小草湖至托克逊段就地热再生车辙处理研究

刘 伟

1 工程概况

小草湖—托克逊一级公路全长51.40 km，于2005年全线建成通车;其中小草湖至托克逊县城段(k3+000～k38+400)段位于托克逊县境内，为整体式路基，一级公路，2000年8月开工建设，2003年9月建成通车，路基宽度为25.5 m，路面结构采用4 cm中粒式沥青混凝土+6 cm粗粒式沥青混凝土+20(30)cm水泥稳定砂砾+天然砂砾。

随着公路沿线社会经济发展和交通量的不断增长，现有公路路面出现不同程度的病害。

2 路况调查

路况调查表明，全线路基整体稳定，强度高，使用状况良好。

对现有公路路面进行了弯沉检测，计算结果表明，老路路面PSSI均为80分以上，公路状况评定等级为“优”和“良”，说明老路路面结构强度均较高。

现有公路路面主要病害集中在路面表面层，主要是横向裂缝、纵向裂缝、车辙、龟裂、网裂、松散，部分路段出现车辙。现场调查发现，车辙只出现在行车道且左幅路面车辙路段多且严重。

通过现场调查，确定需要治理的路段见表1。

3 技术方案

3.1 试验分析

1)原路面沥青混合料的抽提、筛分试验。

现场取原路面材料进行室内试验，沥青混合料的抽提、筛分的试验结果可以看出，沥青含量和级配都比较正常。

表1 车辙路段一览表

2)取芯分析。

在左幅Zk11+000和Zk18+000两个横断面处分别取芯，在每个横断面的波峰和波谷处分别取芯，如图1和图2所示。

从以上芯样来看，芯样均完整取出，沥青层层间粘结状况良好，取芯后用手摸芯孔底部，发现基层无松散现象，说明路面基层完好。从芯样还可看出，车辙变形主要发生在上面层，说明下面层比较稳定。

现场调查发现，大多数路段的车辙深度小于4 cm，很多车辙路面波峰处基本没有隆起的现象，说明车辙是在路面后期使用过程中经二次压密形成的。

图1 Zk11+000处芯样

图2 Zk18+000处芯样

综合以上分析，初步判断车辙产生的原因主要是重车荷载的作用，此外，持续高温也是一个重要原因。3)沥青回收试验、再生剂及热沥青添加试验。回收原路面材料的沥青，并对回收沥青掺加3%和5%再生剂后的三大指标试验，结果见表2。

表2 回收沥青的再生剂添加量试验结果

可以看出，原路面混合料级配在规范范围内，添加3%再生剂后，原路面沥青性能恢复较好，因此再生剂添加比例确定为原路面材料沥青含量的3%。

3.2 技术方案

针对行车道的车辙路段，采用整形就地热再生工艺进行处理，热再生施工后路面标高不变。

所谓整形再生，就是采用就地热再生机组加热路面、添加再生剂，耙松、拌和、再生混合料熨平，同时将少量新沥青混合料直接摊铺于再生混合料之上，两层一次压实成型。工艺如图3所示。

图3 整形就地热再生施工工艺示意图

车辙小于4 cm的路段，热再生上面层4 cm，喷洒再生剂，添加少量新料，两层一次碾压成型。车辙深度大于4 cm的路段，热再生需要做两次，第一次加热、耙松，整平，不加新料，碾压，第二次加热、耙松，添加新料，一次碾压成型。

左幅k10+800～k11+300段路面车辙大于4 cm，需要做2次热再生，长500 m，宽4 m，面积2 000 m2。其余路段只做1次热再生。

热再生施工中添加新料为AC－16沥青混凝土，采用SBS改性沥青碎石(玄武岩)或普通沥青碎石。同时新料中添加4‰的抗车辙剂。

再生剂添加比例为原路面上面层材料沥青含量的3%，施工时需要根据原路面沥青老化程度进行调整。

4 热再生施工

整形热再生各施工工序的具体要求如下。

4.1 路面清洁

在施工前，应封闭将要施工的车道，进行交通控制，对施工路面进行彻底清洁。

4.2 定施工基准线

施工时，为了保证路面边界顺直，施工前要定，即再生设备行走基准线。

施工基准线可按高速公路的现有标线作为参考基准，用石笔划出，并且要明显、顺直，保证设备操作手易于观察和控制。

4.3 将车辆就位，进行施工准备

施工开始前，按施工工艺要求顺序将施工车辆安排就位，然后对再生机械进行预热、点燃长明火。同时，驾驶员将车辆行走基准标杆定好，此时一切准备工作必须就绪，待准备工作全面完成后，报告现场负责人。

