高速公路擴(kuò)建工程材料再利用施工技術(shù) 及效益分析

劉俊賢，賈琦飛

（核工業(yè)華東建設(shè)工程集團(tuán)公司，江西 南昌 330046）

0 引言

目前在一些高速公路重修或者擴(kuò)建中，傳統(tǒng)的翻挖重建施工沒有對舊材料進(jìn)行利用，會(huì)造成工程成本大大增加和材料的極大浪費(fèi)。本文提出的廢舊瀝青路面材料再生技術(shù)指的是在公路擴(kuò)建過程中，對舊瀝青路面材料進(jìn)行加工處理再利用，在降低成本和減少材料污染浪費(fèi)方面具有重要意義，是公路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重要一環(huán)，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益均十分突出。近年來，該技術(shù)已經(jīng)在津滄、京沈、津保、津?yàn)I等高速公路工程中得到了應(yīng)用并積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)。本文結(jié)合唐津高速公路擴(kuò)建工程，對舊路面材料再利用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探討。

1 技術(shù)原理分析

1.1 泡沫瀝青冷再生技術(shù)

將高溫瀝青盛入容器里，然后從上端向其內(nèi)部灌入常溫水及壓縮空氣，由于氣壓很高，常溫水收到氣流沖擊而變?yōu)闊o數(shù)細(xì)小水粒，呈現(xiàn)出水霧狀，這樣狀態(tài)的水分一旦遇到高溫瀝青便非常容易氣化，于是瀝青中便出現(xiàn)很多微細(xì)泡沫，產(chǎn)生的瀝青泡沫由容器下端噴出，剛剛生產(chǎn)的瀝青泡沫的穩(wěn)定性不太高，會(huì)在短短的幾秒內(nèi)產(chǎn)生很大的變化，其粘度會(huì)直線降低，結(jié)合細(xì)集料變成瀝青膠漿，在攪拌過程中會(huì)與常溫集料產(chǎn)生裹覆作用，然后再壓實(shí)，最后變成的混合料不僅強(qiáng)度高，而且其粘聚性也非常強(qiáng)。

1.2 水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)

先對回收的基層材料進(jìn)行分類，分類的主要依據(jù)是篩分試驗(yàn)以及混合料礦料級配要求，并確定需要添加新材料數(shù)量與規(guī)格，讓選取的回收材料符合混合料的級配范圍，再采取一系列處理方案如添加水泥穩(wěn)定劑、加水拌合、攤鋪碾壓等，從而變成路面基層或者底基層。

2 工程施工技術(shù)

本文結(jié)合唐津高速公路擴(kuò)建工程，對舊路面材料再利用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了探討和分析，主要闡述泡沫瀝青冷再生和水泥穩(wěn)定冷再生兩項(xiàng)技術(shù)。施工遵循和參照《公路瀝青路面泡沫瀝青冷再生技術(shù)規(guī)范》（TJG F41—2009）以及《瀝青路面再生施工技術(shù)指南》的規(guī)范。

2.1 舊材料質(zhì)量控制和銑刨施工方案

在銑刨時(shí)，首先要強(qiáng)調(diào)控制好銑刨深度，材料分類堆放，不同結(jié)構(gòu)層材料不能混放在一處，防止相鄰的兩個(gè)結(jié)構(gòu)層材料相互混入。其次，要重視對銑刨回收材料的級配檢查工作，以保證銑刨回收材料的級配穩(wěn)定。材料級配要求根據(jù)結(jié)構(gòu)層的不同而不同（如表1所示），機(jī)器行進(jìn)速度及銑刨轂轉(zhuǎn)動(dòng)速度如表2所示。

表1 銑刨后瀝青路面各結(jié)構(gòu)層材料級配要求

表2 機(jī)器行進(jìn)速度及銑刨轂轉(zhuǎn)動(dòng)速度

將濾篩網(wǎng)安裝在配料斗上以將體積太大的材料排除掉，提高材料的均勻度，以滿足鋪設(shè)需要，提高鋪設(shè)質(zhì)量。當(dāng)銑刨工作進(jìn)行到石灰土底基層頂面，如果發(fā)現(xiàn)其彎沉沒有達(dá)到工程要求，就必須采取補(bǔ)救措施，如戧灰、換填等。

材料回收工作完成后，就要進(jìn)行再生材料配合比的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法為：依據(jù)重型擊實(shí)法和馬歇爾法對舊瀝青面層進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，以達(dá)到泡沫瀝青冷再生材料的要求；依照振動(dòng)壓實(shí)法對基層材料進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，以達(dá)到水泥穩(wěn)定再生材料的要求。

