泡沫沥青就地冷再生基层在磨思二级公路的应用

冯云

【摘 要】通过介绍磨思二级公路泡沫沥青就地冷再生基层的施工，分析了公路泡沫沥青就地冷再生基层施工技术要点和需要注意的问题。

【关键词】公路；泡沫沥青；冷再生；基层；应用

泡沫沥青就地冷再生是指采用专用机械设备对沥青路面进行现场冷铣刨，破碎，掺加一定比例的再生結合料、活性填料、新集料（必要时）经常温拌和、摊铺、压实形成新路面结构层的技术。沥青路面就地冷再生技术具有如下显著优点而在近几年得到推广和应用：可用于处治多种路面病害类型； 在不改变路面纵横线形的前提下改善路面的结构承载力；与传统的路面维修技术相比，冷再生技术可减少路面施工过程中对能源、集料、沥青等的需求，从而可以降低工程成本；可以减少环境污染，节约自然资源，解决废物堆置问题等，利于环保；施工工期相对较短，减少对交通的影响，降低工程造价。磨思二级公路由于行车量大，交通环境复杂，路面大修时必须维持通车，施工难度大，通过研究对比，采用泡沫沥青就地冷再生技术能相对降低施工难度，有利于维持通车，保证施工质量。

一、项目概况

（一）历史背景

国道213线磨思二级公路段于1997年12月17日正式建成通车，是昆曼大通道中的一段，原路面为3cm沥青混凝土+4cm沥青碎石+30cm水泥稳定碎石基层。磨思二级公路起于宁洱县黄庄村（元磨高速公路止点），途经磨黑镇、宁洱县城、同心乡、止于普洱市，全长70.7公里，是宁洱县和普洱市经济和社会发展不可缺少的一条经济干线。项目施工时磨思二级公路已通车近13年，公路严重超期服役，造成部份路段严重变形、龟裂、纵向裂缝、横向裂缝、块状裂缝分布较多，坑槽、沉陷、车辙很多，路面损坏严重，必须通过大、中修来恢复其使用功能。

（二）项目地理位置

本次大修路段位于普洱市宁洱县，自然区划属V5区。宁洱县（原普洱县）位于云南省南部，普洱市中部，地处无量山南部边缘，地理位置位于东经100°43′至101°37′，北纬22°41′至23°36′。东部及东北部以把边江与墨江县分界，西南部以小黑江与景谷县为邻，南部与思茅区接壤，东南部与江城县相连，北部接镇沅县。东西宽91公里，南北长101公里。

（三）技术标准

1.公路等级：二级公路。

2.路面设计荷载：BZZ-100。

3.交通量及组成：经现场调查和查阅历年交通量调查资料确定轴载换算的车型和交通量为：北京BJ130为1762辆/昼夜；东风EQ140为988辆/昼夜；红岩CQ261为378辆/昼夜；东风CS938为338辆/昼夜；三湘CK6560为2466辆/昼夜；黄海DD690为189辆/昼夜。年增长率为8%。经计算得路面营运第一年（2010年）双向日平均当量轴次为1898次，设计年限内（12年）的累计当量轴次为854.54万次 ，设计弯沉值Ld=43.4（1/100mm）。

4.路基宽：8.5米。

5.路拱横坡：2%。

6.设计路面结构：采用《公路路面设计程序系统》（HPDS2006）验算，把泡沫沥青冷再生层作为设计层位，验算结构层厚度为15～17cm，为方便施工、保证质量，统一取用18cm厚泡沫沥青冷再生基层+1cm沥青碎石同步封层+4cm细料式沥青混凝土面层。

二、配合比设计

（一）取料：采用施工设备在施工现场老路面取料（RAP），取料时必须取至设计再生深度（18cm），以保证试验的可靠性。

（二）沥青发泡特性试验：本次设计采用茂名90#B级沥青，其三大指标见下表：

由表2和图1可以看出，沥青发泡特性一般，满足泡沫沥青的最低发泡标准，即膨胀率>10倍，半衰期>8S；本次检测确定了沥青发泡条件：温度在160℃时，最佳发泡用水量2.5%。

（三）混合料的级配设计

泡沫沥青冷再生混合料用集料采用磨思二级公路沥青路面铣刨料（RAP），其颗粒级配见

表3及图2：

由表3和图2可以看出，磨思二级公路的沥青路面铣刨料（RAP）已经满足规范要求的泡沫沥青混合料中粒式级配范围，不需要再添加新集料。因此，确定合成集料配比为100%RAP料。

（四）活性填料

根据《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）的规定，本工程参考其它工程施工经验，决定采用云南元江栋梁水泥有限责任公司生产的矿渣硅酸盐水泥P.S.A32.5为活性填料，掺量1.3%。

