水泥穩(wěn)定就地冷再生的工藝特點(diǎn)和施工技術(shù)研究

0 引言

水泥穩(wěn)定碎石基層是當(dāng)前公路工程最常用的基層類型，很多改造過的瀝青公路工程，其水泥穩(wěn)定碎石基層狀況良好。若水泥穩(wěn)定碎石基層全部挖除重建，不僅費(fèi)時費(fèi)力，還會造成資源浪費(fèi)。而采用就地冷再生技術(shù)，則能在充分利用原有基層材料的基礎(chǔ)上，達(dá)到預(yù)期的改造目標(biāo)。就地冷再生是一項(xiàng)技術(shù)含量很高的技術(shù)，要想達(dá)到預(yù)期的施工效果，有必要結(jié)合路段實(shí)際情況，對相關(guān)施工工藝進(jìn)行深入研究。

1就地冷再生施工工藝類型

1.1水泥穩(wěn)定就地冷再生

首先，由一臺粘合劑撒布機(jī)均勻撒布一層預(yù)設(shè)定量的水泥粉料；其次，撒布機(jī)后面緊隨一輛灑水車，通過軟管持續(xù)給冷再生機(jī)輸送定量的水，由冷再生機(jī)通過推桿推動灑水車同步前行；再次，由冷再生機(jī)的銑刨及拌合轉(zhuǎn)子?；访骖A(yù)設(shè)的深度，在銑刨及拌合轉(zhuǎn)子的作用下，?；蟮穆访娌牧吓c撒布的水泥和噴入的水充分拌合；然后，使用平地機(jī)對再生后的材料進(jìn)行平整；最后，使用壓路機(jī)對其進(jìn)行壓實(shí)。

1.2水泥和乳化瀝青就地冷再生

首先，由一臺粘合劑撒布機(jī)均勻撒布一層預(yù)設(shè)定量的水泥粉料；其次，撒布機(jī)后面緊隨一輛灑水車和一輛乳化瀝青罐車，各自通過軟管持續(xù)給冷再生機(jī)輸送定量的水和乳化瀝青，由冷再生機(jī)通過推桿推動灑水車和乳化瀝青罐車前行；再次，由冷再生機(jī)的銑刨及拌合轉(zhuǎn)子粒化路面預(yù)設(shè)的深度，在銑刨及拌合轉(zhuǎn)子的作用下，粒化后的路面材料與撒布的水泥、噴入的水和乳化瀝青充分拌合；然后，使用平地機(jī)對再生材料進(jìn)行平整；最后使用壓路機(jī)對其進(jìn)行壓實(shí)。

1.3水泥稀漿和泡沫瀝青就地冷再生

首先，一輛乳化瀝青罐車行駛在最前面，緊隨其后的是一臺生產(chǎn)水泥稀漿的稀漿攪拌機(jī)，各自通過軟管持續(xù)給冷再生機(jī)輸送乳化瀝青和水泥稀漿；其次，由冷再生機(jī)通過推桿推動乳化瀝青罐車和稀漿攪拌機(jī)前行，銑刨及拌合轉(zhuǎn)子?；访骖A(yù)設(shè)的深度；再次，冷再生機(jī)通過其帶有發(fā)泡室的特殊噴灑桿生成，并噴出高溫泡沫瀝青，與此同時通過另一個噴灑桿噴出適量水泥稀漿，在銑刨及拌合轉(zhuǎn)子的作用下，?；蟮穆访娌牧吓c泡沫瀝青和水泥稀槳充分拌合；然后，使用平地機(jī)對再生后的材料進(jìn)行平整；最后，使用壓路機(jī)對其進(jìn)行壓實(shí)。

2舊路改造工程概況

某舊路改造工程路段的樁號范圍為 K171+500 至K193+007.558 ，初始按照城市快速路進(jìn)行設(shè)計(jì)，路基、路面的設(shè)計(jì)寬度分別為9.0m和 7.5m。

該路段路面采用兩種不同的路面結(jié)構(gòu)，其中K171+500 至 路段由2cm厚的細(xì)粒式瀝青混凝土和4cm厚的中粒式瀝青混凝土組成，基層采用20cm 厚的二灰碎石和 20～30cm 厚的填隙碎石組成，并在后期養(yǎng)護(hù)工程中增加了稀漿封層。 至K193+007.558 路段的面層結(jié)構(gòu)，由3cm厚的細(xì)粒式瀝青混凝土 +4cm 厚的中粒式瀝青混凝土組成，基層采用18cm 厚的二灰碎石和 20～30cm 厚的砂礫墊層組成。

