水泥穩(wěn)定冷再生底基層在高速公路中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

章劍青,　尚　敏

(江蘇華寧工程咨詢監(jiān)理有限公司,江蘇 南京　210018)

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水泥穩(wěn)定冷再生底基層在高速公路中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

章劍青,尚敏

(江蘇華寧工程咨詢監(jiān)理有限公司,江蘇 南京210018)

摘要：為減少生態(tài)破壞,降低環(huán)境污染，循環(huán)利用公路路面舊料，水泥穩(wěn)定冷再生底基層技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并逐步在公路工程中得到應(yīng)用，文章結(jié)合實(shí)踐介紹了水泥穩(wěn)定廠拌冷再生基層和就地冷再生基層施工的技術(shù)原理、材料、設(shè)備要求及施工工藝,提出了推廣應(yīng)用的技術(shù)性建議，以期為同類項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；再生利用；底基層；施工工藝

為減少生態(tài)破壞,降低環(huán)境污染, 循環(huán)利用材料資源，交通運(yùn)輸部出臺了相關(guān)文件，到“十二五”末全國基本實(shí)現(xiàn)公路路面舊料“零廢棄”，路面舊料回收率要達(dá)到95%以上，高速公路路面舊料回收率要達(dá)到100%，循環(huán)利用率要達(dá)到90%以上。因此，相關(guān)的路面材料再生及再利用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并逐步在公路工程中得到應(yīng)用。

在合肥繞城高速公路隴西至路口段應(yīng)急工程中對其路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就考慮應(yīng)用了水泥穩(wěn)定再生底層技術(shù)。

1再生方案選擇

目前在路面改造時(shí)，對于舊瀝青路面再生一般有廠拌熱再生、廠拌冷再生以及就地冷再生3種常用的再生技術(shù)[1]。

廠拌熱再生是將回收的瀝青路面材料與新的瀝青、集料材料(有時(shí)還包括再生劑)混合，在拌和廠集中生產(chǎn)再生熱拌瀝青混合料的過程[2-3]。這種再生方法的缺點(diǎn)是瀝青路面回收混合料(RAP)的用量相對較少。優(yōu)點(diǎn)主要在于：生產(chǎn)出的瀝青混合料的性能與新混合料相當(dāng)，熱廠拌再生瀝青混合料質(zhì)量較穩(wěn)定，質(zhì)量控制相對于其他再生技術(shù)也較容易。

廠拌冷再生是將回收的瀝青路面材料(RAP)和瀝青再生劑相混合進(jìn)行再生后作為底面層混合料的一種技術(shù)。廠拌冷再生可用于修復(fù)面層和基層的病害，也可改善路面的幾何線形和修復(fù)任何類型的裂縫。

就地冷再生(CIR)是指原有路面材料被就地利用的一種路面改建技術(shù)。采用就地冷再生可以使路面恢復(fù)所需的線形、斷面，消除原路面的車轍、不規(guī)則和不平整的區(qū)域。還可以消除橫向、縱向和反射裂縫。就地冷再生還具有生產(chǎn)效率高，費(fèi)用低，對交通的影響減少到最小，可以保留原有的路面標(biāo)高。對于那些離拌和場較遠(yuǎn)的次要道路和低交通量道路，就地冷再生比集中廠拌冷再生更適用，但就地冷再生技術(shù)用于高速公路還需進(jìn)行論證與試驗(yàn)路總結(jié)。

當(dāng)改造工程各路段病害差別較大時(shí)，路面設(shè)計(jì)時(shí)將原瀝青路面分成若干路段分別進(jìn)行處理，有的僅需將原瀝青層進(jìn)行修復(fù)即可，有的需要挖除原瀝青層，有的還需要將基層挖除后進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，而就地冷再生工藝一般適應(yīng)路面結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，再生銑刨深度相同的情況。項(xiàng)目的特點(diǎn)決定了不可能采用就地冷再生的工藝。

廠拌熱再生是成熟的技術(shù)，再生得到的瀝青混合料品質(zhì)優(yōu)良，是老路面瀝青混合料再生利用最合適、最經(jīng)濟(jì)的再生方式。但廠拌熱再生回收料使用量有限，間歇式拌和設(shè)備的最高用量一般只能達(dá)到30%，因此，大部分的銑刨料仍然得不到妥善的利用。鑒于此，不可能采用廠拌熱再生的方式。