（五）确定最佳含水率和最大干密度

由图可以看出，最佳含水率为6.2%；最大干密度为2.093g/cm3。

（六）确定泡沫沥青用量

通过不同泡沫沥青用量的冷再生混合料劈裂强度试验，确定最佳泡沫沥青用量，试验结果见表4：

综合技术和经济考虑，泡沫沥青用量确定为2.5%。

（七）试验结论

综合考虑技术和经济方面的因素，最终确定配合比方案见表5：

三、施工准备工作

（一）施工组织机构

施工单位成立项目经理部，配备项目经理、项目总工、质检负责人、试验负责人、合同负责人、安全保通负责人、后勤负责人，管理人员根据需要配备，机械操作人员12～14人，民工约30人。

（二）施工机械设备

工程应准备WR 2500 S或WR 2000冷再生机组一台；22～26t振动钢轮压路机1台；22～26t轮胎压路机1台；可装载10t以上水车2辆；PQ230C平地机1辆；可装载15t以上热沥青罐车2辆；后勤小货车2辆；工作用车（越野车或皮卡车）2辆。工作前应对各种机械进行调试，确保各种机械处于性能良好状态。

（三）施工材料

根据现场试验结果计算出水泥、沥青用量，准备足够的沥青和水泥，防止断料、等料等窝工现象的发生。

四、施工管理

（一）原路面病害处治

根据磨思二级公路的现状，原路面病害处治的目的主要有四点，一是用级配碎石填平原路面坑塘并压实，铲除原路面拥包，从而达到老路面基本平整的目的，经冷再生机组施工后，新路面有较好的平整度；二是排除老路结构层积水，磨思二级公路行车量大，车辆刹车水经旧路面裂缝渗入路面结构中，影响再生后的路面材料（RAP）含水率，导致弹簧、无法压实的情况，施工前7d在原路缘石每隔一定距离切割开口，把旧路结构层中的水排除，从而均衡再生后的路面材料（RAP）含水率，便于压实；三是处治旧路面弯沉特异点，保证路面再生后基层的下承层有足够强度。四是根据磨思二级公路行车量大，刹车水多的现状，每30m设一道横向盲沟，排除路基结构层中的水，防止水损害路面结构层。

（二）就地冷再生基层施工

根据磨思二级公路的交通量和路面宽度，确定每个作业段长度150～200m。相邻两幅搭接宽度不少于10cm。采用冷再生机组，对原路面进行铣刨、破碎并加入水泥、水、泡沫沥青进行拌和，经整型、碾压、整平等工序，一次性实现老路面再生成型。摊铺出的混合料如出现明显的离析、波浪、裂痕，应用人工及时消除，施工工艺流程见图4。

施工中要随时检查再生路面松铺厚度，确保就地冷再生层基层厚度满足设计要求。随时检查沥青温度不得低于160℃。施工现场要安排经验丰富的试验人员，及时调整混合料（RAP）含水率，压实过程中如发现弹簧、松散、起皮现象时，如及时翻开重新拌和，必要时可加少量水泥，使混合料（RAP）含水率满足要求，能及时压实。初压时含水率应大于最佳含水率1～2%，且在混合料表面湿润时开始碾压，如表面干燥，可适量洒水，初压采用钢轮压路机，复压采用轮胎压路机，轮胎压路机独有的搓揉作用能增加基层密实度。施工时应采用流水作业，尽量减少再生到压实之间的延迟时间。

施工现场应安排专人负责记录每天施工面积和水泥、沥青、水的消耗量，将理论用量和实际用量作对比，根据对比结果作出相应调整，使理论值尽量接近实际使用值，节约工程成本。

（三）施工试验检测

（四）施工过程质量检查项目

施工过程中要进行平整度、纵断面高程、再生层厚度、宽度、横坡控制，对外观质量跟踪检查。其中重点控制的项目是再生层厚度和外观质量，再生层厚度要求碾压前和碾压后均要检测，每个作业段每5m一个检测点，严格控制施工质量和施工成本；外观质量要求表面平整密实，无浮石、无弹簧，无明显的压路机轮迹，不符合要求及时进行修正。

（五）养生

根据实际情况，施工单位封闭养生时间为24h，24h后开放交通，同时限制行车速度和急刹车，设提示牌限制刹车淋水。养生时间至少7d，但可以取出完整芯样或基层含水率低于2%时可提前结束养生。

五、检查验收

泡沫沥青就地冷再生基层施工完成后，以1公里为一个评定路段，進行施工质量检查验收。检查的项目有平整度、纵断面高程、厚度、宽度、横坡度、外观质量和压实度。相对于水泥稳定碎石基层而言，泡沫沥青就地冷再生基层水泥剂量较小，抗刹车淋水剥蚀能力相对较弱，冷再生基层施工质量检查验收合格后，应尽快铺筑沥青面层，防止冷再生基层急剧磨损形成基层车辙，埋下施工质量隐患。