再生施工前7d，在路口設置標示牌，并寫明封閉原因、時間等。原路面準備時，將路段交通完全封閉，冷再生施工完成后方可恢復交通。

②原路面處理。1）將舊路面表面清理干凈，包括：雜草、塊石、垃圾等。2）再生路段中若是存在井蓋等結構物，需提前做好標記工作，并取下井蓋，對周圍進行挖掘，挖掘深度達再生層底部10cm。完成上述工作后，使用鋼板蓋住井口、回填碎石。3）適當調整原路面，以橫坡、縱坡為主，滿足就地冷再生實際施工需要。若是沉降超過再生層厚度，需做好妥善處理，以免影響施工質量。4）在路肩處設置泄水溝，間距控制在20m，防止發生積水問題。

③新料準備。1）本項目施工要求新料添加厚度應在再生層厚度以內，為此需提前做好新料添加量的計算工作；2）根據運料車體積計算每車料在現場堆放距離，要求每車新料量一致，運至現場后嚴格按照計算好的距離進行堆放，防止某個再生段內新加料數量不足或是超出，實現新料的均勻攤鋪。

④就地冷再生。1）冷再生機進場就位，并推動稀漿車在原路面作業，根據路面實際損壞程度、設計再生深度，調整冷再生機行進速度，控制在10m/min 為宜，在保證施工質量的基礎上，提高施工效率。對于一些網裂較為嚴重的路段，可適當減慢速度。2）在公路兩側設置水平控制樁，定期對冷再生深度進行檢測，一旦發現再生深度超限，需及時查明原因，并做好相關處理工作。3）每次再生長度以200m 為宜，減少橫接縫數量。

⑤碾壓成型。壓路機緊跟再生機后進行碾壓操作，嚴格按試驗段結果控制碾壓參數。1）初壓使用雙鋼輪壓路機靜壓，然后使用單鋼輪壓路機以高幅低頻方式壓實，碾壓速度3.0km/h；2）完成初壓后，使用平地機整平再生層，此期間禁止其他車輛通行；3）整平后，使用單鋼輪壓路機以低頻幅方式壓實，碾壓遍數4～6 遍，前2 遍碾壓速度1.6km/h，后4 遍2.5km/h。

4 結語

綜上所述，與傳統維修方案相比，瀝青路面就地冷再生技術可節約工期、降低成本、減少加熱能源消耗、減小資源浪費與環境污染，凸顯了新技術、新工藝、新裝備以及新材料帶來的良好經濟、環境效益。在高速公路維修養護中，應根據項目實際情況合理選擇冷再生技術方法，規范落實各道工序，有效解決廢物利用問題的同時，切實保證公路路面養護質量，為其后期運行奠定堅實基礎。