該路段設(shè)計(jì)通行能力為5000輛/晝夜。該路段交通繁忙，尤其是高峰時間段，該路段堵車嚴(yán)重。為從根本上解決交通擁堵問題，決定對該路段進(jìn)行加寬改造?？紤]到該路段路面基層的狀況良好，為了避免造成不必要的浪費(fèi)，決定采用水泥穩(wěn)定就地冷再生施工工藝進(jìn)行施工。

3水泥穩(wěn)定就地冷再生施工工藝特點(diǎn)

3.1強(qiáng)度較高、剛度變小

水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料拌合結(jié)束后，水泥與骨料水分發(fā)生一系列反應(yīng)，形成硅酸鈣、鋁酸鈣等水化物，降低了混合料的土塑性，硬化成水泥石骨架，增加了混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。影響剛度的因素按影響程度依次為：新集料類型→含水量 $$ 水泥品種及等級→石子用量。冷再生混合料因骨料外包舊瀝青，復(fù)合單元剛度小于原來的粗集料，且舊瀝青膜越厚、剛度越小。

3.2水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性好

水穩(wěn)定性取決于細(xì)土含量和塑性指數(shù)。水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料中存在的水泥膠結(jié)物，會使其土塑性有所降低，同時舊瀝青處在砂槳與粗集料之間，能提高水穩(wěn)定性。冰凍穩(wěn)定性因骨料外包瀝青使空隙水大量減少，可防止出現(xiàn)毛細(xì)作用，進(jìn)而增強(qiáng)冰凍穩(wěn)定性。

3.3抗沖刷能力強(qiáng)

水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料基層的抗沖刷能力，直接受其細(xì)集料含量以及骨料級配兩項(xiàng)因素的影響，具體表現(xiàn)為細(xì)集料數(shù)量越多，基層抵抗沖刷的能力就越差。由于水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料不含太多細(xì)集料，且骨料都被瀝青裹覆，所以具有較強(qiáng)的抗沖刷能力。

3.4干縮系數(shù)和溫度敏感性小

水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料中，無機(jī)結(jié)合料與細(xì)粒土以及水均勻拌合后，水分減少可導(dǎo)致其體積收縮。但是舊瀝青夾層可減少水分蒸發(fā)，阻滯體積收縮，降低干縮系數(shù)。舊瀝青夾層處在粗集料與砂漿之間，直接受到兩者的制約與影響，使其對溫度的敏感性較小。

3.5 可提高疲勞壽命

水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料在重復(fù)荷載下，經(jīng)歷裂紋萌生、擴(kuò)展、連接、斷裂過程。裂紋萌生、擴(kuò)展階段對疲勞壽命影響較大，強(qiáng)阻滯裂紋萌生和擴(kuò)展能力的材料壽命較長。裂紋常在薄弱處萌生，無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定性材料的粗集料與砂漿界面是薄弱環(huán)節(jié)。骨料外包舊瀝青夾層可減輕界面薄弱性，有利于提高疲勞壽命。裂紋進(jìn)入舊瀝青夾層后，舊瀝青的高韌性和抗變形能力阻滯裂紋擴(kuò)展，有利于提高疲勞壽命。

3.6適用于二三級公路基層

水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料穩(wěn)定性好，粗糙度適中，表面結(jié)構(gòu)均勻，與面層結(jié)合良好，微觀結(jié)構(gòu)合理，適用于二三級公路基層。

4水泥穩(wěn)定就地冷再生施工工藝的技術(shù)優(yōu)勢與一般要求

4.1技術(shù)優(yōu)勢

水泥穩(wěn)定就地冷再生施工工藝主要有以下幾項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢：一是施工工序比較簡單，可縮短工期，可保持路基結(jié)構(gòu)的完整性；二是可減少舊材料運(yùn)輸成本，解決舊材料棄置問題；三是可減少新材料用量，減少新材料開采，保護(hù)環(huán)境資源；四是就地冷再生可降低施工成本46% ，每平方米可節(jié)省資金約 40% ；五是適用于舊路改造和較高等級公路維修。

