浅析就地冷再生技术在沥青道路大修中的应用

王 勇

随着我国经济增长的不断加快,道路运输现已呈现出大流量、重荷载逐渐增加的趋势,大量早期修建的公路其技术性能已经远远不能适应现代交通的要求,且许多路面的适用期早已超过了它们的设计年限,特别是近年来车辆超载加速了道路的各种病害,大大缩短了维修养护的间隔时间,伴随而来的是道路网的养护和维修任务的加重。类似山西省这样重工业经济的地区形势尤为严峻,山西省境内干线公路每年应大修路段逐年增加,远远超过地方单位的承受力,且原有大修工程造价较高、施工工期较长、环境污染剧烈,并且需要长时间中断交通,给行驶车辆和行人的通行带来极大的不便。为解决现有传统养护改建施工中存在的实际问题,国内外同行经过多年的研究实践,就地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,以其独特的施工工艺、特点立足于公路施工工艺的竞争行列之中,使公路养护改建工作发生了重大变革,把沥青道路大修传统工艺中丢弃的混合料作为一种可再生的材料资源加以利用,为公路改扩建及日常养护工作开辟了一个新的领域。

1 就地冷再生技术原理及分类

所谓就地冷再生就是把现在原有旧路的材料进行铣刨、破碎,即将原有旧路的路面结构层得到可靠的破碎后,需要时掺入部分骨料或细集料,再按照实验确定的比例加入添加剂,如:水泥、沥青、水等,然后进行充分均匀的拌和使之成为一种全新的材料重新铺筑在路面上,经过碾压成型之后,完成新的具有所需承载力要求道路结构层。

目前常用的再生技术为:就地冷再生作半刚性基层和就地冷再生作柔性基层。

就地冷再生作半刚性基层,是利用原有沥青路面的材料,包括路面材料和部分基层材料进行破碎加工,需要时加入部分骨料或细集料,按一定比例加入一定量添加剂(通常单独采用水泥)和适量的水,在自然温度环境下连续完成材料的铣刨、破碎、添加、拌和、摊铺以及压实的作业过程,重新形成结构层的一种工艺方法,通常作为路面基层使用。

就地冷再生作柔性基层,是在上述冷再生半刚性基层工艺的基础上另外采用泡沫沥青作为添加剂,以改善其结构性能。泡沫沥青又叫膨胀沥青,是将一定的常温水注入热沥青,使其发生膨胀,形成大量的沥青泡沫,经过很短的时间,沥青泡沫破裂。当泡沫沥青与集料接触时,沥青泡沫间化为数以万计的“小颗粒”,散布于细集料的表面,形成粘有大量沥青的填缝料,经过拌和压实,这些细料能填充于粗料之间的空隙,并形成类似砂浆的作用,使混合料达到稳定,也将半刚性路面结构转为半柔性结构。

2 施工方案与施工工艺

2.1 撒布细集料及添加剂

根据设计再生层厚度计算每平方米用量,将细集料及添加剂(如:石屑、水泥)运至现场,根据单位用量画出方格网,按控制网格撒布,并用刮板将其均匀刮平;或计算出单位厚度和用量用摊铺机及撒布车均匀布设。摊铺路段进度以够次日再生任务为宜,同时水及材料供应要准备到位,略有富余为原则,运输水泥车辆要有防雨设施。

2.2 冷再生机组就位

使用推杆连接再生机组,并连接所有与再生机相连的管道,检查再生机操作人员是否已将有关的施工数据输入计算机,检查水车水量是否充足,检查再生路段内的导向标志是否明显。排除系统中的所有空气并确保所有阀门均处于全开度位置。同时对再生施工中所需要的其他机械设备进行全面的检查及准备。

2.3 旧路面破碎拌和

1)以Wirtgen2500s冷拌再生机为例,该机最大工作宽度为250cm,最大拌和深度40cm,能保证连续拌和,具有很高的生产率,能精确控制铺筑厚度。2)每次再生的长度以保证水泥初凝前后续作业能全部完成为宜,施工条件较好时,再生的长度尽可能长些,以减少横向接缝,一次(不停机)再生的长度一般以150 m～250 m为宜。单刀作业完成后,由专人指挥倒车到起始工作位置,开始下一刀施工,如此循环,逐段全幅施工,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。

