水泥就地冷再生工艺在城市主干道路基的应用及优势

2017-03-27余晓皓

福建交通科技 2017年1期

关键词：钢轮平地机生机

■余晓皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州350011）

水泥就地冷再生工艺在城市主干道路基的应用及优势

■余晓皓

（福建省榕圣市政工程股份有限公司，福州350011）

本文结合福州市三环路黄山至螺洲段路面整治提升改造工程试验段的实例介绍了就地冷再生的基本原理和施工工艺。得出了就地冷再生工艺在施工中的几点优势。为同类工程实施提供参考。

就地冷再生设备的选择施工工艺质量控制

0 前言

在城市道路大修或改建工程中，推广使用路面再生技术是符合建设资源节约型、环境友好型社会的要求。通过路面再生，不仅可以节约大量筑路材料，降低工程造价，而且可以避免环境污染。目前福州市内许多道路，特别是三环路通车以来由于路基出现较为严重的不均匀沉降，路面产生了不同程度的沉陷、裂缝、坑槽、松散等病害，为避免大开挖，降低施工对周边居民和环境的影响，缩短施工工期，在三环路改造工程中应用了水泥就地冷再生技术。

1 水泥就地冷再生技术

1.1 基本原理

采用专用的就地冷再生设备，对沥青路面进行现场冷铣刨，破碎和筛分（必要时），掺入一定数量的新集料，再生结合水泥、水，经过常温拌合、摊铺、碾压等工序，一次性实现沥青路面再生。该技术包括沥青层就地冷再生和全深式就地冷再生两种方式。仅对沥青层进行的就地冷再生称为沥青层就地冷再生；再生层既包括沥青材料又包括非沥青材料层的，称为全深式就地冷再生。

1.2 工艺流程

水泥就地冷再生的工艺流程为：封闭交通→施工放样→准备原道路→添加新料→冷再生机组就位→摆放和撒布水泥→冷再生机铣刨与拌和→整形碾压→接缝和调头处的处理→养生。

1.3 优势与不足

1.3.1 主要优点

（1）简化施工工序，缩短施工工期

通过机械化施工，可以对旧路面混合料进行充分的再生利用，减少了搬运废料过程和废料堆放场地占用问题，不需要对旧路进行挖除和回填处理，简化了施工过程。通过铣刨、破碎、添加新料、拌合和摊铺连续不间断的施工，缩短了工期，同时提高了机械化程度，与传统的挖除新建对比，大大提高了工作效率。

（2）节约资源，保护环境

通过100%的利用旧路材料，大大减少了新材料的使用，节约了资源。冷再生充分利用了旧路资源，减少了废料外运及堆放占地问题，减少了对环境的污染和破坏。同时，冷再生也避免了高温对环境的影响和对作业人员的伤害，减少了粉尘的污染，有效地保护了环境。

1.3.2 主要缺点

水泥就地冷再生质量不如集中厂拌可靠，旧路面材料状况，级配情况对再生路面影响较大。水泥就地冷再生经验不是很丰富，并且稳定性较差，需要加铺沥青面层。

2 工程实例

2.1 工程概况

福州市南三环路黄山至螺洲桥段路面整改提升改造试验段工程（K6+280～K10+140,福峡高架桥除外，共2.86km）为城市快速路，双向六车道，设计车速80km/h。本工程包括两段中修和三段大修，根据设计文件要求，为满足福州三环路II期螺洲到黄山段路面的处治要求，并达到节约资源的目的，需按照以下工序对大修段进行结构维修处治：⑴现场旧路面铣刨一定厚度的沥青面层材料至拌和站，单独堆放；⑵在铣刨面上添加改善级配的新骨料及水泥，用就地冷再生机车形成25cm的再生结构层；⑶后场添加一定比例的新料改善沥青面层铣刨料级配，拌合形成泡沫沥青混合料；⑷待水泥就地冷再生基层养生完毕后，拌合好的泡沫沥青混合料运至前场，铺筑12cm泡沫沥青冷再生基层；⑸泡沫沥青基层养生期结束后，实施封层、粘层并加铺8cm AC-25与4cmSMA-13沥青混凝土面层。

2.2 施工准备

2.2.1 设备选用

设备组成包括：就地冷再生机（维特根W2000）、平地机、20t钢轮压路机、26t钢轮压路机、26t轮胎压路机、数台水车。

（1）冷再生机

应根据道路的级别、病害类型和再生厚度等选择适当的冷再生机，选择时可依据发动机输出功率、铣刨深度和作业宽度等关键参数（见表1）。

表1 维特根冷再生机主要技术参数

考虑到本工程采用的交通导改方案为封闭四分之一幅及两个3.75m宽的车道，水泥就地冷再生结构层厚度25cm，故选用维特根WR2000XL冷再生机。

（2）压路机

根据试验段施工，选择20t钢轮压路机、26t钢轮压路机、26t轮胎压路机。

2.2.2 封闭交通

开始准备原路面时，对施工作业面完全封闭交通，本工程采用1.2m高水马进行密围，并在各路口设置警示牌，提醒司机及行人。

2.2.3 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作为基线，标桩的间距曲线距离不应超过20m，直线距离不应超过40m。

