水泥就地冷再生基层在公路养护维修工程中的应用

1 引言

新时期，对沥青路面废旧材料进行再生利用，成为公路养护维修的重要内容。 水泥就地冷再生基层为沥青路面废旧材料再生利用提供了有效方向， 经水泥再生机对原路面基层进行铣刨后加入水泥并整形、碾压、养护，最终获得与设计强度要求相符的公路基层。 整个过程不仅可以提高资源利用率，而且可以降低公路养护维修成本。

2 工程概况

原工程位于嘉峪关西南，标号为K0+000~K52+000，起点与G312 国道民众路口相交，沿着省道215 线先后经过玉门东镇、大山口、镜铁山矿、祁青乡，终点位于甘青交界二指哈拉，路线全长52 km。 公路为三级公路，设计速度30 km/h，路基横断面为2×0.75 m 路肩+2×3.5m 行车道，路面宽度7.7 m。 路基设计标高为行车道中心标高，路拱横坡2%，挖方路段边沟外侧设置与路肩齐平的1 m 宽碎落台与2%横坡。工程所在地为典型走廊地形，走廊中部冲洪积扇缘地带，残留粗大砾石，南部广布砂石，中后部为高山地貌，地形起伏大，表面植被良好。

2010—2014 年，部分路段面层重新铺设，基本完好。 但因多年未进行大修改造， 天然砂石组成的路面基层与沥青面层长期经受重载、超载车辆反复碾压，面层、基层出现明显的剥落现象，特别是K24+835~K26+835、K33+800~K52+000 路段，受路基强度干扰，存在严重的坑槽、脱皮、龟网龟裂、严重砂化现象，个别轮迹带位置路面隆起，严重推移，导致平整度严重不足。 据路段破坏表现，利用水泥就地冷再生技术进行处理，底基层为18 cm 全深式冷再生，基层为20 cm 水泥稳定砂砾，下面层、上面层分别为4 cm 中粒式热拌沥青碎石AM-16、3.5 cm 细粒式沥青混凝土AC-13。

3 水泥就地冷再生基层的工程应用

3.1 施工放样

在水泥就地冷再生基层工程应用前期， 由技术人员面向旧有公路进行测量，沿着中线放样，确保水泥就地冷再生基层操作期间无中线偏离位置情况。 同时放样期间调整与设计要求存在偏差的纵断线型，确保最大坡长、最大坡度均与要求相符[1]。 在这个基础上，以原路面高程、横坡为对象，开展测量控制，以便在发现公路基层形状异变、沉陷的第一时间进行处理。

3.2 冷再生机就位与备料

3.2.1 冷再生机就位

作为机械组合， 在冷再生施工放样位置停放冷再生机的基础上，需要将容积超过12 t 的水车连接到冷再生机前方，满足冷再生机工作期间用水需求，减少停车加水频次。 必要情况下，可以准备2 台容积一致的水车，轮流更换，进一步缩短加水时间，规避水泥效果丧失现象。 在冷再生机械装置安装完毕后，对连接部位连接牢固性进行检查，确保开关正常、水管无泄漏，从根本上规避翻浆事故[2]。

3.2.2 备料

在测量放样范围内， 利用水泥冷再生机破碎尚未掺加水泥的原有公路表面，就地均衡取原公路表面样品，在试验环境内进行多次筛分、击实试验，根据试验中得出的原公路表面粒料最佳含水量、最大干密度，开展7 d 无侧限抗压强度试验，确定水泥掺量以及最佳集料配比，掺配集料数量计算单位为m2。

根据公路路面施工宽度、冷再生机最大作业宽度，利用半幅作业法， 以每两袋水泥用量为依据确定施工网格线的方格面积。 根据网格尺寸，人工或机械先将掺配的集料均匀致密摊铺在原有公路表面画好的网格线内。 在新加石料投加完毕后，依据前期设计配合比， 以及每一袋水泥所需面积的计算结果，利用平锹或耙子，面向整个网格表面均匀摊铺水泥。

3.3 铣刨精平

3.3.1 铣刨

根据前期勘测定原公路结构层各路段厚度 （铣刨厚度），启动冷再生机，开展铣刨操作，促使新加入石料与新再生层均匀混合，促使结构层强度满足要求[4]。 同时借助冷再生机下方刮板，将水泥均匀刮铺，确保冷再生层水泥含量差距在要求范围内。 铣刨期间，根据所观察的集料变化进行冷再生机行走速度调整，避免冷再生机行走速度不适宜引发的集料离析（上部细集料远远多于粗集料， 下部粗集料含量远远超过细集料量）。 同时，控制铣刨喷水量、外加水量和超过最佳含水量。

铣刨后，人工翻开铣刨后集料，对铣刨料松铺厚度进行测量，在松铺系数为1.4 的情况下，结合结构层厚度，进行铣刨厚度调整。 同时对含水量进行检测，依据最佳含水量要求，进行含水量控制。 在这个基础上，进行水泥剂量测定，确定水泥剂量超出原设计配合比1%。