對于原瀝青路面擬采用廠拌冷再生技術(shù)，廠拌冷再生技術(shù)可采用乳化瀝青或水泥作為再生結(jié)合料。對于乳化瀝青廠拌冷再生用在下面層相關(guān)工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)較少，不宜采用方案。

相比較而言，采用水泥穩(wěn)定冷再生底基層方案有以下特點(diǎn)：

(1) 節(jié)約設(shè)備投資：廠拌冷再生技術(shù)生產(chǎn)過程幾乎無需專用設(shè)備，可以有效解決舊料廢棄和環(huán)境污染問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

(2) 經(jīng)濟(jì)合理：首先，級配的選擇是保證基層質(zhì)量的基礎(chǔ)。冷再生基層方案由于基層再生混合料顆粒級配組成，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于底基層再生混合料顆粒級配要求，回收瀝青骨料需添加更多新骨料才能滿足再生級配要求，因此不可避免需要對集料顆粒組合進(jìn)行多種試配，反復(fù)調(diào)整級配組成，才能確定一組骨架密實(shí)型級配，從而降低工作效率，增加施工難度。水泥穩(wěn)定冷再生底基層方案相比較而言，再生混合料顆粒級配組成要求低，回收瀝青路面材料更加容易滿足級配要求，可以最大限度利用回收舊料，減少調(diào)整過程，從而提高工作效率。

(3) 低碳環(huán)保：廠拌冷再生技術(shù)具有能耗低、污染小、可循環(huán)使用優(yōu)點(diǎn)。

(4) 工程案例：根據(jù)安徽省京臺高速小西沖至方興大道段改擴(kuò)建建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，水泥穩(wěn)定冷再生底基層方案技術(shù)可行，效果顯著。

綜上所述，考慮項(xiàng)目工程特點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能、便于施工、質(zhì)量可靠等多種角度分析，設(shè)計(jì)推薦采用水泥穩(wěn)定冷再生底基層方案。

本設(shè)計(jì)采用廠拌水泥穩(wěn)定冷再生底基層方案，即以水泥為添加劑處治舊瀝青路面材料形成底基層，屬于瀝青路面冷再生的范疇，其原理是以銑刨破碎后的舊瀝青混合料為主體，加入適量的水泥、粗集料和水，經(jīng)拌和、鋪筑、壓實(shí)和養(yǎng)生，形成與水泥穩(wěn)定類半剛性材料類似的底基層材料。

2施工工藝及技術(shù)要求

2.1回收瀝青路面材料(RAP )

(1) 由銑刨機(jī)對所要再生的瀝青混凝土路面全厚度一次銑刨得到冷再生瀝青混合料材料RAP(reclaimed asphalt pavement)，采用運(yùn)輸車直接將銑刨料運(yùn)輸至拌和廠集中堆放[4]。

(2) 為防止在堆放和生產(chǎn)過程中銑刨料發(fā)生結(jié)塊，在銑刨時(shí)適當(dāng)加大水量。

(3) 回收瀝青路面材料(RAP )在回收和存放時(shí)不得混入基層廢料、水泥混凝土廢料、雜物、土等雜質(zhì)。

2.2回收瀝青路面材料(RAP)的預(yù)處理

(1) 使用推土機(jī)、裝載機(jī)等機(jī)具將一個(gè)料堆的回收瀝青路面材料(RAP)充分混合，然后用破碎機(jī)或其他方式進(jìn)行破碎，主要是對37.5 mm以上大顆粒部分進(jìn)行再次破碎，應(yīng)使回收瀝青路面材料(RAP)最大粒徑小于37.5 mm。

(2) 對破碎后的回收瀝青路面材料(RAP)進(jìn)行篩分，設(shè)置10 mm和37.5 mm兩道篩網(wǎng)，將其篩分成10 mm以下細(xì)集料部分和10～37.5 mm粗集料部分兩種規(guī)格的銑刨料。

(3) 經(jīng)過預(yù)處理的回收瀝青路面材料(RAP)，可用裝載機(jī)等將其轉(zhuǎn)運(yùn)到堆料場均勻堆放，轉(zhuǎn)運(yùn)和堆放過程中應(yīng)避免回收瀝青路面材料(RAP)離析。