2.2.4 准备原道路

清除原道路表面的石块、垃圾、杂草等杂物和积水，并清理边线。

2.2.5 水泥添加方式的选择

⑴将袋装水泥均匀撒布，这种方式简单易行，但效率较低并受刮风影响，对水泥添加剂量有一定影响。

⑵水泥稀浆搅拌输送车，这种方式可以充分保证水泥添加剂量的准确性和混合料拌合的均匀性，同时不受刮风影响，但需要购置或租赁水泥稀浆搅拌输送车，提高了施工成本。

⑶水泥撒布车，这种方式介于（1）和（2）之间，同时兼备了两者的优缺点。

考虑到本工程需要保证交通通行，且需要处理基层仅大修段的第一、第二、第三车道，施工作业面连续性较差，所以选择人工撒布水泥。

2.3 施工过程

通过试验段的施工总结，水泥初凝时间、终凝时间以及各道工序的衔接，确定施工最佳长度为130～150m。

2.3.1 添加集料与水泥

（1）摊铺碎石

新加料装车时，应控制每车料的数量基本相等。根据每车料的质量或体积，计算每车料的堆放距离。卸料距离应严格掌握，避免有的路段料不够或过多。将新加料均匀地撒布在旧路面上，并检查新加料撒布是否均匀。本工程根据质控方取样筛分结果添加10～20mm单档集料碎石，添加量为78.2kg/m2摊铺厚度为5.5cm。采用平地机摊铺碎石（图1），辅以专人跟踪检测摊铺厚度，确保碎石摊铺均匀（见图1）。

图1 平地机摊铺碎石

（2）撒布水泥

根据每一平方米水泥稳定层需要的水泥用量计算出水泥摆放的纵横间距，在碎石面上做好安放标记。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。人工撒布水泥，实际采用的水泥剂量应比室内试验确定的剂量多0.5%～1%。本工程通过试验段的施工，根据经验安排3名人员在摊铺好的碎石上提早画好白灰网格，计算好每包水泥撒布的面积，确定白灰网格的尺寸。水泥添加量为21kg/m2，一袋水泥为50kg，所以一袋水泥可以摊铺2.38㎡（见图2、图3）。

图2 划灰格

图3 人工摊铺

2.3.2 设备机组就位

使用推杆连接再生机组，并连接所有与再生机相连的管道。冷再生机推动水罐车在原路面上行进。冷再生机行进速度6m/min，网裂严重地段应降低再生机组行进速度，提高铣刨转子转速。再生机后配备有专人跟随，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。施工中再生深度的检查以相邻已经再生或原路面为标准，用钢钎刺入土中，测量其刺入深度，看其深度是否合格。再生机后宜安排4～5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。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。本工程采用维特根WR2000XL型再生机一刀工作宽度为2m，第一、第二车道宽度需4刀完成(见图4)。单刀（2m宽度）再生至一个作业长度终点后，应将再生机和水车倒至施工起点，进行第二刀施工，直至完成作业面的施工。通过几个分段施工数据分析，130～150m为最佳施工长度，可以保证碾压完成不超出水泥初凝时间，保证施工质量。

图4 再生机施工

2.3.3 碾压整形

（1）初压

本工程使用轮胎式再生机，因此在整形之前必须首先压实轮迹间松散的材料。在再生机后应紧跟一台轻型吨钢轮振动压路机紧跟再生机组高幅低频初压1～2遍，初压时混合料的含水率应比最佳含水率大1%～2%。钢轮压路机的工作速度不得超过3km/h（见图5）。

图5 初压

（2）整形

在至少两刀初压完成后，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。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（见图6）。

图6 平地机整形

（3）复压与终压

整形后，当混合料的含水量为最佳含水量附近时，应立即用重型单钢轮压路机先以高幅低频振动后以低幅高频振动压实。一般需碾压3～4遍。然后用胶轮压路机碾压3～4遍，达到要求压实度，并保证表面基本平整；最后用轮胎压路机收面。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。本工程采用的碾压方式通过试验段确定，首先使用平地机找平一遍，紧接着采用20t单钢轮压路机静压2遍，然后26t单钢轮与胶轮压路机组合式碾压6遍，最后用胶轮压路机收面完成碾压，经监控方检测，压实度满足设计要求（95%以上）。详见表2。