就地热再生技术在市政沥青道路养护维修中的应用分析

2022-12-11李君怡

工程与建设 2022年5期

李君怡

(合肥市市政工程管理处(合肥市市政设施建设养护公司)，安徽合肥 230000)

0 引言

沥青路面由于具有表面平整、无施工接缝、噪声低、行车舒适等优点，近年来在市政道路建设中得到广泛应用，在市政道路工程中占比越来越高。以安徽省合肥市市管道路为例，截至2022年3月份，市政道路路面面积共计526.5万m2，其中沥青路面面积为448.1万m2，占比超过85%。沥青道路的设计使用年限通常为10～15年，沥青性能健康期在5～7年，之后就迈入大中修期，且大中修周期一般在3年左右。3年左右沥青面层均会出现不同程度的病害与缺陷(如泛油、拥包、车辙、松散、裂缝等)。当前，尽管政府对市政道路养护维护投入的资金不断加大，但从节约财政资金、环境保护、施工便捷等方面考虑，尤其是从全生命周期费用角度分析，如果能对沥青路面产生的小病害及时修复，就能防止水分破坏路基，达到延长道路的使用寿命的目的，同时由于减少了铣刨、摊铺次数，综合养护成本也可以大幅度降低。

1 热再生技术简介

沥青路面的老化主要原因是沥青中轻质组分减少，石料的少量损失，造成各种浅表层病害。沥青路面热再生技术通常是使用大型沥青路面热再生联合机组(以下称“热再生设备”)进行连续工作，先用红外线烘热器或柴油加热器把沥青路面加热软化后，铣刨机将软化的旧沥青混合料刨起，通过传送系统输送到该机组中的双卧轴搅拌机上，将一定比例的新集料、再生结合料、沥青再生剂、新沥青混合料(如有必要时)等新材料与沥青路面回收料，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现对沥青路面表层一定深度范围内的旧沥青混凝土路面再生的技术。

热再生分为厂拌热再生与就地热再生。厂拌热再生需要从旧路面上铣刨原沥青路面层，运输车辆将铣刨的旧混合料运至沥青炒拌厂后堆放起来，再加入沥青、再生剂、新集料后再拌合，然后再运回需维修路面处摊铺，这中间有不少热量损耗，而且维修时间拉长，成本相对变高，对市民出行影响较大，能耗高还污染环境。就地热再生是从加热原沥青路面、疏松旧沥青混合料、撒布沥青再生添加剂、添加新材料、拌和、摊铺、碾压，整个路面修复在原地一气呵成。

相比厂拌热再生技术，就地热再生省去了铣刨旧路面环节、一来一回两次运输沥青混合料环节，不占用场地堆料，无须建立沥青拌和站，施工速度明显加快，综合养护维修成本变低。同时就地热再生技术处理的质量优于厂拌热再生技术处理的质量，因为厂拌热再生铣刨时破坏了原路面级配，造成了花白料；铣刨过的路面由于暴露，极易受到灰尘、雨水等环境破坏。热量损耗很大，而专业的就地热再生不存在这些现象。另外，就地热再生交通干扰少，不扰民，施工时只占用一个车道，施工速度快，不影响民众出行。综合考量，就地热再生完全符合低碳循环经济的要求，因此，本文主要论述就地热再生技术在沥青路面养护维修方面的应用。

2 就地热再生技术的优点

(1) 就地热再生是一种预防性养护技术。相对于传统养护(矫正性养护)而言，预防性养护是在路面结构良好或者病害、损坏发生的初期，就对轻病害、轻损坏进行养护，延缓沥青路面病害、损坏的进一步扩大，从而达到延长沥青路面使用寿命、保持道路完好率、提高沥青路面的质量和服务水平、延长大中修期限目的的施工技术方式。

(2) 就地热再生技术施工速度快、对交通影响小。就地热再生设备对沥青路面进行加热、翻松，掺入一定量的新沥青混合料、再生剂等，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现旧沥青路面再生利用的技术。这一技术可以快速修复出现破损的沥青路面，施工速度较传统施工工艺有了大幅提高。由于施工速度的提高，其对交通的影响也相应减小。