4.2一般要求

施工前準(zhǔn)備各類原材料，并進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)合格后方可使用；將路面上的泥土與雜物清理干凈，防止對再生料的配比以及性能造成不利影響；相鄰兩個再生面要有 10cm 以上的重疊；施工時嚴(yán)格按照要求進(jìn)行配比，并隨時對水泥及石灰的用量進(jìn)行檢測，以滿足相關(guān)指標(biāo)要求；各類添加劑用量準(zhǔn)確，以良好改善再生層的技術(shù)性能。

制定合理的預(yù)防性維護(hù)方案，使機(jī)械設(shè)備處于完好狀態(tài)；施工時密切關(guān)注天氣情況，禁止在雨天施工；以再生料實(shí)際含水量為依據(jù)，對再生劑的用水量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；壓實(shí)施工應(yīng)嚴(yán)格遵循先輕壓后重壓、先慢速后快速、先高幅低頻后低幅高頻以及從兩側(cè)到邊緣的原則。

5水泥穩(wěn)定就地冷再生施工技術(shù)

5.1 施工方案

根據(jù)該路段調(diào)查結(jié)果，確定水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料配合比及施工方案。全線采用水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料基層，特殊部位采用下挖處理，加寬部位設(shè)置 20cm 厚的天然砂礫，面層為AC-13C加AC-20C瀝青混凝土。

病害處理內(nèi)容包括翻漿處理、水害處理以及墊層與基層處理。翻漿處需挖除舊路面層和基層材料，增設(shè)砂礫墊層。水害路段通過增設(shè)排水設(shè)施解決。取消底基層，直接設(shè)置厚度足夠的墊層。在整條路線進(jìn)行基層就地冷再生，水泥與冷再生料配合比為5：100，冷再生基層厚度為 27cm ，設(shè)計(jì)彎沉值為 0.364mm 。

5.2 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備工作包括：檢驗(yàn)原路面，了解其結(jié)構(gòu)及材料；清除雜物，保證路面整潔；舊路預(yù)整形，確保路面厚度均勻。具體做法如下：劃定銑刨范圍及深度，處理癰包、波浪等病害；使用舊料或新料填補(bǔ)坑槽；檢查路基或墊層病害處理，確保處理合格；檢查冷再生機(jī)及其配套設(shè)備技術(shù)狀況，確保性能良好；檢查是否將施工參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)；封閉交通，設(shè)置交通標(biāo)志。

5.3 機(jī)械配置

采用德國維特根WR2500S型再生機(jī)，其工作寬度為2438mm ，切削深度為 0～500mm ，工作質(zhì)量為 32.8t ，銑刨及拌合轉(zhuǎn)子直徑為 1480mm 。根據(jù)就地冷再生施工工藝需求，配備粘合劑撒布機(jī)、灑水車、銑刨機(jī)、平地機(jī)、振動壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)、手扶式振動壓路機(jī)、自卸車、水罐車等。

5.4 施工要點(diǎn)

5.4.1 骨料添加

根據(jù)該路段基層實(shí)際需要適量添加骨料，計(jì)算每車料的堆放距離，用平地機(jī)攤開，均勻滿布。缺料處由人工找平。料堆呈梅花狀布置，縮短堆料長度，一般堆放2個作業(yè)長度。

5.4.2 水泥撒布

根據(jù)該路段基層再生層厚度、密度及水泥劑量，計(jì)算水泥用量。在冷再生機(jī)銑刨施工到一幅路面時，需將水泥同步撒布到下一幅路面。

5.4.3配套設(shè)備操作

現(xiàn)場操作人員應(yīng)密切關(guān)注冷再生機(jī)運(yùn)行軌跡，確保 施工線形順直。檢查粘合劑撒布機(jī)的水泥、灑水車的水 的儲存量，保證施工的連續(xù)性。

5.4.4找平及作業(yè)壓實(shí)作業(yè)

冷再生機(jī)質(zhì)量達(dá) 32t ，通過冷再生層時的輪跡深約5cm，但是冷再生機(jī)輪間的材料未壓實(shí)，為保持基層厚度一致，需讓壓路機(jī)先低速靜壓一遍輪間的材料，消除輪跡。同時使用平地機(jī)整平兩次，并調(diào)整基層橫、縱坡度。平地機(jī)調(diào)整、找平后，即可進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。

