道路建造新技術探究

屈江鋒

（1.邢臺路橋建設集團有限公司，河北 邢臺 054001；2.河北省鋼混組合橋梁技術創新中心，河北 邢臺 054001）

1 引言

隨著綠色交通發展的需要，我國交通運輸部提出綠色公路的建設理念。綠色公路是指按照系統論和周期成本思想，統籌公路建設質量、資源利用、能源耗用、污染排放、生態影響和運行效率之間的關系，以及公路規劃、設計、建設、運營全過程的管理，以最少的資源占用和能源耗用、最低的污染排放、最輕的環境影響，獲得最優的工程質量和最高效的運輸服務，實現外部剛性約束與公路內在供給之間最大限度均衡[1]。

2 道路病害

道路受原材料、施工、氣候、水文、光照、交通等方面的影響，會呈現出不同程度的病害，常見的病害有：路基沉降、斷板、裂縫、坑槽、唧漿、車轍、松散、沉陷、表面破損、橋頭跳車等。建造綠色公路旨在解決以上質量通病，并在工程全壽命周期內提供舒適、安全、環保、便捷、美觀、低能耗并與自然環境和諧共生的道路工程。

3 建造新技術

道路工程師針對道路病害和道路綠色建造技術開展了持續攻關、積極探索和創新實踐，研發出了適用于路基和路面施工的先進材料或建造技術。

3.1 路基施工新材料

3.1.1 泡沫混凝土

泡沫混凝土又稱泡沫輕質土，由水泥、水、發泡劑通過機械設備拌和形成混凝土材料，是一種可自然澆筑成型、免振搗、環保、節能、綠色、價格低廉的新型建筑材料。該材料含有大量均勻細小的封閉氣孔和半封閉孔，具有較高的強度和較強的耐久性，密度可根據工程建設需要調整，一般為300～1 800 kg/m3，具有保溫隔熱、施工方便、產量較大等優勢，廣泛應用在加寬段路基填筑、臺背回填、站臺填筑、坑道填筑、新型墻體、屋面保溫、國防工程等工程中。

3.1.2 液態粉煤灰

液態粉煤灰主要由水泥、水、粉煤灰、外加劑經拌和而成，具有一定的流動性，密度一般是1 000 kg/m3，其利用了液態粉煤灰自重輕、密實性好、壓縮性小、回填效率高、易施工等特點，廣泛應用在臺背回填中。但液態粉煤灰在臺背回填和路基填筑中需設置包邊土，包邊土的壓實質量難以得到保證，工序較為復雜。

3.1.3 固體廢棄物

隨著城市更新、綠色環保等國家戰略的實施，砂石作為道路建造的主要材料，已成為極度稀缺的資源，供應緊缺、價格飛漲等都影響了工程建設。近年來，固體廢棄物（如建筑垃圾、工業尾礦等資源）逐步在道路建設中得以應用，取得了較好的經濟和社會效益。

1）建筑垃圾。主要構成為碎磚頭、土、砂漿、渣土和混凝土碎塊。其中，碎磚頭是良好的路基填筑材料。在應用建筑垃圾填筑路基前，應先對材料進行初選，分類堆放，分類處理，剔除鋼筋等雜物，撿出塊石、條石等附加值高的材料，對篩選的材料進行破碎和篩分處理，形成不同粒徑級配的材料，后經布料、攤鋪、碾壓等工序應用于路基工程中，并采用沉降差和灌砂法進行施工質量檢驗。

2）工業尾礦。風化巖、煤矸石等工廢渣在道路建設中應用較多，采用工業廢渣填筑道路需考慮材料浸水后的強度以及水穩定性問題，且是否活性穩定、是否含輻射元素等。這類材料的強度、剛度和水穩定性主要取決于填料顆粒之間的相互嵌擠作用。例如，在結構自重和車輛荷載作用下，以及雨水沖刷、凍融等多重作用，填料極易被壓碎，重新排列，產生較大的沉降，因此，要嚴格控制超粒徑原材料的檢驗和施工過程，確保材料成型質量[2]。

3）泥漿廢渣。鉆孔灌注樁鉆孔過程中會產生較多的泥漿，破壞環境，處理困難，但資源寶貴。泥漿的利用方式有很多種，可以曬干后做路基填料，可以用于再造農田，可以經固化處理后形成一種較好的道路填筑材料，也可以通過機械方法對鉆渣泥漿進行分離，分離出的土、砂可供工程建設需要，變廢為寶。

3.2 路面施工

3.2.1 冷再生技術

冷再生技術是在常溫下使用冷再生專用設備連續完成銑刨和破碎既有道路基層或面層結構、添加再生材料、拌和、攤鋪、碾壓成型等作業過程，在原位形成具有一定承載能力的新型基層或面層道路結構。該工藝工序簡單、可不中斷交通、生產效率高、能節省大量的瀝青、砂石骨料等材料，就地利用原有道路廢棄材料，保護環境，具有顯著的經濟和社會效益。冷再生的核心問題是要對既有道路結構的材料組分進行科學評定，確定新結構的最有配合比和再生材料的摻入比例，其次，是確保新混合料拌和均勻、碾壓密實、養護到位。泡沫瀝青冷再生技術作為新興的綠色建造方法，在養護工程中的應用越來越多，其關鍵控制因素是再生混合料的級配設計、路面結構設計等，其中，對質量影響較大的因素是瀝青種類和用量、拌和用水量、養護條件、水泥用量等，特別是發泡效果良好的瀝青，可以在混凝土中分散均勻，形成黏結力強的瀝青漿膜，充分均勻地將石料包裹，提高混合料的劈裂強度[3]。