(4) 回收瀝青路面材料(RAP)應(yīng)避免長時(shí)間的堆放，且堆高一般不超過2 m，料倉中的回收瀝青路面材料(RAP)應(yīng)及時(shí)使用。

(5) 使用回收瀝青路面材料(RAP)時(shí)應(yīng)從料堆的一端開始在全高范圍內(nèi)鏟料。

2.3材料組成設(shè)計(jì)

(1)水泥采用初凝時(shí)間3 h以上和終凝時(shí)間較長(宜在6 h以上)的復(fù)合水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，水泥應(yīng)疏松、干燥，無聚團(tuán)、結(jié)塊、受潮變質(zhì)，水泥強(qiáng)度等級不高于32.5 MPa[2]。水泥劑量3%～5%，現(xiàn)場試驗(yàn)確定。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制水泥用量，在滿足底基層各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)的前提下，盡量減低用量，水泥穩(wěn)定冷再生碎石7 d抗壓強(qiáng)度宜在2.5～3.0 MPa，壓實(shí)度不小于96%[5]。

(2) 添加粗集料應(yīng)用硬質(zhì)巖反擊破軋制，巖石性質(zhì)為玄武巖，碎石中針片狀含量<20%，壓碎值<26%，碎石中不應(yīng)有黏土塊、植物等有害物質(zhì)，最大粒徑不大于37.5mm[5-6]。

(3) 根據(jù)粗細(xì)兩檔銑刨料和新加粗集料的級配確定再生混合料的合成級配，其級配范圍見表1，應(yīng)符合文獻(xiàn)[7]的規(guī)定。

表1　再生混合料的顆粒組成范圍

3施工過程

3.1施工準(zhǔn)備

(1) 下承層的準(zhǔn)備。下承層應(yīng)密實(shí)平整，滿足要求方可進(jìn)入下道工序施工。

(2) 鋪筑試驗(yàn)路段,長度不宜小于200 m。從施工工藝、工程質(zhì)量、施工管理、施工安全等方面驗(yàn)證施工配合比及施工方案和施工工藝的可行性，并為正常施工提供技術(shù)依據(jù)。

3.2拌制

(1) 施工時(shí)采用經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的生產(chǎn)配合比進(jìn)行拌和生產(chǎn)。

(2) 對拌和設(shè)備的要求,廠拌冷再生宜采用專用拌和設(shè)備。

(3) 拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力應(yīng)與攤鋪設(shè)備生產(chǎn)能力匹配。

(4) 拌和時(shí)間應(yīng)適宜，拌和后的冷再生混合料應(yīng)均勻一致，無結(jié)團(tuán)成塊現(xiàn)象。

(5) 拌和生產(chǎn)中，混合料的含水量要略大于最佳含水量0.5%～1%，以補(bǔ)償攤鋪及碾壓過程中的水分損失，高溫作業(yè)時(shí)，早晚與中午的含水量要有區(qū)別，要按溫度變化及時(shí)調(diào)整。

3.3運(yùn)輸

(1) 運(yùn)輸車輛保持干凈清潔，對車廂板均勻噴灑肥皂水溶液。

(2) 運(yùn)輸車輛在裝料過程中前后移動(dòng)，分幾堆裝料，以減少混合料的離析。

(3) 運(yùn)輸車輛數(shù)量滿足拌和與攤鋪需要，并略有富余，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

(4) 運(yùn)輸過程中，運(yùn)料車輛均有篷布覆蓋并扣牢，主要目的是防止混合料在運(yùn)輸過程中水分損失。

(5) 冷再生料應(yīng)在水泥初凝時(shí)間內(nèi)運(yùn)到現(xiàn)場，并攤鋪、碾壓完成，否則作廢料處理。

3.4攤鋪

(1) 攤鋪試驗(yàn)段，以測算再生混合料的松鋪系數(shù)。

(2) 攤鋪時(shí)混合料的含水量高于最佳含水量0.5%～1%。

(3) 在攤鋪前將下承層頂面清除干凈，灑水濕潤。

(4) 在攤鋪機(jī)后面應(yīng)設(shè)專人消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象，特別應(yīng)該鏟除局部粗集料“窩”，并用新拌混合料填補(bǔ)。

3.5壓實(shí)

(1) 采用重型輪胎式振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，機(jī)械組合和碾壓遍數(shù)按試驗(yàn)段確定的方案執(zhí)行，控制碾壓速度不大于2.5 km/h。

