旧沥青路面就地冷再生施工工艺在公路改造中的应用

陆克号

(广西桂通工程咨询有限公司，广西 南宁 530028)

0 引言

近年来，随着我国公路维修量的增大，旧沥青废弃量急剧增加，基于节能环保、减少成本等诸多要求，利用沥青再生技术进行公路维修养护成为了一大热点，旧沥青路面就地冷再生技术由此逐渐发展完善，其无论是经济效益，亦或是社会、环境效益均表现良好，具有极大的推广价值。

1 旧沥青路面再生技术的应用现状

沥青路面设计寿命为15～20年，我国在20世纪90年代陆续建成的高速公路已经步入了大、中修期，每年沥青路面翻修后，旧沥青废弃量十分巨大。在此背景下，沥青再生利用技术开始得到广泛重视，《交通运输部关于加快推进公路路面材料循环利用工作的指导意见》(交公路发[2012]489号)文件指出到2020年，路面旧料循环利用率要达到95%以上。

无论是从保护环境、节约资源的角度出发，还是从降低公路维护养护施工成本方面来看，旧沥青路面再生技术的应用均具有现实的优势，尤其是随着国家节能环保战略的推广实施，沥青路面再生技术会得到更大的发展空间。

2 公路改造中旧沥青路面就地冷再生技术的选用分析

2.1 不同旧沥青路面再生技术的适用范围

从我国沥青路面再生技术的类型来看，可分为热/冷再生，也可分为现场/厂拌再生，现主要就针对厂拌热再生、现场热再生以及现场冷再生、厂拌冷再生的适用范围进行分析(见表1)，在公路改造中应根据旧沥青路面实际情况合理选择再生技术。

2.2 就地冷再生技术原理与选用

2.2.1 技术原理

现场冷再生法，主要是利用再生机械(铣刨机)对旧沥青路面进行铣刨、翻挖、破碎，并根据设计要求掺入定量的骨料、稳定剂(水泥、泡沫沥青和乳化沥青等)和适量的水，原地拌合、碾压成型。现场冷再生技术优点可归纳如下：

(1)施工简单，无需考虑旧料运输、弃置问题；

(2)利用旧路面和基层材料，大大减少了新材料的用量，节约了资源，工程费用降低；

(3)可增强基层承载力，提升路面等级；

(4)可一次完成全部工序，生产效率高、工期短；

(5)施工不受特殊气候条件影响；

(6)无需加热沥青，减少环境污染；

(7)再生后只需加铺薄的罩面，即可恢复路面强度。

表1 四种沥青路面再生施工技术适用性能表

备注：★表示适用；
①要求表面层厚度≤40 mm；
②要求车辙只出现在路面上40～50 mm处；
③可能需加入一定沥青材料替换原有路面材料，否则维修只起到暂时效果；
④可用于上表面层以下结构层产生的车辙；
⑤需加入新集料；
⑥若土基潮湿、软弱，可加入适量的化学稳定剂；
⑦裂缝仅限于路表面层；
⑧病害若是路基引起，此维修方法只能起到暂时作用

2.2.2 技术选用

根据前述分析可知，不同的沥青路面再生技术适用情况不同，在公路改造时，需根据旧沥青路面实际破坏情况合理选用冷再生技术：

(1)受限于沥青路面现场冷再生质量，冷再生技术多用于各类低等级公路沥青路面、高等级公路沥青路面基层；

(2)可用于路面标高无限制的道路，如：一般公路、等外公路、少数城市道路以及如料场、停车场等场地的维修改造；

(3)可用于原有路面的车辙(>5 cm)、荷载型龟裂与纵向裂缝、非荷载型块状与横向裂缝等修复施工。

3 公路改造中旧沥青路面就地冷再生施工技术

3.1 沥青路面就地冷再生施工工艺流程

图1 沥青路面典型就地冷再生施工工艺流程图

由沥青路面典型就地冷再生施工工艺流程图(图1)可知，公路改造前需做好旧路面的调查工作，确定路面病害、旧路沥青层厚度、基层材料、基层厚度等，客观评价旧沥青路面使用性能，明确就地冷再生施工工艺的适用性，并做好就地冷再生结构设计、新加材料选择，规范落实各道工序，切实保证公路改造质量满足要求。

3.2 沥青路面就地冷再生施工技术方法

根据实践经验总结分析可知，沥青路面就地冷再生可采用多种稳定材料，不同稳定材料施工主要区别为材料掺入的方法不同。

3.2.1 水泥(石灰)冷再生

沥青路面就地冷再生施工中，水泥(石灰)的掺入法分为两种：

(1)在旧路面刨铣前，在路面上均匀撒布水泥(石灰)，然后通过再生机实现其与旧路面材料的充分拌合；

(2)以专用的搅拌输送车将水泥(石灰)稀浆送至再生机拌合罩壳中，有效控制掺入材料用量。

此两种方法可根据实际情况选用，其再生层主要用作下面层或基层。

3.2.2 泡沫沥青冷再生

采用泡沫沥青进行就地冷再生施工时，再生机对旧路面进行洗刨，泡沫沥青由再生机上的泡沫沥青输送、喷洒系统输送至拌合罩壳中(见图2)。由于泡沫沥青混合料不耐水的侵害，故再生层上需加铺沥青混凝土层。

