水泥稳定冷再生基层在农村公路的应用

师延强

水泥稳定冷再生基层是指在常温状态下,采用专用的施工机械,将原有路面按照一定的厚度进行破碎、拌和,同时添加一定比例的水泥、水或路面材料等,然后压实、整形,形成路面基层或底基层的一种道路施工工艺。

1 水泥稳定冷再生基层的强度形成机理与设计

1.1 水泥稳定冷再生基层的强度形成机理

水泥稳定冷再生材料是由经粉碎的旧路面粒料、水泥和旧石灰土粉末等组成的复合材料。水泥水化后形成的水泥石是各种水化物、未水化颗粒、水、气等多相复合体。水泥石表面被旧路面材料包裹,减少了水分向集料表面的迁移,水泥石中各种晶体的不断成型,使Ca(OH)2、钙钒石及水化硅酸钙(C—S—H)等结晶体不断嵌入集料表面的油膜,甚至穿透油膜在集料表面结晶,使该种复合材料产生晶体嵌入,形成连接强度。旧沥青混凝土、旧石灰土等集料通过对周围介质及集料之间产生吸附、化合、机械咬合、粘结、稠化、强化、结晶等作用形成该复合材料的强度。

1.2 水泥稳定冷再生基层的设计

1)首先需要对旧路进行详细的调查,对旧路结构和历年修补改造情况进行调查,了解旧路的表面状况,包括变形、裂缝、边缘破坏及路面构造等;对路段内的交通量进行调查分析;对旧路进行弯沉检测,分析旧路的破坏状况和承载能力;对旧路结构层进行钻芯取样,确定旧路沥青混凝土层的厚度、基层厚度及各层材料的工程特性;对取样的旧路材料充分破碎,分析其颗粒含量及路用性能。2)材料组成设计。通过研究分析得知冷再生基层的性能与混合料级配有着显著而密切的关系。若旧料中粒料含量与混合料的强度密切相关,且颗粒含量的变化对冷再生结构层的造价具有较大影响,则必须经过试验分析原有路面的颗粒含量,确定合适且综合性能优良的混合料级配范围。3)结构设计。根据交通量的调查资料,计算得出设计弯沉值对于形成基层的再生厚度宜在15 cm以上,但考虑施工拌和均匀及压实等多方面的因素,冷再生层又不宜太厚,一般常用厚度为15 cm～20 cm;将冷再生结构层作为一个独立的结构层;根据设计计算弯沉值。应用路面结构补强设计理论,设计路面结构中拟运算结构层的厚度;根据已经确定的各个结构层厚度及抗压回弹模量算出结构层顶面弯沉值及层底拉应力值,并根据冷再生结构层的层位,确定其压实度标准,作为施工控制标准。

2 水泥稳定就地冷再生基层施工技术

2.1 准备工作

1)材料要求。水泥应符合JTJ 034-2000公路路面基层施工技术规范要求。土宜采用塑性指数12～18的粘性土,土中土块的最大尺寸不应大于37.5 mm,有机质含量小于10%,硫酸盐含量小于0.8%,土中不得含有污染物、有机质或其他有害杂物,并要易于粉碎和拌和。2)混合料的设计。根据设计配合比和混合料的强度标准,通过试验选取水泥、土的比例确定出混合料的最佳含水量和最大干密度,按JTJ 034-2000公路路面基层施工技术规范进行设计与试验。3)铺筑试验路段。选取一段100 m～200 m的试验路,通过试验路获得相应的管理数据、施工方法、机械匹配等,作为以后正式施工中控制的依据。

2.2 水泥稳定就地冷再生基层的工艺流程

1)施工前准备工作。对摊铺和碾压机械进行全面检查;对基层进行全面检查;准确的测量放线,做好标高导向控制线;在施工段两端设施工标志及安全警示牌。

2)施工放样。在再生施工之前,应在道路的两侧放置一系列的标桩(杆)作为基线,用来恢复道路的中心线。标桩(杆)的间距,曲线距离不应超过20 m,直线距离不应超过40 m。

3)原道路施工准备。清除原道路表面(包括不需要再生的相临行车道和路肩)的石块、垃圾、杂草等杂物和积水,并清理边线;清除再生路段上存在的井盖等类似结构物;对原路的翻浆、车辙、沉陷、波浪、坑槽等病害进行处理,使原路基本平整。

4)摆放和撒布水泥。根据计算出的每袋水泥的纵横间距,在旧路上做好安放标记。应将水泥当日直接送到撒布路段,卸在做标记的地点,并检查有无遗漏和多余。将水泥均匀摊开,并注意使每袋水泥的撒布面积相等。水泥撒布完后,表面应没有空白位置,也没有水泥过分集中的地点。