4.4 加热作业

所有准备工作全面完成后，即可开始进行施工。加热设备采用热辐射加热，施工阶段应严格控制加热温度，防止旧沥青过热焦化，施工开始后所有加热设备依次前进。

所有加热墙点燃后，辅助人员必须确认加热墙处于正常工作状态，并经常对其工作状态进行观察、检查。同时，车辆前进时，辅助人员要随时检查并提醒驾驶员，车辆的行驶导杆必须沿标线行驶，中途不得随意变换方向和改变速度。

待准备工作全面就绪后，就地热再生系列机组开始进行工作，在加热过程中严格控制加热工艺，各加热车辆均需按照统一设定的施工速度匀速行进，并尽可能缩短各车辆之间的间距。同时，为避免热量的过多散失，在车辆底部和车辆之间空隙加装保温板，通过以上措施保证加热的温度、深度符合施工控制要求。

4.5 再生剂喷洒

再生剂的喷洒量应根据老路路面沥青材料的试验检测结果，以再生混合料性能恢复到合适为依据，并参考沥青指标的恢复情况，对路面进行再生剂的喷洒，喷洒的剂量根据再生混合料配合比设计用量确定。

开工前应对喷洒系统进行检查和标定，喷洒要均匀，用量准确。施工时注意路面变化，及时对再生剂的用量进行微调。

4.6 原路面耙松

耙松装置为液压气动复合式疏松耙，对已经过充分加热、均匀喷洒过再生剂的路面，通过机械结构，匀速将原路面均匀耙松。施工前，操作人员需调整好疏松耙的气压，以保证施工宽度和深度符合施工控制要求。以这种方式耙松路面，不会打碎集石料，从而不会改变原路面混合料的级配。

在耙松过程中，应每200 m进行再生深度的检查(采用插尺法)，使深度波动范围控制在±0.5 cm之内。

4.7 再生作业

耙松后的路面通过再生设备自带的熨平板、前导板对耙松的路面材料进行初步整形。尤其是希望通过热再生施工工艺来处治具有车辙的路面病害时，该导料板会将车辙拥起到波峰的沥青混合料推回到车辙带的波谷。同时配合人工对接缝处的混合料进行修正，以保证再生设备(公路王)后跟随摊铺机的摊铺效果。

4.8 摊铺及碾压作业

整形就地热再生施工工艺需要在再生层的表面摊铺一层少量新沥青混合料，其摊铺工艺与一般新建路面的上面层摊铺工艺基本相同。加铺层沥青混合料摊铺后，与下面的热再生层两层结构共同进行碾压，由于沥青混合料中集料的相互挤嵌作用，从而达到层间热粘结的效果，使之成为一个整体，提高路面的处治质量。

再生沥青混合料的施工温度比新拌沥青混合料的施工温度稍低，但基于再生沥青混合料的特性，一般情况下可以满足压实的要求。施工中可以通过调整机具组合、压实遍数、速度等方式来调整压实效果。

碾压前，要对边上散落的混合料进行清扫，碾压按初压、复压和终压三个阶段进行。碾压时，采取先两侧后中央，先静压后振动，先慢后块，低振幅高频率碾压的原则，先压左右两侧纵向接缝，使接缝密实平顺。

4.9 开放交通

就地热再生施工完成，路面温度下降到50℃后即可开放交通。

5 工艺特点

就地热再生工艺具有施工时间短、效率高等以下特点:

1)施工工艺简单，迅速方便快捷，施工后的路面即可作为新路面使用。

2)实现100%旧路面材料原价值再利用，符合资源循环利用的原则。

3)沥青面层之间为热粘结，使之成为一个整体，提高了路面维修质量，施工接缝为热接缝，避免了冷接缝由于雨水深入而发生的路面破坏。

4)对交通和周边环境的影响少，无环境污染，便于自动控制和连续生产。

6 结束语

随着我国国民经济的快速发展，人们对公路出行的服务水平需求越来越高，不仅要求能够安全顺畅地到达目的地，而且还要求更高的舒适性。在已建成使用的公路中，由于受当时社会经济、技术水平和建设思想的制约，相当一部分已不能适应交通量迅速增长和社会发展的要求，有的还出现了比较严重的路面病害。采用就地热再生技术对路面病害进行处治，充分利用旧沥青混合料，不仅符合资源循环利用的原则，而且节约了大量的人力、物力和财力，还能够产生良好的社会和经济效益。

［1］JTG F41－2008，公路沥青路面再生技术规范［S］.

［2］JTG D50－2006，公路沥青路面设计规范［S］.

［3］JTG F40－2004，公路沥青路面施工技术规范［S］.