图2 泡沬沥青就地冷再生机理示意图

3.2.3 乳化沥青冷再生

乳化沥青冷再生原理、施工工艺与泡沫沥青基本一致，但是此材料自身含约45%的水，施工时最佳含水量控制较难，造价相对较高。

4 实例分析旧沥青路面就地冷再生施工工艺的应用

4.1 工程概况

本项目为二级公路，全长28.4 km，此公路建成于20世纪80年代，2001年进行了局部大修、拓宽改造，改建后路面结构为16 cm厚二灰碎石基层+5 cm厚中粒式沥青混凝土+4 cm厚细粒式沥青混凝土。2009年，此公路收费站撤销，车流量大增，根据调查显示沥青路面存在纵横向裂缝、龟裂、坑槽等病害，道路使用安全性受到影响。

4.2 处理方案

根据道路病害调查情况，针对不用路段制定了不同的维修方案，共计10.16 km路段采用了沥青路面就地冷再生技术，具体处理方案如下：将原沥青路面、基层破碎，掺入5%水泥，进行全深式就地冷再生施工，再生层用作新基层，新的路面结构为：4 cmAC-13C+5 cmAC-16C+20 cm全深式就地冷再生，对于冷再生混合料要求如下：7 d无侧限抗压强度为2.5～3 MPa，压实度≥95%。

4.3 再生混合料配比

原材料包括原沥青路面旧混合料、再生剂(水泥)、新集料、水等。

(1)本项目对旧路混合料级配组成进行筛分试验，根据试验结果可知铣刨料级配符合设计要求(见表2、图3)，混合料全部采用铣刨料再生。

表2 混合料级配组成试验结果表

图3 级配曲线示意图

(2)本项目再生剂选用P.042.5级普通硅酸盐缓凝水泥，并参照以往施工经验，确定水泥剂量为4.5%，经击实试验，得到最佳含水量、最大干密度为8.8%、2.050 g·cm-3。根据此参数，结合各路段的含水量，进一步调整冷再生机加水量。

(3)根据最佳含水量、干密度制备试件，在(20±2)℃下养生7 d，浸水24 h后开展无侧限抗压强度试验，最终显示试件强度为3.2 MPa，满足要求。

4.4 就地冷再生施工工艺

4.4.1 施工准备

(1)制定施工计划图，注明每天再生路面长度、宽度与每幅再生顺序，估算每幅铣刨、压实时间等；

(2)组织交通管制，确定全/半幅施工，通车半幅重载车辆严禁通行；

(3)构筑物调查，对施工路段埋深0.5 m内的结构物、地下管网进行标记，防止其影响施工的顺利开展；

(4)调查挖补路段，对严重龟裂变形、坑槽等不适合使用冷再生技术的路段，予以挖补处理。

4.4.2 施工设备

本项目就地冷再生施工设备如表3所示。

表3 就地冷再生施工设备明细表

4.4.3 施工工艺

本路段冷再生施工工艺流程如图4所示。

图4 工艺流程示意图

具体施工要点如下：

(1)施工前做好交通封闭工作，根据设计要求开展施工放样。

(2)按放样位置，将再生机组安装、就位。

(3)撒布水泥，在进行路面铣刨前，在原路面上撒布水泥，采用方格网法，以刮板均匀摊开，确保每袋水泥摊铺面积相等，路面上无过分集中、空白情况。本项目布灰量5.0%(比实验室剂量增加0.5%)，加水泥铣刨20 cm，膨胀率为1.1，压实厚度为22 cm，计算布灰量为18.55 kg/m2。

(4)铣刨与拌合，冷再生机推动水车在路面上行驶，将原路面、基层铣刨，并与水泥结合充分拌合；派专人跟随在再生机后方，检查再生深度、水泥含量、含水量等参数；为保证拌合质量，可反复拌合，冷再生机行走速度控制在5～8 m/min。

(5)稳压与整平，完成混合料的拌合后，将振动压路机关闭振动后，稳压1遍，做好刮平、整形等工作。

(6)碾压，完成整平后，使用光面振动压路机、轮胎压路机进行复压(弱振2遍、强振2遍)、终压(碾压2遍)。

(7)接缝与调头处理。两工作段衔接处、纵向接缝均采用搭接拌合的方法，前一段和施工一侧拌合后留5～8 m与10～20 cm，加部分水泥重新拌合与后一段及另一侧同时碾压。

(8)养生与交通管制。终压完毕，进行覆盖养生，做好保湿工作；养生≥7 d，养生期禁止除洒水车外的任何车辆驶入。

5 结语

在公路改造维修中，旧沥青路面冷再生作为一种“绿色”施工技术，充分利用了原本需废弃的沥青混合料，较好地节约了资源，也减少了相关材料成本投入，无论是从环保上还是经济上考虑，其均具有广阔的应用前景。本文二级公路改造工程中，通过旧路病害调查分析共计约10.16 km的路段采用了旧沥青路面冷再生技术，再生层作为路面基层继续投入使用，通过合理的施工设备配备、规范的施工操作与管理，基层质量满足设计要求，为后续施工奠定了坚实的基础，也为其他旧路更新改造工程积累了经验。

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