2.4 碾压整形

1)根据路宽、压路机的轮宽和轮距,预先制订碾压方案,尽量使各部分碾压次数相同,路面的两侧应多压2遍～3遍。在再生机施工作业同时,其后紧跟一台单钢轮振动压路机进行初压,然后采用高幅低频进行压实3遍～4遍,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3km/h。在每一施工段全幅初压完成后,立即用平地机整形。2)测量人员应及时根据设计纵断高程和横坡度,每10 m为一断面分左中右测出高程,根据确定的松铺系数,人工找出基准点,高程不足时及时用平地机刮平。通过旧路整形达到“调坡”“调拱”的目的,且保证平整度。3)碾压过程中,如有“弹簧”、松散、起皮等现象,应及时翻开重新拌和(加适量的水泥)或用其他方法处理,使其达到质量要求。经过拌和、整形的水泥稳定再生层,宜在水泥初凝前完成碾压,并达到要求的密实度,同时不得有明显的轮迹。

2.5 接缝和掉头处的处理

2.5.1 纵向接缝的处理

纵向接缝重叠宽度以10cm～15cm为宜。路面材料越厚,重叠量越大;材料粒度越粗,重叠量越大。相邻两刀作业间隔12 h以上时,重叠量应适当增加。在施工时,应根据已建再生层的完成时间,适当减少纵向接缝处水的喷入量。同时纵向接缝的位置应尽量避开慢行、重型车辆的轮迹。相邻两次作业间隔时间3 h以上时,重叠处应适当撒布水泥,小于3 h时,重叠处不应撒布水泥。

2.5.2 横向接缝的处理

再生机每一次下刀及提刀均形成横向接缝,下刀时接缝料产生堆积,提刀时产生坑槽,对所形成的横向接缝必须及时人工整平处理,施工中应尽量减少停机现象。同时应检查供水管,气体必须在水到达喷洒杆前排除,下刀同时即喷水,也便于冷却。

2.6 养生

每一段碾压完成后,用洒水车经常洒水进行养生,每天洒水的次数应视气候而定,以保持稳定土层表面潮湿为原则,同时应注意表层情况。在养生期间应尽量限制重车通行,其他车辆的车速不应超过30km/h。在养生期间,应安排清扫再生路段飞砂,确保再生路段的整洁。水泥稳定再生层宜养生7 d后应及时铺筑上层混合料。

3 质量控制与检测

1)铣刨深度:再生机行进过程中,通过计算机按照设计深度进行铣刨,根据不同路况人工随时量取铣刨深度,看是否满足要求;2)横坡、纵断高程:初压后,利用水准仪每20 m测1个断面(3个点)控制平地机工作,横坡偏差为±0.3%,中线高程偏差+5mm,-10mm;3)压实度:终压完毕后,用灌砂法按JTG F80-2004公路工程质量检验评定标准附录B检查,一般每100 m一处;4)平整度:终压完毕后,采用3 m直尺每100 m随机量测一处,允许偏差不大于8mm;5)7 d无侧限抗压强度:每工作班制备1组试件,试件6 d洒水养生,1 d浸水养生,测定抗压强度;6)弯沉值:半刚性基层施工完毕、不间断洒水养生7 d后,采用贝克曼梁法对行车道和超车道按每20 m一点进行测量。

4 就地冷再生技术的意义

就地冷再生技术具有以下优点:1)环境:现有路面材料的完全利用。不需要发现损坏点,来自料场的新材料的用量最少。减少了因开采料场等所造成的地表断痕。运输量大为减少。极大地降低了能源消耗及运输车另加给路网的损害。2)再生层的质量:现有材料与水和稳定剂的连续、高质量的拌和确保了再生层的质量。液态稳定剂的添加因采用微机控制的输送系统而非常精确。各组分材料的精确计量和可靠输送是获得优质再生材料的保证。3)结构的完整性:冷再生施工产生的较厚的均匀的路面内,不存在传统施工方法中有时出现的较薄路面间的薄弱界面。4)不损坏路基:与采用传统施工机械修复道路相比,冷再生施工很少损坏路基。5)较短的施工周期:现代再生机械具有很高的生产率,与其他修复施工相比,大大地缩短了工期。6)交通安全:冷再生施工最大的优点之一是具有很高的交通安全性。整个再生机组均可处于同一条车道内。白天可以仅进行一条车道的再生施工,而到了晚上,包括施工完毕的再生车道在内的整条道路可以全部开放交通。7)经济性:综合上述所有优点,从经济性的角度来看,冷再生施工是路面修复的一种最具吸引力的方法。

由于冷再生技术具有以上优点,因此实施就地冷再生技术对于节约自然资源,保护自然环境以及公路道路的维护中具有非凡的意义。

综上所述,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、特点牢固立足于公路施工工艺的竞争行列之中。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,在公路施工领域有较好前景。

[1] 朱 磊.浅谈道路重建翻新工程中的路面冷再生技术[J].山西建筑,2009,35(27):283-284.