大厚度廠拌冷再生基層施工技術研究

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

隨著環保形勢日益嚴峻，建筑材料緊缺成為束縛道路建設與養護的重要因素。因此，針對如何利用既有道路，減少原材料的應用，工程師們提出了冷再生技術。冷再生技術分為廠拌冷再生技術和就地冷再生技術。其中，廠拌冷再生技術因其優越的施工質量水平被廣泛應用，其做法為：采用銑刨出來的舊瀝青混凝土路面材料，經過科學嚴謹的配合比設計，添加水泥、新集料等材料在穩定碎石拌和站拌和而成的再生材料[1]。

半剛性基層的壓實厚度一般為18 cm，厚度大于30 cm 的統稱為大厚度半剛性基層。傳統施工中采用每層壓實厚度不大于18 cm 的分層攤鋪法，其主要采用的施工設備為220 kN（22 t）振動壓路機，配合最大攤鋪厚度為35 cm 的基層攤鋪機進行施工。其缺點是施工時間長、成本高、層間結合不好。隨著科技的進步，在路基施工中大噸位振動壓路機（36 t 以上）的出現及應用，使大厚度（壓實厚度大于30 cm）路基施工工藝已日趨成熟；大馬力，攤鋪厚度在50 cm 以上的攤鋪機的出現（如中大DT1600 攤鋪機），使大厚度攤鋪成為可能。

本文以省道邢和線預防性養護工程為背景，將大厚度和廠拌冷再生兩種技術有效整合，實現了廠拌冷再生大厚度基層一次性攤鋪技術順利實施，這種工藝非常符合我國建設任務重、工期短、成本高、建材資源短缺、材料價格高、環保形勢嚴等特點，符合我國綠色發展理念。

2 水泥穩定冷再生混合料設計方法研究

2.1 原材料

2.1.1 舊路面材料

由于再生技術的特點，在進行水泥穩定冷再生路面結構設計和施工前，需在室內進行相關原材料的檢測和混合料配合比設計，以便有針對性地結合路況和原材料的特點進行設計和施工。

不同路段、不同光照等影響下的舊路面材料性能不同，因此，必須充分取樣，科學評判銑刨材料的化學組分、顆粒級配、材料活性等參數，以此作為再生混合料冷再生穩定劑摻量和配合比設計的關鍵指標。

2.1.2 水泥和添加劑

考慮到大厚度攤鋪和廠拌冷再生基層的設計和施工要求，采用早期強度高的普通硅酸鹽水泥，種類為P·O32.5 或P·O42.5，添加劑量應滿足試驗要求的強度。水泥初凝時間應大于3 h，終凝時間應大于6 h 且小于10 h[2]。緩凝劑和早強劑應符合相關規范的要求。

2.1.3 新集料

新添加的石屑或碎石需滿足規范對普通水泥穩定碎石集料的相關要求。

2.1.4 水符合飲用水標準的均可作為基層拌和、養護用水。

2.2 級配設計

通過一系列性能測試結果，充分掌握舊瀝青路面銑刨后的級配情況，在滿足設計要求的前提下，并結合經濟性、施工方便性等因素，確定最終級配設計方案。

2.3 確定最大干密度和最佳含水率

該項目采用振動成型法檢測混合料的最大干密度和最佳含水量。按照確定的最大干密度和最佳含水量，以及要求的壓實度，計算不同水泥劑量的試件對應的干密度。再按照最佳含水量和計算的干密度，采用靜壓法制備試件。經過外委試驗最后確定水泥冷再生混合料摻配比例為：水泥∶銑刨料=4.5∶95.5，最大干密度為2.160 g/cm3，最佳含水量為4.9%。

2.4 室內試驗

按JTG E51—2009《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》進行無側限抗壓強度試驗，同時為保證大厚度水泥冷再生基層強度、剛度和耐久性滿足要求，還需開展冷再生混合料的力學性能、穩定性能、抗沖刷性能和抗收縮性能檢測[3]，通過一系列的試驗驗證冷再生混合料的路用性能。

3 大厚度水泥冷再生基層施工技術研究

3.1 路況調查分析及施工方案選定

施工前，對原有舊路面進行調查分析，舊路結構層為18 cm水穩碎石基層+9 cm 瀝青混凝土面層，路面損壞主要為裂縫、沉陷、坑槽、車轍，路面評定結果（PQI）為56.7，路面狀況（PCI）為55.5，目前交通量為9 012 輛/d。由于交通量大，工期短，如采用傳統大修方案對基層施工分層攤鋪，需要足夠長的養護時間，工期將大大延長，不滿足該路段的交通運營要求。

近年來，路橋施工機械設備的發展迅猛，大馬力、攤鋪厚度50 cm 以上的攤鋪機（如中大DT1600 攤鋪機）性能穩定，大噸位振動壓路機（36 t 以上）的出現及應用，使大厚度攤鋪成為可能，只要將這兩種技術有效整合，就可以使基層一次性攤鋪成型，這種工藝能夠滿足該工程項目工期短、交通量大的施工特點。

本項目采取的方案簡單描述就是對大修段舊路結構層（水穩碎石基層+瀝青混凝土路面）銑刨回收，進行集中廠拌后鋪筑30 cm 冷再生基層，施工時采取全幅寬、大厚度（壓實30 cm）一次性攤鋪、碾壓成型技術，從而提高施工速度，保證基層的整體性，提高工程質量，降低工程建設成本。

3.2 舊路面銑刨

為保證銑刨進度與攤鋪速度相匹配，采用10 臺重型自卸運輸車配合兩臺維特根W2000 型銑刨機進行分段縱向銑刨。銑刨機下刀時要緩且要勻速，同時操作人員對銑刨深度進行測量，以將舊路基層下承載層銑刨0.5 cm 為宜，避免出現夾層和超銑現象。銑刨厚度調好后，銑刨機應勻速緩慢前進，速度控制在3～5 m/min，以保證銑刨料無過多超粒徑料塊。