(3) 降低沥青路面的全生命周期成本。过往情况下，在大、中修和重修沥青路面时，采用传统的养护维修技术，需要添加新的沥青和砂石等材料，导致维护资金大幅增长。同时，旧沥青混凝土需要运输设备进行废料外运，增加了运输成本。在旧沥青混凝土外运前还需要占用施工场地，与此同时，养护维修施工所需要的新材料，还需要通过大规模运输到施工现场才可开展养护维修，因此会进一步造成人力、物力的浪费。就地热再生技术可以对原有沥青进行100%重复利用，节省运输成本，可以为企业带来更大的经济效益。

(4) 就地热再生技术对环境保护方面有积极意义。传统沥青路面养护维修技术，由于使用大量新沥青混凝土混合料，同时要抛弃大量废旧的沥青混合料，会造成城市污染和地表水源污染等，对生态系统造成破坏。通过采取就地热再生技术，由于对原有沥青混合料进行了100%利用，不产生废料，有效地保护了生态环境。

3 就地热再生技术适用条件

(1) 就地热再生技术主要适宜处理沥青路面表层病害，就地热再生可以处置沥青路面的表面缺陷、搓板现象、表面车辙，以及深度达到50 mm的径向和滑移裂缝。但如果路面病害涉及基层以下，此技术就不再适用了。

(2) 就地热再生施工是使用专用设备进行的连续性机械施工，因此更适用于大面积的沥青表面病害处理。对于小面积的病害处理，若是采用此技术，从连续施工与经济合理性上都不太合适。

(3) 就地热再生技术可以显著节省修复时间，在繁忙的市区道路与街道特别适合。

4 施工技术分析

4.1 路况调查

路况调查一般包含以下内容：原路面的设计资料, 如路面结构等；原路面的竣工资料, 如路面的混凝土级配碎石的石质、施工时路面的各种参数等；原路面的养护资料, 如历年来路面的损坏及修补情况等；原路面的损坏情况, 包括各种病害的类型、数量、分布情况, 并简单分析其原因；原路面的各种几何数据, 如高程、横坡度、车辙深度等。

详细的路况调查是为了选择合理施工方式及进行路面断面设计，定量地把握旧路面性状及面层材料的质量。

4.2 病害路面预处理

在充分了解病害区域以及出现何种问题等情况后，养护维修决定采用就地热再生技术。处理过程中，先将受损路面的基层和面层进行翻挖，然后根据路面病害受损情况，对挖掘的深度进行核定，如果仍然出现病害，则需将该层面全部进行挖除，根据原路面设计要求，恢复路面结构层。如果开挖后，在路面的基底层和路基位置仍然存在变形、病害，那就需要将基底层的病灶区全部挖除。

4.3 整体热再生

在路面发生受损情况后，相关技术人员需要对旧路面进行勘查，勘察结果，如果路面基层存在病害不多、危险程度较轻，就适合应用就地热再生技术。可通过采用热再生机械对原有路面进行加热(通常是110～150 ℃)，随后将特殊材料制成的再生剂喷洒在路面中，与沥青一起混合使用，进行摊铺施工。施工过程中需要保持新沥青混合料和再生混合料始终同步摊铺，以确保一次就可将两层碾压完成。

5 施工技术步骤分析

5.1 施工前准备

在进行施工之前，需要安排施工人员对旧沥青路面进行打扫，保证路面干净整洁，以避免再生混合料在施工过程中受到灰尘杂物的污染，清理过程中路面标识标线等不需要进行再次清理，但是需要对热熔标识标线进行清除。

5.2 路面加热

在做好准备工作以后，就地热再生机组进入施工现场进行施工，在配置预加热设备的数量时，需要按照施工时的环境温度进行确定。温度过高，会使沥青老化，降低新混合料力学性能；温度过低，旧沥青与再生剂、新材料融合度不高，会出现旧集料破碎，新沥青混合料级配发生变化，无法起到再生作用，从而出现石料离析、压实困难、层间连接不良等问题，因此加热温度以控制在120～140 ℃为佳。

