基于冷再生技術的公路路面改造設計研究

摘要 為確保公路安全性，修復原有公路的安全隱患，該文探究了基于冷再生技術的公路路面改造設計方法。以實際工程為例，對原始路面損壞程度進行評估，確定損壞狀況等級，以此設計公路路面改造結構；選擇滿足施工性能的材料進行瀝青混合料制備，進行就地冷再生施工，實現路面改造施工。測試結果顯示：采用冷再生技術的公路路面壓實度均在90%以上，彎沉值以及結構承載力均滿足設計需求。

關鍵詞 冷再生技術；公路路面；改造設計

中圖分類號 U418 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）01-0115-03

0 引言

公路因交通量增長、自然因素作用及材料老化等原因，常出現損壞，如開裂、塌陷和平整度降低等問題，影響交通流暢度、行車舒適度，同時可能增加事故風

險[1]。因此，及時有效地路面改造設計至關重要。冷再生技術作為環保高效的公路改造方法，通過再利用舊瀝青路面材料，經破碎、篩分、配比等工藝，重新鋪設形成新路面結構層，減少新材料需求，降低能源消耗和碳排放，提高施工效率[2]。

該文旨在分析冷再生技術在路面改造中的應用效果，以實際工程為例，研究其原理、特點、施工工藝及質量控制，評估其在提高路面質量、降低成本、縮短工期等方面的實際效果[3]，旨在為公路改造提供科學依據和技術支持。

1 公路路面改造設計

1.1 工程概況

為研究基于冷再生技術的公路路面改造設計，該文以某地區公路為例展開相關研究。該公路原始路基寬度為8.5m左右，部分路段接近11 m，兩側路肩寬度約

0.5 m。該公路已運營多年，缺乏系統性維修，全線出現不同程度的裂縫、破損、車轍及路基邊坡溜塌等病害，導致行駛安全顯著下降，無法滿足出行需求。因此，需進行路面改造以保證安全[4]。

為確保改造質量，需全面掌握路面病害程度。通過病害調查分析，采用層層深入的方式對病害位置、類型、損壞程度等進行觀察和記錄，并采用路面狀況指數（PCI）評價路面破損程度，其計算公式如下：

（1）

（2）

式中：、——系數；wi——損壞項權重系數；A、Ai——調查路段的總面積（m2）和表示第i幅路面圖像的破損面積（m2）。

PCI的取值在0%～100%之間，其值越大表示路面狀況越佳，損壞程度越小。依據《公路技術狀況評價標準》（JTG 5210—2018）相關內容，進行路面損壞等級劃分，其劃分結果如表1所示。

依據上述公式和標準對原始路面損壞程度進行評價，獲取路面不同路段的損壞結果，如表2所示。

依據表2的結果可知，該公路路面的評價結果中，大部分路段的評價結果均為差等級，路面損壞程度嚴重。

1.2 基于冷再生技術的公路路面改造設計方案

1.2.1 路面改造結構

完成路面損壞程度分析后，結合其分析結果以及改造需求，設計路面改造結構，針對路面結構強度的差異，該文選擇冷再生技術進行改造設計，在原有路面的

10 cm瀝青面層以及10 cm部分水泥穩定砂礫層的厚度范圍內，進行就地冷再生處理。再生后的結構層作為改造前工程路面的下基層，并在該層基礎上加鋪水穩碎石層，加鋪厚度為20 cm；在此基礎上再加鋪瀝青混凝土上面層，其厚度為12 cm，基于此，改造后路面標高整體上升

32 cm，基于冷再生技術的公路路面改造結構如表3所示。

1.2.2 材料選擇

就地冷再生技術的外摻材料包含水泥、碎石、水以及瀝青，水泥選擇等級42.5的普通硅酸鹽水泥，其密度為3.1 g/cm3；碎石粒徑為10～30 mm，摻量為10%～20%，壓碎值小于30%；瀝青選擇SBS改性AC-16瀝青以及SBS改性AC-20瀝青。將廢舊瀝青路面材料進行篩分和試驗后，將滿足性能標準的廢料按照一定比例與選擇的外摻材料進行混合，為保證混合料滿足路面改造需求，對混合料的相關性能進行試驗，其性能指標如表4所示。