銑刨作業時，重型自卸車應與銑刨機同步前進，銑刨料直接運輸到拌和廠后集中堆放。將銑刨料進行篩分試驗，使其滿足設計要求。

3.3 拌和、攤鋪

再生料拌和采用WDB600 型穩定土在拌和站集中廠拌，各料斗設置8 cm×8 cm 直徑篩子將銑刨料中超粒徑大塊濾除。應加強拌和現場的試驗檢測工作，配備試驗員對原材料含水量、礦料集配、灰劑量等參數進行檢測。

攤鋪時采用1 臺中大DT1600 型攤鋪機全幅攤鋪，依據試驗段檢測結果，松鋪厚度按40.2 cm 控制，松鋪系數為1.32，混合料運輸車壓車5 輛后開始攤鋪。中大攤鋪機最大攤鋪厚度能達到50 cm，完全能夠滿足項目施工需要。攤鋪前，應對底基層表面進行灑水濕潤處理。在攤鋪過程中，測量人員及時檢測并記錄標高、橫坡等確保攤鋪質量。

3.4 碾壓

碾壓采用1 臺徐工XS222-1 型22 t 振動壓路機、1 臺三一SSR360-5 型36 t 振動壓路機、1 臺25 t 的3YJ21/25-3 型三輪靜碾壓路機進行碾壓。碾壓時本著先輕后重，由低向高的原則進行，一般段按先兩側后中間的方式碾壓，超高段按先內側后外側的方式碾壓。碾壓時振動壓路機重疊不少于1/3，靜碾重疊后輪的1/2。碾壓速度控制在1.5～2 km/h。

碾壓組合如下：

第1 遍采用22 t 振動壓路機1 擋靜排；第2～3 遍采用22 t 振動壓路機2 擋振動碾壓；第4～6 遍采用36 t 振動壓路機2 擋振動碾壓；第7～9 遍采用25 t 三輪靜碾，達到壓實度要求并消除輪跡。

試驗結果測得，振第三遍時壓實度平均值為94.8%，振第四遍時壓實度平均值為97.1%，振第五遍時為98.7%，靜碾1遍時為99.0%，此時壓實度不再明顯增長，故選用靜一振五靜三的碾壓方式進行碾壓。

3.5 養護、取芯

碾壓完畢及時進行土工布覆蓋灑水養護，養護對于水泥穩定料強度形成影響很大，是施工中的重要環節，故采用土工布覆蓋配合灑水養護的方法，鋪設過程中注意接縫處搭接約20 cm，不應留有間隙。及時灑水，高溫期，上、下午各噴灑一次。養護期不少于7 d，其間始終保持土工布濕潤。

養護期間，應封閉交通，除養護車輛外禁止其他重型車輛通行，嚴禁任何車輛在未達到養護期的基層上急轉彎或急剎車。養護期滿對基層進行鉆芯取樣檢測，芯樣密實完整、級配均勻。

4 效益分析

4.1 經濟效益分析

冷再生與傳統挖補方案相比，其經濟效益較為突出，首先，實現了銑刨材料最大的程度利用，降低了挖補料廢棄運輸的和處置費用；其次，最大程度上降低了外購石料的采購費用。大厚度、大功率攤鋪機和大噸位的壓路機碾壓設備將原來分為兩次攤鋪碾壓成型的水泥穩定碎石基層進行一次性攤鋪碾壓成型，其優異性在于碾壓后，減少了一道施工工序，大大縮短了施工時間，并且由于工序的減少，使工期、人工、能源等都得到了大幅節約。

4.2 社會效益分析

冷再生層充分實現了舊路路面結構材料的資源化利用，減少了新開采砂石料對環境的破壞和資源的浪費，同時以綠色建造方式降低了碳排放，具有顯著的社會效益。大厚度一次性攤鋪可減少分層攤鋪造成界面黏結整體性差、開裂等問題，極大地縮短施工工期，使工程項目更早投入運營，滿足人民群眾的出行要求，振興地方經濟建設，社會效益顯著。

5 研究結論

本文通過大量的室內試驗和豐富的理論分析，積累了適用于水泥穩定冷再生基層大厚度攤鋪的生產和施工經驗，得到以下結論：

1）舊瀝青混凝土老化程度和摻加量不同，水泥穩定冷再生混合料呈現出的規律是：當瀝青老化不嚴重時，摻入較高含量的舊瀝青混凝土會降低再生混合料不同齡期的抗壓強度、回彈模量、劈裂強度、穩定性等性能，同時會導致再生混合料對溫度敏感性更為明顯。

2）通過開展一系列室內試驗，發現水泥穩定冷再生混合料呈現以下規律：通過添加碎石混合料級配得到了較大改善，基層結構密實度會得到提高；降低最佳含水率，會顯著增加混合料的路用性能。

3）依據再生材料組成的不同，提出了水泥穩定冷再生材料應用條件和冷再生混合料的設計方法，得到了舊路面材料的具體取樣方法、原材料分析、級配設計、成型方法以及評價指標等。

4）由于大噸位的壓路機（36 t），攤鋪厚度50 cm 以上的攤鋪機（如中大DT1600 攤鋪機）的出現，冷再生料基層鋪筑施工時，采用全幅寬、大厚度（壓實30 cm）一次性攤鋪、碾壓成型的施工方案，完全能夠滿足設計及規范要求，施工簡單，能有效提高施工速度，縮短施工工期，最大程度減少新采購砂石用量，充分利用舊路面資源，且可以保證大厚度基層的整體性，經濟快速，綠色環保，效果良好，具有較強的市場推廣前景。