5.3 喷洒再生剂

加热完成后，需要进行再生剂喷洒。喷洒之前需要对旧路面沥青材料进行相关检测。由于沥青材料种类不同，检测结果也有差异，根据不同种类的沥青材料选择适当的再生剂计量。再生剂应加热至不影响再生剂质量的最高温度，提高再生剂的流动性以及与旧沥青的融合性，之后将再生剂均匀喷入旧沥青混合料中。

同时，参考沥青性能指标的相关恢复情况，以确保混合料性能可以达到使用要求，在施工之前检查路面是否平整。施工时对喷洒均匀情况进行实时监控，保证喷洒用量始终在设定值范围内。在喷洒过程中还需对路面实时观察，及时调整再生剂的用量。再生剂喷洒装置须与再生复拌机行走速度一致，可自动控制能准确按设计剂量进行喷洒。

5.4 耙松路面

路面使用再生设备进行加热好，再生剂均匀喷洒路面完成之后，现场技术员需要根据旧路面的受损情况，打散耙松旧路面，确保耙松路面的均匀度。耙松面除了要有较好的均匀度外，还要有较好的粗糙度，此外耙松面温度应高于70 ℃，以保证后续再生施工质量。

耙松施工时需要根据相关设计，将施工宽度和深度控制在合理范围内。为保障路面原有的沥青混合料还可以继续发挥作用，在对路面进行有效耙松深度的测量需要根据插齿法进行。以200 m为一段进行插齿测深，将再生深度高程变化控制在5 mm的范围内。如果耙松深度和设计的要求不一致，则要对比设计深度，进行调整。可以采用放慢加热车行驶速度等方法，让耙松深度达到设计要求。

5.5 路面再生

以上旧路面技术处理步骤完成以后，对旧路面疏松材料进行再次整平。整平工作是通过再生器械设备的配合来完成的。在处理施工路面横向接缝的时候，需要将沥青混合料的松铺厚度进行合理调整，然后操作热再生设备进行完成，确保使用摊铺机能够起到较好辅助效果。

5.6 摊铺、碾压

摊铺时应保证再生后混合料均匀，避免出现粗糙、拉毛、离析等现象。摊铺过程中应加强接缝处的控制，纵、横缝必须做到平整、密实、黏结良好、无高差、无离析。再生沥青混合料在施工过程中对温度要求较高，因此需要严格控制施工温度。为了能提高再生料的初始密度，减少热量损失，摊铺温度宜控制在120～150 ℃。摊铺机匀速行驶，施工速度控制在1.5～5 m/min。

碾压之前将路面上多余混合料进行清扫，再进行碾压，碾压过程分为三个阶段，即初压、复压和终压。碾压过程中应做到紧跟碾压，为保障压实效果，可根据实际情况适当增加压路机数量。在路面冷却后，完成路面平整度、构造深度、渗水系数、摩擦系数等功能指数和几何线形的检测，具体的检测标准应符合质量评定标准的具体要求。

技术人员为了对压实效果进行控制，则需要在施工过程中有效调整压实速度和压实遍数，对压实机进行合理搭配。初压一般采用双钢轮振动压路机。摊铺机在前方摊铺，压路机在后方进行压实。压实遍数一般控制在1～2遍，碾压速度保持在2～3 m/min。碾压过程中，需要遵守先近后远，先慢后快的原则。对压路机难以压实的部位，可选用小型振动压路机或振动平板夯施工。

5.7 开放交通

将作业区内的所有废料、杂物清除干净，就地热再生压实完成后，再生层路表温度低于50 ℃后方可开放交通。

就地热再生工作流程如图1所示。

图1 就地热再生工作流程图示

6 质量监管工作

施工之前需要对施工路况的实际情况进行调研，通过调查结果、相关数据分析，确定混合料生产最佳配合比；施工中还加强管理控制，做好数据记录工作，尤其是温度数据检测工作需要重视，及时采集相关数据；施工完成以后，对记录的数据如路面的压实度、平整度等进行测算、分析，掌握路面维修工作的各项情况，对施工质量进行评估。