1.3 冷再生施工技術

1.3.1 基于冷再生技術的公路路面改造流程

瀝青混凝土路面冷再生技術作為一種前沿的道路修復手段，其獨特的施工流程包括幾個關鍵步驟。首先，通過銑刨機對破損的路面進行精細的銑刨，以去除損壞的瀝青和骨料層，并對其進行破碎處理[5]。接著，向這些破碎的材料中摻入適量的再生外加劑和新骨料，這些添加劑和骨料能夠顯著增強混合料的性能。隨后，使用專業的攪拌設備對這些材料進行徹底的混合，確保各種成分均勻分布，從而形成一種全新的、具有優良性能的混合材料[6]。接著，將混合好的材料重新鋪設在經過清理和準備的路基上，形成新的道路面層。在鋪設完成后，通過整形設備對路面進行精確的整形，確保道路的平整度和坡度符合設計要求。最后，使用壓路機對混合料進行充分的碾壓，以提高其密實度和穩定性，確保新鋪設的路面能夠承受車輛和行人的正常使用[7]。

通過以上步驟，瀝青混凝土路面冷再生技術能夠有效地修復破損的道路，形成新的、更加堅固耐用的道路面層。該技術不僅提高道路修復的效率，還有助于減少資源浪費和降低環境影響。基于冷再生技術的公路路面改造流程如圖1所示。

1.3.2 冷再生施工關鍵內容

為確保水泥穩定劑撒布的效果達到最佳，施工前對原路面的預處理至關重要。首先，對路面進行細致的整形處理，修復存在的坑洞、車轍等病害，確保路面平整無缺陷。同時，對橫坡和縱坡進行必要的調整，以維持路面的幾何形狀完整性。這樣的預整形處理不僅能提高水泥穩定劑的撒布均勻性，還有助于水和穩定劑的混合效果，從而確保施工質量。因此，預整形后的路面必須滿足幾何形狀的完整性和平滑性要求。

在施工現場的實際操作中，對于冷再生機組的首次施工，必須精確設定銑刨深度及轉子轉速等關鍵參數，確保參數設置無誤后方可啟動再生機組。啟動后，嚴禁隨意調整機組參數或中斷運行，作業過程應保持勻速且連續，施工速度建議控制在5～9 m/min。當遇到網裂嚴重的舊路路段時，應適當降低再生機組的運行速度，并相應提高轉子速度以應對復雜路況。為確保再生施工的質量，需安排專人在機組運行過程中實時監測再生混合料的水泥劑量、含水量以及再生厚度，并與機組操作人員緊密配合，根據實際情況對參數進行微調。此外，為了保障施工效率和質量，建議再生路段的長度控制在150～250 m之間。若路段過長，可能會因銑刨轂刀架、刀頭的磨損增加而導致施工質量受損。因此，合理安排施工段落長度是確保再生施工順利進行的關鍵。

瀝青攤鋪時，路面的寬度通常超出單一攤鋪機的作業能力，需采用多次攤鋪的方式完成各個斷面的施工；當鋪層寬度較大時，會發生較為嚴重的瀝青混合料離析現象，以此降低路面的攤鋪質量。然而，當鋪層寬度較窄時，雖然能夠減少離析現象，但會增加攤鋪次數，進而影響同一橫斷面上路面的整體性和均勻性，從而對鋪層質量造成不利影響。因此，在攤鋪過程中，為確保路面整體質量，需計算瀝青混合料的攤鋪次數N，其計算公式為：