2.2 再生混合料施工工藝

泡沫瀝青再生混合料：單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)以一次錯(cuò)半輪的方式將道路進(jìn)行一遍靜壓→雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)以一次錯(cuò)半輪的方式進(jìn)行碾壓直到達(dá)到理想的壓實(shí)度→輪胎壓路機(jī)以一次錯(cuò)半輪的方式進(jìn)行碾壓直到輪跡基本消失（此間要針對道路實(shí)際情況決定灑水與否）→養(yǎng)生2d→鉆芯取樣并按要求芯樣需完整→下部封層。

水泥穩(wěn)定再生混合料：單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)以一次錯(cuò)半輪的方式將道路進(jìn)行一遍靜壓→單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)以一次錯(cuò)半輪的方式進(jìn)行碾壓直到達(dá)到理想的壓實(shí)度（一般為2～3遍）→輪胎壓路機(jī)以一次錯(cuò)半輪的方式進(jìn)行碾壓（一般為2遍）→三鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓直到輪跡基本消失，灑水養(yǎng)生7d。

2.3 養(yǎng)生處理

由上文可知，在泡沫瀝青再生混合料施工工藝中，需要進(jìn)行2d的養(yǎng)生處理，之后為觀察養(yǎng)生的實(shí)際效果，要進(jìn)行持續(xù)的鉆芯取樣工作，也為上層結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)提供了條件；在水泥穩(wěn)定再生混合料施工工藝中，需要進(jìn)行7d的養(yǎng)生處理，養(yǎng)生處理工作需規(guī)范，為保證再生層表面的平整，灑水不能采取直給式和自流式兩種沖擊力較強(qiáng)的方式，且在7d的養(yǎng)生處理后，灑水工作還要在未進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)時(shí)繼續(xù)進(jìn)行，防止再生層因缺水產(chǎn)生裂縫。

3 工程效益

3.1 節(jié)能方面

在節(jié)能方面，泡沫瀝青冷再生混合料所節(jié)約的主要為加熱礦料和瀝青時(shí)耗費(fèi)的熱量。泡沫瀝青再生層技術(shù)在高速公路建設(shè)節(jié)能方面的表現(xiàn)如表3所示（4車道／km）。

相對于從新購買碎石原材料，利用廢舊材料由于運(yùn)途相對短得多，在運(yùn)輸方面的能源節(jié)省大有優(yōu)勢。在唐津地區(qū)的施工如果要購買碎石，基本上要在河北境內(nèi)采購。設(shè)需采購碎石10000t，運(yùn)距為100km，運(yùn)輸耗能情況計(jì)算結(jié)果比較如表4所示。

表3 泡沫瀝青再生層技術(shù)在高速公路建設(shè)節(jié)能效果

表4 廢舊道路材料耗能情況計(jì)算結(jié)果比較

由表3、表4可知，假如在天津地區(qū)泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用面積為100萬m2（按實(shí)際估計(jì)），則需要泡沫瀝青混合料30.8萬t，在折算標(biāo)煤后，能夠節(jié)省煤耗2824.8t，CO2排放節(jié)省量為6939.6t。假如在天津地區(qū)水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)的應(yīng)用面積為90.26萬m2（按實(shí)際估計(jì)），需要水泥穩(wěn)定混合料38.86萬t，在折算標(biāo)煤后，能夠節(jié)省煤耗1953.6t，CO2排放節(jié)省量為2846.6t。

3.2 經(jīng)濟(jì)方面

在經(jīng)濟(jì)方面，泡沫瀝青冷再生材料通常在路面工程的路面上基層或在替代柔性基層時(shí)得到應(yīng)用。假如100萬m2的施工面積，厚度泡沫瀝青再生層為15cm，相對于瀝青碎石12cm。成本支出如表5所示。

由表5、表6可知，假如在唐津地區(qū)泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用面積為100萬m2（按實(shí)際估計(jì)），應(yīng)用泡沫瀝青冷再生技術(shù)能夠節(jié)省6400萬元的投資；假如在天津地區(qū)水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)的應(yīng)用面積為90.26萬m2（按實(shí)際估計(jì)），應(yīng)用水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)能夠節(jié)省2651萬元的投資。一共約節(jié)省9052萬元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

表5 泡沫瀝青冷再生材料投資支出節(jié)省情況

表6 水泥穩(wěn)定冷再生材料投資支出節(jié)省情況

4 結(jié)語

當(dāng)前，舊瀝青路面路面再生技術(shù)展現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景，在節(jié)能、經(jīng)濟(jì)方面展現(xiàn)出巨大的潛力，還保護(hù)了環(huán)境，符合我國生態(tài)文明的建設(shè)要求，其社會(huì)效益也十分理想。另外，該技術(shù)還具有不復(fù)雜、易掌握、可操作性強(qiáng)、對設(shè)備要求不高等優(yōu)點(diǎn)，能夠在節(jié)能減排、降低成本、縮短工期方面發(fā)揮巨大的作用，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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