道路建造新技术探究

屈江锋

（1.邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054001；2.河北省钢混组合桥梁技术创新中心，河北 邢台 054001）

1 引言

随着绿色交通发展的需要，我国交通运输部提出绿色公路的建设理念。绿色公路是指按照系统论和周期成本思想，统筹公路建设质量、资源利用、能源耗用、污染排放、生态影响和运行效率之间的关系，以及公路规划、设计、建设、运营全过程的管理，以最少的资源占用和能源耗用、最低的污染排放、最轻的环境影响，获得最优的工程质量和最高效的运输服务，实现外部刚性约束与公路内在供给之间最大限度均衡[1]。

2 道路病害

道路受原材料、施工、气候、水文、光照、交通等方面的影响，会呈现出不同程度的病害，常见的病害有：路基沉降、断板、裂缝、坑槽、唧浆、车辙、松散、沉陷、表面破损、桥头跳车等。建造绿色公路旨在解决以上质量通病，并在工程全寿命周期内提供舒适、安全、环保、便捷、美观、低能耗并与自然环境和谐共生的道路工程。

3 建造新技术

道路工程师针对道路病害和道路绿色建造技术开展了持续攻关、积极探索和创新实践，研发出了适用于路基和路面施工的先进材料或建造技术。

3.1 路基施工新材料

3.1.1 泡沫混凝土

泡沫混凝土又称泡沫轻质土，由水泥、水、发泡剂通过机械设备拌和形成混凝土材料，是一种可自然浇筑成型、免振捣、环保、节能、绿色、价格低廉的新型建筑材料。该材料含有大量均匀细小的封闭气孔和半封闭孔，具有较高的强度和较强的耐久性，密度可根据工程建设需要调整，一般为300～1 800 kg/m3，具有保温隔热、施工方便、产量较大等优势，广泛应用在加宽段路基填筑、台背回填、站台填筑、坑道填筑、新型墙体、屋面保温、国防工程等工程中。

3.1.2 液态粉煤灰

液态粉煤灰主要由水泥、水、粉煤灰、外加剂经拌和而成，具有一定的流动性，密度一般是1 000 kg/m3，其利用了液态粉煤灰自重轻、密实性好、压缩性小、回填效率高、易施工等特点，广泛应用在台背回填中。但液态粉煤灰在台背回填和路基填筑中需设置包边土，包边土的压实质量难以得到保证，工序较为复杂。

3.1.3 固体废弃物

随着城市更新、绿色环保等国家战略的实施，砂石作为道路建造的主要材料，已成为极度稀缺的资源，供应紧缺、价格飞涨等都影响了工程建设。近年来，固体废弃物（如建筑垃圾、工业尾矿等资源）逐步在道路建设中得以应用，取得了较好的经济和社会效益。

1）建筑垃圾。主要构成为碎砖头、土、砂浆、渣土和混凝土碎块。其中，碎砖头是良好的路基填筑材料。在应用建筑垃圾填筑路基前，应先对材料进行初选，分类堆放，分类处理，剔除钢筋等杂物，捡出块石、条石等附加值高的材料，对筛选的材料进行破碎和筛分处理，形成不同粒径级配的材料，后经布料、摊铺、碾压等工序应用于路基工程中，并采用沉降差和灌砂法进行施工质量检验。

2）工业尾矿。风化岩、煤矸石等工废渣在道路建设中应用较多，采用工业废渣填筑道路需考虑材料浸水后的强度以及水稳定性问题，且是否活性稳定、是否含辐射元素等。这类材料的强度、刚度和水稳定性主要取决于填料颗粒之间的相互嵌挤作用。例如，在结构自重和车辆荷载作用下，以及雨水冲刷、冻融等多重作用，填料极易被压碎，重新排列，产生较大的沉降，因此，要严格控制超粒径原材料的检验和施工过程，确保材料成型质量[2]。

3）泥浆废渣。钻孔灌注桩钻孔过程中会产生较多的泥浆，破坏环境，处理困难，但资源宝贵。泥浆的利用方式有很多种，可以晒干后做路基填料，可以用于再造农田，可以经固化处理后形成一种较好的道路填筑材料，也可以通过机械方法对钻渣泥浆进行分离，分离出的土、砂可供工程建设需要，变废为宝。

3.2 路面施工

3.2.1 冷再生技术

冷再生技术是在常温下使用冷再生专用设备连续完成铣刨和破碎既有道路基层或面层结构、添加再生材料、拌和、摊铺、碾压成型等作业过程，在原位形成具有一定承载能力的新型基层或面层道路结构。该工艺工序简单、可不中断交通、生产效率高、能节省大量的沥青、砂石骨料等材料，就地利用原有道路废弃材料，保护环境，具有显著的经济和社会效益。冷再生的核心问题是要对既有道路结构的材料组分进行科学评定，确定新结构的最有配合比和再生材料的掺入比例，其次，是确保新混合料拌和均匀、碾压密实、养护到位。泡沫沥青冷再生技术作为新兴的绿色建造方法，在养护工程中的应用越来越多，其关键控制因素是再生混合料的级配设计、路面结构设计等，其中，对质量影响较大的因素是沥青种类和用量、拌和用水量、养护条件、水泥用量等，特别是发泡效果良好的沥青，可以在混凝土中分散均匀，形成黏结力强的沥青浆膜，充分均匀地将石料包裹，提高混合料的劈裂强度[3]。

