高速公路沥青路面就地热再生施工技术研究

2022-03-08寇建国

工程建设与设计 2022年1期

寇建国

（张家口路桥建设集团有限公司，河北张家口 075000）

1 引言

传统沥青路面维修并没有充分利用旧料，而就地热再生技术是将旧沥青路面结构铣刨后加入水泥、粉煤灰、碎石集料、旧沥青材料组成混合料，经拌和、摊铺、压实成型，充分利用旧沥青材料，节约资源[1]。为探究就地热在再生技术对沥青路面路用性能的影响，本文依托工程实践，在试验路段进行就地热再生技术施工。施工完成后，通过对比再生前后路面平整度、构造深度和摩擦系数，得到就地热再生技术与沥青路面路用性能的关系。

2 工程实践

2.1 工程概况

某公路工程全线长120 km，设计车道为双向4 车道，设计车速100 km/h，起点桩号为K1620+000，终点桩号为K1740+000，路基宽35 m，路基平均填高4.5 m，最大填高6.8 m，最小填高3.2 m。根据对此地段道路水文地质探测结果发现，当地日交通量较大，道路通行车辆中货车居多，且超载现象严重。当地年降雨量在500～1 000 mm，在道路刚刚投入使用几年之后，路面就出现较多的车辙病害，公路养护部门已经在部分路段使用预防性养护措施进行养护，但道路状况仍难以得到较好的改善。经研究后，决定采用沥青路面就地热再生技术对该道路的一些路段进行养护工作。

2.2 原路面状况调查

根据《公路技术状况评定标准》规定，车辙深度在15 mm以上为重度车辙，10～15 mm 为轻度车辙。为探究就地热再生技术对沥青路面路用性能的影响，本文选取某高速公路K1674+000～K1675+000 作为施工试验路段，对试验路段轮迹带车辙深度进行实地调查研究，调查结果如表1 所示。

由表1 可知，试验路段车辙总比例在30%左右，且以轻度车辙居多，试验路段轻度车辙比例在20%左右；大部分路段虽未出现重度车辙，但K1674+000～K1674+250 重度车辙比例达34.21%，该路段已经严重影响行车安全和行车时舒适性，需要进行维修养护，而就地热再生作为预防性养护手段，可以有效解决这一问题。

表1 试验路段轮迹带车辙深度调查结果表%

3 施工工艺

3.1 施工准备

选取某高速公路K1674+000～K1675+000 段作为施工试验路段。首先，清扫沥青路面面层，保证工作面干净整洁。接着，加热机进入施工现场，加热机器之间的间距在1～1.2 m，加热机工作宽度应超过再生路面宽度6～8 cm。最后，严格控制温度不能超过180 ℃，若加热温度过低，会导致路面强度降低；加热温度过高，会导致路面老化加剧。

3.2 路面铣刨和再生料搅拌

准备工作完成后，原路面加热完毕后开始路面铣刨作业，对原路面进行热铣刨。热铣刨作业中，操作人员要严格把控铣刨深度，铣刨深度一般在30～50 mm，当采用手动铣刨时，铣刨深度应控制在4 mm 内，铣刨温度应控制在100～180 ℃，以确保作业质量。铣刨结束后对旧料进行翻松，同时温度应控制在120 ℃以上[2]。再生剂和新、旧沥青混合料在再生机中翻松再进行第二次搅拌，搅拌速度应均匀，搅拌温度应控制在120～130 ℃。

3.3 摊铺和碾压

再生沥青混合料摊铺时，摊铺下面层温度控制在85 ℃以上，以确保摊铺层与旧路面能够黏结良好，摊铺作业中，摊铺机内的再生沥青混合料出料温度应保持在130 ℃左右。摊铺作业完成后，初压时压路机速度应控制在2 km/h，温度应控制在120 ℃以上；复压时压路机速度应控制在3.5 km/h，碾压4 遍；终压时碾压温度应控制在70 ℃以上[3]。

4 路用性能检验

4.1 平整度检测

试验路段就地热再生施工技术前后平整度的检测，本文根据规范要求采用3 m 直尺测得路面平整度，在检测点使用3 m 直尺底面与路面之间的最大间隙距离表示路面的平整度，依据JTG F80/1—2017《公路工程质量检验评价标准第一册土建工程》沥青路面3 m 直尺测量值允许误差为5 mm。并根据公式将试验路段3 m 直尺测量值转换为国际平整度IRI 值，转换公式为：

式中，X 为3 m 直尺测量值，mm。试验路段就地热再生施工前后IRI 指数如表2 所示。

表2 试验路段就地热再生施工前后I RI 指数

由表2 可知，试验路段就地再生施工前后，3 m 直尺测量值从3.86 mm 减小到1.65 mm。依据JTG F 40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求国际平整度IRI 应当小于2 m/km，试验路段就地再生施工前国际平整度IRI 为1.01 m/km，施工后IRI 为0.17 m/km。表明原路面平整度较好，使用就地热再生技术后，平整度值减小，这一变化说明就地热再生技术能够改善沥青路面平整度，满足道路施工质量要求且保证行车安全和舒适度。

4.2 构造深度检测

试验路段就地热再生施工技术前后路面构造深度的检测，本文根据规范要求采用手工铺砂法测得摊铺砂的平均直径值，检测点应选在路面轮迹带上，且距离路面边缘大于1 m，检测面积应大于30 cm×30 cm，一个检测点需要平行检测5 次，且保证误差在5 mm。试验路段就地热再生施工前后构造深度TD 如表所示。将测得的摊铺砂的平均直径值根据公式计算构造深度TD，计算公式如式（2）：

式中，TD 为路面表面构造深度，mm；V 为砂的体积，25 cm3；D 为铺砂直径的平均值，mm。

根据道路勘测结果可知，项目工程位于多雨潮湿气候区，且年降雨量在500～1 000 mm，按照JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》路面抗滑技术指标要求，手工铺砂法测得的路面构造深度TD 不得低于0.50 mm。由表3 可知，试验路段就地再生施工前后铺砂直径平均值从192 mm 减小到150 mm，就地热再生前路面构造深度值为1.16 mm，施工后沥青路面构造深度虽降低到0.71 mm，但是依旧超过0.50 mm，满足规范性能要求。

表3 试验路段就地热再生施工前后构造深度TD

4.3 摩擦系数检测

试验路段就地热再生施工技术前后路面摩擦系数的检测，本文根据规范要求采用摆式摩擦仪法测得路面摆值，检测点应选在路面轮迹带上。路面摩擦系数与当地季节温度有关，检测时应记录当天日期与路表温度。检测过程中摆杆摆动后返回起始位置时，一定要用手提前接住摆杆，以免损坏滑块。滑块使用新橡胶片时，橡胶片的长边不得超过3.3 mm，短边不得超过1.5 mm；一个检测点需要平行检测5 次，最后结果精确到1[4]。试验路段就地热再生施工前后抗滑指数如表4 所示。将摆式摩擦仪法测得路面摆值FBPN根据公式计算横向力系数FSFC，计算如式（3）所示：

式中，FBPN为路面摆值；FSFC为横向力系数。

按照JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》路面抗滑技术指标要求，年降雨量在500～1 000 mm 的路段，横向力系数FSFC需要超过50。由表4 可知，试验路段就地再生施工前后路面摆值FBPN由55 增加到70，就地热再生前路面横向力系数为58.0，施工后沥青路面横向力系数增加到72.4，原路面和施工后的路面横向力系数都大于50，但再生后路面抗滑性能对比原路面明显得到提升，抗滑能力得到优化。