3.2.2 熱再生技術

熱再生是將舊瀝青路面經過一系列過程處理，如耙松、挖除、回收、破碎等，采用就地或廠拌等形式與再生劑、新瀝青材料、新集料等按一定比例重新拌和、攤鋪、碾壓而形成的路面結構。主要分為廠拌熱再生和就地熱再生兩種。其中，就地熱再生包括整形再生、重鋪再生、復拌再生。廠拌熱再生技術的質量較容易控制，但其應用會受運輸條件、拌和設備等影響，就地熱再生質量不易控制，但其節能節材、環保快速等方面優勢突出，在當下發展道路綠色建造技術中將廣泛應用。根據熱再生的能源供給方式，可以分為紅外線加熱、微波加熱、熱風循環式加熱等方式。

就地熱再生的主要特點和工藝是：實現原路面材料百分之百原價值循環再用；采用多組多排耙松裝置將路面充分耙松，可實現骨料不發生破壞；耙松后，新料添加前，均勻地噴灑再生劑，使再生劑與舊路充分混合，避免新料與再生劑接觸造成新料性能改變，再生劑種類、數量均根據前期實驗室實驗數據確定，保證充分恢復老化瀝青性能，噴灑再生劑的過程中，按照設定參數和施工速度噴灑比例準確的再生劑；多級加熱可實現瀝青路面充分軟化，滿足軟化、攤鋪、碾壓施工溫度要求，確保施工質量，熱再生施工如圖1 所示。熱再生工藝的選擇取決于對舊路面的檢測、評價和材料的試驗結果，因此，對舊路面的研究應成為重點工作。

圖1 就地熱再生施工現場

3.2.3 瀝青新材料

1）溫拌瀝青。溫拌瀝青是通過一定的技術措施，使瀝青能在相對較低的溫度下（通常比熱拌瀝青溫度低30～40 ℃）或者常溫環境下進行拌和、攤鋪和碾壓，同時保持其不低于熱拌瀝青的使用性能的瀝青混合料。溫拌瀝青混合料在拌制過程中需要添加溫拌劑，因此，該工藝較為復雜，但該工藝可減少30%的能源消耗，極大地減少燃油、天然氣等能源用量，具有低碳綠色的特點，今后應重點在瀝青路面中推廣應用。

2）透水瀝青。透水瀝青混凝土是以瀝青為膠結材料，以單一粒徑或間斷級配石料為粗骨料，并加入很少量的細骨料與瀝青形成黏結性、穩定性和透水性的混凝土材料，該結構具有較大的孔隙率，主要用于道路路面的鋪裝。主要包括開級配大空隙率瀝青混合料（OGFC） 路面、開級配瀝青穩定碎石（ATPB）基層和半開級配瀝青碎石等類型。該結構可實現就地消解和滲透地下水，能提高行車安全性，降低行車噪聲，廣泛適用于高速公路、海綿城市道路工程建設中。在城市道路中，透水瀝青路面與透水基層、透水墊層組合形成全透水道路結構，可有效緩解城市熱島效應和城市內澇問題，全透水瀝青路面透水效果如圖2 所示。透水瀝青混凝土所用瀝青要求具有黏彈性、堅韌性和與集料之間的優越的黏附性能，其中，橡膠瀝青的應用既解決了廢舊輪胎資源化利用的問題，還提高了瀝青路面的使用性能。

圖2 全透水瀝青路面透水效果

3.2.4 預防性養護技術

指在不增加路面結構承載力的前提下，對結構完好的路面或附屬設施有計劃地采取某種措施，以達到保養路面系統、延緩損壞、保持或改進路面功能狀況的目的。預防性養護可以降低道路養護成本、延長道路使用壽命，提高道路行車安全。主要預防性措施有含砂霧封層、稀漿封層、微表處封層、同步碎石封層、纖維封層、復合封層、薄層熱拌瀝青混凝土罩面和熱再生技術等[4]。

3.2.5 半柔性混合料

在孔隙率在20%～25%的大空隙開級配基體瀝青混合料中灌入滿足一定技術性能要求的水泥基灌漿材料形成的半柔性混合料，是一種復合路面材料[5]。半柔性路面具有較強的耐疲勞性、優越的高溫穩定性、持久的耐油蝕性。隨著其水泥漿灌入量的增加，性能更為優越，且水穩定性好，該結構在道路養護項目和渠化交通段應用，可實現快速恢復交通、提高道路抗剪切破壞抗推移變形能力。

4 軟土地基處理

軟弱地基多采用表層排水、換填、粒料樁、水泥攪拌樁等方式進行加固或改良。其中，深層軟弱路基處理多采用粒料樁，傳統建造采用振沖器粒料打樁機，其灌入量難以控制，過程監管困難，粒料樁深度難以確定等。隨著信息化技術的發展，通過引入衛星導航系統對打樁機智能化改造，可有效監控粒料樁反插次數、灌入量等參數，極大地提高了隱蔽工程的施工質量。近年來也廣泛應用了水泥攪拌樁、預制管樁等技術，具有施工快速、質量可控，結構穩定等特點。對淺層軟基，可采用水泥改良、固化劑固化等方式進行處理。

5 結語

綜上所述，隨著科學技術的發展，道路建造技術特別是長壽命道路、固廢資源化利用道路、冷熱再生等綠色低碳道路建造方面取得了新的突破，在碳達峰碳中和目標的要求下，材料創新、工藝革新、結構創新等仍應該引起工程師的高度重視，要強化全壽命周期道路建管理念，探索降低碳排放的工藝和方法，為服務交通強國戰略提供重要的科學支撐和技術保障。