5)冷再生机铣刨与拌和:a.冷再生机推动稀浆车或水车在原路面上行进。冷再生机行进速度应根据路面损坏状况和再生深度进行调整,一般为6 m/min～12 m/min,使得铣刨后料的级配波动范围不大。再生机后应有人跟随,随时检查再生深度、水泥含量和含水量,并配合再生机操作员进行调整。b.施工中再生深度的检查以相邻已经再生或原路面为标准,用钢纤刺入土中,测量其刺入深度,检查深度是否合格。在作业面边缘固定导向线以帮助操作者。c.若进行多刀施工时,应时刻注意搭接的宽度,保证搭接宽度。d.再生机后宜安排4人～5人处理边线和清理混合料中的杂质以及每刀起始位置的余料,以防止影响纵向接缝、横向接缝、平整度和再生材料的密实性。e.带有熨平板的再生机,应经常检查熨平板后混合料的厚度。f.施工过程中,对混合料的级配、再生深度、水(或水泥稀浆)的喷入量有任何疑问时,应停止施工,等问题解决后再继续施工。g.每次再生的长度以保证后续作业能正常进行为宜,应认真组织施工,使再生的长度尽可能长些,以减少横向接缝。一次(不停机)再生的长度一般为150 m～250 m。h.每段再生结束后,应检查铣刨毂的刀架、刀头,发现损坏立即更换。

6)碾压整形。根据路宽、压路机的轮宽和轮距的不同,制订碾压方案,应使各部分碾压到的次数尽量相同,路面的两侧应多压2遍～3遍。在再生机后应紧跟一台钢轮振动压路机或凸块式振动压路机进行初压,采用高幅低频进行压实,压实遍数应足以保证再生层底部2/3厚度范围内的压实度达到规定要求。钢轮压路机的工作速度不得超过3 km/h。

在初压完成后,应立即用平地机整形。在直线段,平地机由两侧向路中心进行刮平;在平曲线段,平地机由内侧向外侧进行刮平;对于局部低洼处,应用齿耙将其表层5 cm以上耙松,并用新拌的混合料进行找平。整形时应将高处料直接刮出路外,不应形成薄层贴补现象。在整形过程中,严禁任何车辆通行,并保持无明显的粗细集料离析现象。直线和不设超高的平曲线段,由路肩向路中心碾压时,应重叠1/2轮宽,后轮必须超过两段的接缝处,后轮压完路面全宽时,即为一遍。一般需碾压6遍～8遍。压路机的碾压速度,头两遍以采用1.5 km/h～1.7 km/h为宜,以后宜采用2.0 km/h～2.5 km/h。严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车,应保证再生层表面不受破坏。碾压过程中,再生层的表面应始终保持湿润,如水分蒸发过快,应及时补洒少量的水,但严禁大量洒水碾压,以达到质量要求。

经过拌和、整形的水泥稳定就地冷再生层,宜在水泥初凝前并应在试验确定的延迟时间内完成碾压,并达到要求的密实度,同时没有明显的轮迹。在碾压结束之前,用平地机再终平一次,使其纵向顺适,路拱和超高符合设计要求。终平应仔细进行,必须将局部高出部分刮除并扫出路外;对于局部低洼之处,不再进行找补,可留待铺筑沥青面层时处理。

2.3 接缝处理

1)纵向接缝的处理。道路宽度小于7 m,纵向重叠较多时,不宜半幅施工,应考虑全幅施工,以减少重叠量,提高施工效率,一般重叠宽度为50 mm～150 mm。路面材料越厚,材料粒度越粗,重叠量越大。相邻两次作业间隔12 h以上时,重叠量应增加。在纵向接缝上,根据已建再生层的完成时间,改变水泥稀浆(或水)的喷入量。纵向接缝的位置应尽量避开慢行、重型车辆的轮迹。

2)横向接缝的处理。应对所形成的横向接缝认真处理,施工中应尽量减少停机现象。停机超过水泥初凝时间,再生机再次施工时,必须将整个再生机后退至再生过的路段1.5 m的距离,并重新撒布水泥。

2.4 养生

养生期不少于7 d,采用洒水养生法,养生期间要保持灰土表面经常湿润。养生期内应封闭交通,除洒水车外禁止一切车辆通行。

3 结语

水泥稳定冷再生作为一种新兴的施工技术,在我国公路事业飞速发展的今天将会以其独特的施工工艺、合理的造价广泛应用于农村公路的施工工艺中。与传统筑路方法相比,“就地冷再生技术”可缩短工期,提高作业效率,完全利用废旧材料,大大节省施工成本,对交通的干扰最小,具有良好的社会效益和经济效益,对我国农村公路建设具有很重要的意义。

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