(2) 碾壓過程中表面始終保持濕潤，及時(shí)補(bǔ)灑少量水。

(3) 嚴(yán)禁在已完成的或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”和急剎車，以保證再生層表面不受破壞。

(4) 施工中，從加水拌和到碾壓終了的延遲時(shí)間不得超過水泥終凝時(shí)間。

3.6橫向接縫的處理

(1) 用攤鋪機(jī)攤鋪混合料時(shí)，不宜中斷，如因故中斷時(shí)間超過 2 h，應(yīng)設(shè)置橫向接縫，攤鋪機(jī)應(yīng)駛離混合料末端[8-9]。

(2) 人工將末端含水量合適的混合料弄整齊，緊靠混合料放兩根方木，方木的高度應(yīng)與混合料的壓實(shí)厚度相同；整平緊靠方木的混合料。

(3) 方木的另一側(cè)用砂礫或碎石回填約3 m 長，其高度應(yīng)高出方木幾厘米。

(4) 將混合料碾壓密實(shí)。

(5) 在重新開始攤鋪混合料之前，將砂礫或碎石和方木除去，并將下承層頂面清掃干凈。

(6) 攤鋪機(jī)返回到已壓實(shí)層的末端，重新開始攤鋪混合料。

(7) 如攤鋪中斷后，未按上述方法處理橫向接縫，而中斷時(shí)間已超過 2 h，則應(yīng)將攤鋪機(jī)附近及其下面未經(jīng)壓實(shí)的混合料鏟除，并將已碾壓密實(shí)且高程和平整度符合要求的末端挖成與路中心線垂直并垂直向下的斷面，然后再攤鋪新的混合料。

3.7縱向接縫的處理

水泥穩(wěn)定冷再生底基層應(yīng)盡可能避免縱向接縫。如兩幅攤鋪時(shí)，宜采用兩臺攤鋪機(jī)一前一后相隔約 5～10 m同步向前攤鋪混合料，并一起進(jìn)行碾壓。

在不能避免縱向接縫的情況下，縱縫必須垂直相接，嚴(yán)禁斜接，并符合下列規(guī)定：

(1) 在前一幅攤鋪時(shí)，在靠中央的一側(cè)用方木或鋼模板做支撐，方木或鋼模板的高度應(yīng)與穩(wěn)定土層的壓實(shí)厚度相同。

(2) 養(yǎng)生結(jié)束后，在攤鋪另一幅之前，拆除支撐木(或板)。

3.8養(yǎng)生及交通管制

(1) 每一段碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后，應(yīng)立即開始養(yǎng)生。

(2) 水泥穩(wěn)定冷再生底基層在加鋪上層結(jié)構(gòu)前

必須進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不宜少于7 d[10]。

(3) 在養(yǎng)生期間未采用覆蓋措施的，除灑水車外，應(yīng)封閉交通。在養(yǎng)生期間采用覆蓋措施的，不能封閉交通時(shí)，應(yīng)限制重車通行，其他車輛的車速不應(yīng)超過30 km/h。

4結(jié)束語

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，早期建成的大量高速公路已進(jìn)入大中修期，而在道路改擴(kuò)建修期間翻挖、銑刨的瀝青混合料如若直接丟棄，不僅造成環(huán)境污染，對于我國極為匱乏瀝青資源的國家現(xiàn)狀來說也是一種資源浪費(fèi)。

水泥穩(wěn)定冷再生基層技術(shù)的應(yīng)用減少了因開采而造成的生態(tài)破壞,降低對環(huán)境造成的污染, 對保護(hù)環(huán)境具有十分重要的意義。

此外，水泥穩(wěn)定冷再生基層施工時(shí)是一種高效率的施工技術(shù),直接利用舊路面的基層材料，避免了材料運(yùn)輸?shù)戎虚g環(huán)節(jié)，顯著地縮短了施工周期。

利用瀝青路面再生技術(shù)在合理利用廢料、保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，還能節(jié)約資源，降低對瀝青等不可再生資源的消耗，具有明顯的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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[10]JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則[S]．

收稿日期：2016-01-13；修改日期：2016-01-19

作者簡介：章劍青(1963-)，男，江蘇南京人，碩士，江蘇華寧工程咨詢監(jiān)理有限公司高級工程師．

中圖分類號：U416.217

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5781(2016)01-0120-04