5.4.5其他施工工藝

處理橫縫時，減少停機(jī)，避免影響材料均勻性。處理縱縫時，需多次作業(yè)且重疊 10cm ，保證連續(xù)性。早期養(yǎng)護(hù)時禁行7d，設(shè)專人管理。

5.5質(zhì)量控制重點(diǎn)

5.5.1冷再生機(jī)施工控制

冷再生機(jī)的最大作業(yè)寬度為 250cm ，有效拌合深度為 40cm 。在冷再生機(jī)施工前先劃線，確保相鄰兩個作業(yè)區(qū)間保持 20～30cm 的重疊區(qū)。要對其銑刨及拌合厚度予以精確控制。在設(shè)定銑刨及拌合深度數(shù)據(jù)后，在控制系統(tǒng)支持下保持適當(dāng)?shù)那邢魉俣取?/p>

5.5.2混合料水量控制

在混合料拌合過程，灑水車按 10% 含水量加水，行進(jìn)速度為 8～10m/min 。安排專人檢測拌合深度和含水量，確保拌合深度和含水量穩(wěn)定。拌合開始前嚴(yán)格檢測含水量，并據(jù)此對灑水車噴灑量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確?；旌狭系膶?shí)際含水量略高于最佳含水量。

5.5.3 施工參數(shù)控制

實(shí)驗(yàn)室應(yīng)均衡取料，經(jīng)篩分與擊實(shí)試驗(yàn)得出最佳含水量數(shù)值。現(xiàn)場施工時需將從加水開始到碾壓結(jié)束的時間控制在4h之內(nèi)，據(jù)此確定每個工作段的長度不能超過160m 。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)將水泥用量確定為 5% ，現(xiàn)場施工時取值為 6% 。

5.5.4壓實(shí)作業(yè)控制

全幅基層完成拌合并使用平地機(jī)整平后，進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。具體的壓實(shí)順序?yàn)椋合炔捎?0t單鋼輪振動壓路機(jī)連續(xù)穩(wěn)壓2遍，然后使用12＼～15t雙鋼輪振動壓路機(jī)按照高頻高振幅連續(xù)碾壓3遍，再用14＼～16t三輪壓路機(jī)連續(xù)壓3遍，最后用20t輪胎式壓路機(jī)連續(xù)碾壓3遍。待碾壓完成且將外觀整平后，進(jìn)行壓實(shí)度檢測。

5.5.5 灑水養(yǎng)生控制

碾壓結(jié)束后及時覆蓋一層草簾并進(jìn)行灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期不少于7d，保持濕潤，及時灑水覆蓋裸露部分，防止微裂紋。此外，取混合料做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，該路段共取11個試件，其7d平均強(qiáng)度達(dá)2.86MPa，滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)束語

水泥穩(wěn)定就地冷再生施工工藝是當(dāng)前公路維修或改造工程常用技術(shù)措施，本文結(jié)合公路路段實(shí)際情況，對水泥穩(wěn)定就地冷再生施工工藝進(jìn)行了分析，對其施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，以期為其他類似公路的水泥穩(wěn)定就地冷再生施工提供可靠技術(shù)資料。

參考文獻(xiàn)

[1]朱乘，張廷睿．就地冷再生水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝研究[J].運(yùn)輸經(jīng)理世界，2023（13）：17-19.

[2]張煒.二級公路水泥穩(wěn)定碎石基層冷再生可行性研究[J].黑龍江交通科技，2021，44（4）：42-43.

[3]吉加兵，李晨輝，孫濤，等.乳化瀝青就地冷再生基層施工工藝研究[J].山東交通科技，2019（2）：32-34.

[4]石永利.瀝青路面就地冷再生施工技術(shù)研究[J].交通世界，2019（10）：58-59.

[5]張東昕.高速公路瀝青路面就地冷再生應(yīng)用效果研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2017，13（10）：121-122.

[6]鮑安學(xué).對舊路就地冷再生水泥穩(wěn)定碎石基層的施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2017，40（9）：44-45.

[7]王周凱，林育萍.水穩(wěn)基層就地冷再生應(yīng)用實(shí)踐[J].中國公路，2017（1）：122-123.