3.2.2 热再生技术

热再生是将旧沥青路面经过一系列过程处理，如耙松、挖除、回收、破碎等，采用就地或厂拌等形式与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和、摊铺、碾压而形成的路面结构。主要分为厂拌热再生和就地热再生两种。其中，就地热再生包括整形再生、重铺再生、复拌再生。厂拌热再生技术的质量较容易控制，但其应用会受运输条件、拌和设备等影响，就地热再生质量不易控制，但其节能节材、环保快速等方面优势突出，在当下发展道路绿色建造技术中将广泛应用。根据热再生的能源供给方式，可以分为红外线加热、微波加热、热风循环式加热等方式。

就地热再生的主要特点和工艺是：实现原路面材料百分之百原价值循环再用；采用多组多排耙松装置将路面充分耙松，可实现骨料不发生破坏；耙松后，新料添加前，均匀地喷洒再生剂，使再生剂与旧路充分混合，避免新料与再生剂接触造成新料性能改变，再生剂种类、数量均根据前期实验室实验数据确定，保证充分恢复老化沥青性能，喷洒再生剂的过程中，按照设定参数和施工速度喷洒比例准确的再生剂；多级加热可实现沥青路面充分软化，满足软化、摊铺、碾压施工温度要求，确保施工质量，热再生施工如图1 所示。热再生工艺的选择取决于对旧路面的检测、评价和材料的试验结果，因此，对旧路面的研究应成为重点工作。

图1 就地热再生施工现场

3.2.3 沥青新材料

1）温拌沥青。温拌沥青是通过一定的技术措施，使沥青能在相对较低的温度下（通常比热拌沥青温度低30～40 ℃）或者常温环境下进行拌和、摊铺和碾压，同时保持其不低于热拌沥青的使用性能的沥青混合料。温拌沥青混合料在拌制过程中需要添加温拌剂，因此，该工艺较为复杂，但该工艺可减少30%的能源消耗，极大地减少燃油、天然气等能源用量，具有低碳绿色的特点，今后应重点在沥青路面中推广应用。

2）透水沥青。透水沥青混凝土是以沥青为胶结材料，以单一粒径或间断级配石料为粗骨料，并加入很少量的细骨料与沥青形成黏结性、稳定性和透水性的混凝土材料，该结构具有较大的孔隙率，主要用于道路路面的铺装。主要包括开级配大空隙率沥青混合料（OGFC） 路面、开级配沥青稳定碎石（ATPB）基层和半开级配沥青碎石等类型。该结构可实现就地消解和渗透地下水，能提高行车安全性，降低行车噪声，广泛适用于高速公路、海绵城市道路工程建设中。在城市道路中，透水沥青路面与透水基层、透水垫层组合形成全透水道路结构，可有效缓解城市热岛效应和城市内涝问题，全透水沥青路面透水效果如图2 所示。透水沥青混凝土所用沥青要求具有黏弹性、坚韧性和与集料之间的优越的黏附性能，其中，橡胶沥青的应用既解决了废旧轮胎资源化利用的问题，还提高了沥青路面的使用性能。

图2 全透水沥青路面透水效果

3.2.4 预防性养护技术

指在不增加路面结构承载力的前提下，对结构完好的路面或附属设施有计划地采取某种措施，以达到保养路面系统、延缓损坏、保持或改进路面功能状况的目的。预防性养护可以降低道路养护成本、延长道路使用寿命，提高道路行车安全。主要预防性措施有含砂雾封层、稀浆封层、微表处封层、同步碎石封层、纤维封层、复合封层、薄层热拌沥青混凝土罩面和热再生技术等[4]。

3.2.5 半柔性混合料

在孔隙率在20%～25%的大空隙开级配基体沥青混合料中灌入满足一定技术性能要求的水泥基灌浆材料形成的半柔性混合料，是一种复合路面材料[5]。半柔性路面具有较强的耐疲劳性、优越的高温稳定性、持久的耐油蚀性。随着其水泥浆灌入量的增加，性能更为优越，且水稳定性好，该结构在道路养护项目和渠化交通段应用，可实现快速恢复交通、提高道路抗剪切破坏抗推移变形能力。

4 软土地基处理

软弱地基多采用表层排水、换填、粒料桩、水泥搅拌桩等方式进行加固或改良。其中，深层软弱路基处理多采用粒料桩，传统建造采用振冲器粒料打桩机，其灌入量难以控制，过程监管困难，粒料桩深度难以确定等。随着信息化技术的发展，通过引入卫星导航系统对打桩机智能化改造，可有效监控粒料桩反插次数、灌入量等参数，极大地提高了隐蔽工程的施工质量。近年来也广泛应用了水泥搅拌桩、预制管桩等技术，具有施工快速、质量可控，结构稳定等特点。对浅层软基，可采用水泥改良、固化剂固化等方式进行处理。

5 结语

综上所述，随着科学技术的发展，道路建造技术特别是长寿命道路、固废资源化利用道路、冷热再生等绿色低碳道路建造方面取得了新的突破，在碳达峰碳中和目标的要求下，材料创新、工艺革新、结构创新等仍应该引起工程师的高度重视，要强化全寿命周期道路建管理念，探索降低碳排放的工艺和方法，为服务交通强国战略提供重要的科学支撑和技术保障。