（3）

式中：B——瀝青層的寬度（m）；b——攤鋪機的熨平板長度（m）；x——攤鋪袋重疊寬度（m）。依據上述公式確定文中工程在攤鋪時的攤鋪寬度為2次。

2 結果分析

完成路面結構改造的冷再生施工后，對施工效果進行相關測試，為保證測試結果的全面性，主要進行彎沉值Lr、壓實度以及結構承載力Ps的分析，三種測試的詳細情況如下所述：

（1）彎沉值計算

彎沉值是一個用于衡量路基和路面設計強度的計算值，它反映了在荷載作用下，路基或路面發生變形的大小，文中為計算Lr，需先進行舊路面上實際彎沉值測量，文中選擇通過貝克曼梁法完成；根據該測量結果計算出代表彎沉值，將計算結果與設計彎沉值相比較，以此對路面優劣情況進行綜合分析，Lr的計算公式為：

（4）

式中：L——實測彎沉（mm）；S——標準差（mm）；Za——與要求保證率有關的系數。

（2）壓實度檢測

壓實度是指土或其他筑路材料經過壓實后的干密度與標準最大干密度之比，對施工后的路面進行鉆芯取樣，將其清理以及風干后，結合《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（T0701—2023）相關標準確定芯樣密度，

依據該結果計算瀝青路面的壓實度，其計算公式為：

（5）

式中：——標準密度（g/cm3）。

（3）路面結構承載力計算

路面結構承載力是從道路工程和力學的角度來反映路面的使用性能的重要指標，文中選擇路面結構強度指數描述該承載力，其計算公式為：

（6）

式中：、——模型參數；——路面結構強度系數；Ps——路面結構強度指數，取值在0%～100%之間，其等級標準與改造后的結果對比。

依據上述測試方法獲取不同路段改造后的測試結果，按照《公路養護工程質量檢驗評定標準》（JTG 5220—2020）進行對比，分析其改造效果，如表5所示。

依據表5測試結果可知：文中通過冷再生技術進行公路路面改造設計后，各個路段改造路面結構的彎沉值Lr、壓實度以及結構承載力Ps結果均滿足《公路養護工程質量檢驗評定標準》（JTG 5220—2020）中相關規范標準，其中壓實度均在90%以上，彎沉值Lr以及結構承載力Ps性能同樣滿足工程需求。

3 結論

公路在使用過程中會不可避免地出現疲勞損壞、路面塌陷等問題，這些問題不僅影響交通流暢度，還可能導致交通事故的發生。因此，改造設計旨在修復這些問題，提高公路的整體使用性能。該文為保證改造效果，研究了基于冷再生技術的公路路面改造設計方法。通過該方法提高公路的使用性能、安全性和通行效率，同時節省投資、減少資源浪費，并滿足現代道路的需求。

參考文獻

[1]覃建科.冷再生技術在國道路面改造項目中的應用[J].工程建設與設計， 2022（8）：147-149.

[2]劉藍星.論干線公路養護項目中瀝青路面冷再生技術應用[J].交通科技與管理， 2023（8）：131-133.

[3]任海鳴.舊瀝青路面冷再生技術在農村公路養護中的應用研究[J].工程建設與設計， 2023（4）：181-183.

[4]任海鳴.舊瀝青路面冷再生技術在農村公路養護中的應用研究[J].工程建設與設計， 2023（4）：181-183.

[5]相磊，張佳偉.干線公路養護中瀝青路面冷再生技術的應用研究[J].技術與市場， 2022（9）：127-128+131.

[6]楊依.瀝青路面冷再生技術在高速公路施工中的應

用[J].工程技術研究， 2023（24）：62-64.

[7]王新田.瀝青路面冷再生技術在高速公路施工中的應用探討[J].城市建設理論研究（電子版）， 2022（23）：109-111.

收稿日期：2024-06-18

作者簡介：蘇山（1998—），男，本科，助理工程師，研究方向：公路工程。