3.3.2 精平

在铣刨料合格的情况下，利用平地机整平基面。 精细整平操作前， 工程技术人员可以借助振动压路机静止碾压一遍公路基面。 静压后对现场公路高程进行测量， 根据高程测量结果，对照设计高程，开展整平。 控制精细整平次数，规避底基层集料离析。 在整平操作进入尾声后，再次测量公路高程，为公路表面纵坡达标提供保障。

3.4 全幅碾压

在精细整平后，工程技术人员应设置22 t 振动压路机、30 t轮胎压路机组合机械。 利用组合机械，先强力振动碾压2 遍，碾压时组合车辆行走速度为每小时1.5~1.7 km，再弱力振动碾压6 遍，组合车辆行走速度为每小时2~2.5 km，最后利用胶轮胎压路机碾压6 遍至基面表层起浆。

3.5 局部调整

3.5.1 接缝处理

对于横缝， 工程技术人员应严格根据工程程序中的排气操作，在喷洒杆前排除稳定剂管道（或水管）气体。 机械调试完毕后，预先处理接缝区域，启动机械后开足马力促使冷再生机在短时间内达到正常施工速度。 若不可避免停机，则促使新冷再生基层、上次冷再生基层纵向搭接重叠5 m，并加水拌和，确保接缝处理效果。

对于纵缝，根据公路几何形状，结合冷再生机宽度小于公路宽度的特点，多次作业。 即从冷再生机转子宽度内减去纵缝重叠量，确定每次作业有效宽度。 根据作业宽度，结合断面影响，将冷再生机转子右置，贴近路缘结构物由一侧向另一侧作业，确保纵向接缝避开慢行、重载段。

3.5.2 调头处理

在调头作业段，工程技术人员应采取保护措施，以用于调头的9 m±1 m 长的稳定土为对象，覆盖一层厚油毡纸（或塑料布），将土（或砂砾、砂）摊铺到油毡纸上，摊铺厚度为10 cm 左右，减少调头段水泥稳定就地冷再生基层轮迹。

3.6 覆盖养护

在局部处理后洒布乳化沥青作为养护剂， 或者在公路表面覆盖养护布定期洒水，确保养护布处于湿润状态，并加强交通管制，规避行车碾压对冷再生基层的破坏。

4 工程应用质量控制措施

4.1 合理选择材料

材料是水泥就地冷再生基层应用质量的主要影响因素，为保证工程应用质量，工程技术人员应合理选择材料。 水泥就地冷再生基层应用水泥需为缓凝型低标号普通硅酸盐水泥，水泥初凝时间超过4 h，终凝时间超过6 h。 并在散装水泥进入工程现场后存放1 个星期及以上，以罐为单位检定合格；工程所用水为原公路沿线饮用水； 工程所用粗集料应选择原公路沿线闪长岩片石，利用大型联合碎石机，在冲击破碎（或反击破碎）模式下轧制，压碎值小于或等于30%，针片状颗粒含量小于或等于20%； 工程所用细集料应为碎石加工阶段产生石屑，有机质含量小于或等于1%。同时工程所用粗集料、细集料合计级配0.075 通过率小于或等于15%（水泥就地冷再生基层所用砂砾应配比见表1），且基层、底基层混合料的含水率、液限、塑限、相对密度、压碎值、颗粒含量均符合JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》要求。

表1 水泥就地冷再生基层所用砂砾应配比

在施工阶段，工程技术人员应严格根据表1 要求调整水泥稳定砂砾级配，避免水泥抗压回弹模量、强度与质量要求不符。

4.2 合理控制配比

为满足现行路面再生技术规范， 以基层无机结合料再生混合料级配范围为控制条件，掺加闪长岩片石新集料。 结合公路工程无机结合料稳定材料试验要求， 以水泥用量下最大干密度为2.2 g/cm3、最佳含水量为5.5%、7 d 无侧限抗压强度为5.1 MPa 为标准，调整水泥剂量，得出最佳水泥剂量为5%~6%，粗集料与细集料配比为92%∶8%。

4.3 前期充足准备

根据原公路路拱为双向2%横坡度特点，在前期铣刨后应进行调拱操作。 在施工前，分两次进行铣刨，首次铣刨，利用冷再生机沿着前进方向左侧，进行多半幅宽度铣刨20 cm；右侧半幅则铣刨10 cm。 同时利用平地机进行铣刨料拱度的调整，将以往右侧横坡调整为2.0%横坡。 在这个基础上，借助平地机、装载机配合的方式，将左侧铣刨料摊铺到右侧半幅，促使其拱度达到2.0%。 在调平拱度过程中，左侧调拱顶面控制参考标准高度为右幅新建已完成下面层，避免出现铣刨料剩余。整个过程中， 全深式水泥冷再生混合料含水量应大于或等于最佳含水量的0.5%但小于或等于最佳含水量的1.0%。同时根据路面损坏状况、再生速度，进行冷再生机行进速度调整，一般冷再生机行进速度应大于或等于6 m/min， 小于或等于8 m/min，确保铣刨后料级配波动范围在要求限度内。 若路段网状裂纹较为严重，则适当放慢速度，完成第一次铣刨。 利用同样的方法，进行第二次21 cm 左右厚度的铣刨作业，铣刨过程中将超出粒径的集料剔除， 避免对下一步平地机整平效果造成影响。

5 结语