HIR技术在侯平高速公路养护中的应用

刘郁贞，常爱国,杨健民

（1.山西交通职业技术学院，山西 太原 030032；2.山西省交通科学研究院，山西 太原 030006；3.重庆交通大学,重庆 400074）

1 HIR技术的机组构成和施工工艺

沥青路面就地热再生技术（Hot In-Place Recycling，HIR）是用于沥青路面表面病害进行修复的路面养护技术，主要针对路面上面层车辙、表面龟裂等常见病害并进行修复，旧料可以100%回收利用，与传统的路面养护相比，经济效益和社会效益显著[1-4]。

可修复路面病害主要是裂缝类、变形类和表面损坏情况。a）裂缝类包括横向裂缝、纵向裂缝、网状裂缝和反射裂缝，裂缝严重时尤其是反射裂缝需要在施工前对裂缝进行修补；b）变形类病害主要有车辙、波浪、沉陷和推移等不严重的病害，变形类病害严重时需要进行预铣刨处理；c）表面损坏主要有松散、坑槽、磨损、露骨、泛油和脱皮等轻微病害，松散类病害的深度超过再生施工深度时需在施工前对病害进行补挖。

下面就该技术的机组组成情况进行简单介绍。本段养护施工使用热风循环加热方式的辽宁鞍山森远再生机组，加热机组构成如图1所示。加热机组构成为2～3台加热机、1台铣刨机、1台复拌机。其他相关施工机械包括摊铺机、沥青混合料运输车、小型铣刨机、压路机等设备[2-5]。

图1 就地热再生机组组成

具体的施工环节为：加热机组将原路面加热到180℃左右，加热铣刨机将规定再生深度范围的材料加热并铣刨成堆，在自卸车将新料加入到加热复拌机料斗后，复拌机按照试验新料添加比例进行添加，并将新旧混合料拌和均匀后添加到摊铺机料斗中，摊铺机组按照规定方法进行摊铺碾压完成再生施工。

施工工艺流程见图2所示。

2 HIR关键技术

以下从HIR关键技术的新添混合料配比设计和添加量的确定、加热温度的控制和再生现场的检测检验3个环节进行介绍[6]。

a）新添混合料的配比是通过旧路面材料取样和试验并进行评价，对原材料的混合料级配、沥青性能及含量进行检测，具体取样试验方法按照再生相关规范进行；然后根据原材料的评价来确定新添混合料的配比、新混合料添加量和添加剂的添加比例等指标；最后检测再生后材料的性能，通过室内预估和现场材料的试验检测来确定再生材料的性能，对后期的施工指标进行动态的调整，保证施工的质量。

图2 HIR施工流程图

再生后试验路的检测项目主要有：再生材料的技术指标、混合料配比、稳定度、流值、冻融劈裂强度等。检测其是否满足设计和相关规范的要求。

b）施工过程中温度控制是保证再生后路面性能的关键。在施工过程中要保证加热机的加热温度、新混合料到场的温度、新旧混合料拌和后的温度以及摊铺温度符合规范要求。

加热机组的温度控制要求：一般将混合料的加热温度控制在170～180℃，摊铺温度在120～135℃之间，碾压温度在100～120℃之间[7]。再生机组的加热是燃烧汽油加热循环气体对路面的直接加热来实现的，它通过机组行走速度和人工的温度测控来进行调节的。

在不同的环境条件下（包括路面周围的温度环境和路面病害情况等），为使施工温度符合要求，施工作业的速度应对应进行调节。作业速度直接影响原路面的加热时间，加热时间来控制材料的加热温度。

作业过程中随时跟踪各个作业环节的温度是否达到要求，主要包括加热后路面的温度、铣刨面的温度、铣刨后料堆的温度、复拌后材料的温度和作业摊铺碾压温度等。以便现场技术人员及时进行指导施工，从源头上保证施工的质量。

c）现场检测试验方法按照《公路路基路面现场测试规程》进行，主要检测路面摩擦系数、构造深度、渗水系数、路面平整度和压实度等指标。

3 原路面基本状况

侯平高速公路运城段于2001年建成通车，双向四车道，设计时速80 km/h。路面结构层为：上面层4 cmAC-13I细粒式沥青混凝土，中面层5 cm AC-20I中粒式沥青混凝土，下面层6 cm AC-25I粗粒式沥青混凝土。营运12年来交通流量大，重载车辆多，造成了路面车辙、裂缝、坑槽等常见病害较为严重。在2008—2010对该路段进行了1 cm厚的微表处养护，对龟裂、网裂等严重地段进行了铣刨重铺施工，但在车载的反复作用下病害仍然较为严重。经路面病害调查分析，行车道部分的裂缝较多，主要原因是在常年重载交通作用下，路面承载力不足导致的；龟裂病害主要出现在行车道轮迹带处，主要原因是沥青老化引起的疲劳损伤所致。因此决定对该路段采用沥青路面就地热再生技术进行处治。新料添加比例经过试验确定为12%。

4 施工过程中的温度控制

在施工一天中的气温会随着时间不断变化，太阳光照射路面会引起路面内一定深度范围内的温度升降，导致施工温度环境的变化，因此要根据不同的温度变化对机群的作业速度进行适当的调整才能保证施工快速和施工的质量[8]。本文采取了一天当中30℃、40℃、50℃3个温度条件下的作业速度，每个温度条件下随机选取两个桩号测量其作业速度，并将结果列于表1中。

表1 3种温度环境下的作业速度

图3列出了在这3种温度条件下3台加热机加热过后路面的温度（使用红外温枪测定）。每个桩号测量5个点，实际发现在这3种环境温度下的作业速度都满足再生规范要求[6]。

图3 3种温度下3台加热机加热后路面温度曲线

对应桩号的铣刨温度数据列于表2。

表2 铣刨后铣刨面的温度 ℃

对应桩号复拌后的混合料温度列于表3。

表3 复拌后混合料温度 ℃

对应桩号摊铺前混合料温度列于表4。

表4 摊铺前混合料温度 ℃

通过对施工过程中的温度控制和再生后路面各个指标的试验质量检测，都符合规范的要求。

5 结论

施工后经过1年时间的使用，路面使用状况良好，没有出现新的病害，说明沥青路面就地热再生技术这种快速的路面修复技术在施工后整体平整度良好且施工成本较低；热风循环加热方式对环境污染较其他加热方式小，其在大面积处治路面病害中作业速度快，经过现场的数据统计，作业速度可以达到2～6 m/s；并且其施工只占用1个车道，作业完成温度达到要求后即可开放交通，所以对交通的影响小；就地热再生技术在沥青路面养护中正在不断地扩大推广应用。