探討公路就地冷再生施工工藝

劉小群

任丘市交通運(yùn)輸局公路管理站 河北 任丘 062550

引言

為更好地滿足我國(guó)各地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，應(yīng)加速公路工程建設(shè)及高等公路的翻修、重建力度。眾所周知，公路工程建設(shè)階段施工工藝十分復(fù)雜，為使來(lái)往車(chē)輛運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性得到保障，通常會(huì)對(duì)施工工藝的科學(xué)性、可行性提出更高的要求。既往路面養(yǎng)護(hù)施工階段，常規(guī)瀝青就地再生工藝應(yīng)用過(guò)程十分煩瑣復(fù)雜，耗用成本較高，不符合節(jié)能、環(huán)保的現(xiàn)代化施工要求。而很多工程建設(shè)實(shí)踐證實(shí)[1]，舊瀝青路面就地冷再生技術(shù)有操作過(guò)程簡(jiǎn)單、施工快速、舊瀝青材料利用效率偏高、環(huán)保、耗材量少、工期短暫及綜合效益高等優(yōu)勢(shì)，本文對(duì)本工藝的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)。

1 工程概況

本工程是二級(jí)公路，全長(zhǎng)28.5km，該公路建成在20世紀(jì)80年代被建設(shè)，2001年進(jìn)行局部大修、拓寬整改，改建以后的路面結(jié)構(gòu)是16cm厚二灰碎石基層+5cm厚中粒式瀝青砼+4cm厚細(xì)粒式瀝青。2010年時(shí)，本公路收費(fèi)站被撤銷(xiāo)，車(chē)流量明顯增加，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料，發(fā)現(xiàn)瀝青路面存有縱橫向裂縫、龜裂、坑槽等質(zhì)量病害，對(duì)道路使用安全構(gòu)成一定威脅。

2 處理方案

結(jié)合道路質(zhì)量病害的調(diào)查狀況，結(jié)合不同路段編制相應(yīng)的檢修方案，一共有10.17㎞路段應(yīng)用了瀝青路面就地冷再生技術(shù)，具體處理方案如下：破損處理原瀝青路面、基層，摻入5%水泥，進(jìn)行全深式就地冷再生施工，采用新基層作為再生層，新形成的路面結(jié)構(gòu)如下：4cm AC-13C+5c mAC-16C+20cm全深式就地冷再生。對(duì)于冷再生混合料做出如下要求：7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度2.5～3.0MPa，壓實(shí)度≥95%。

3 就地冷再生技術(shù)原理及特征

3.1 技術(shù)原理

這種施工工藝是在舊路面改造活動(dòng)中，充分應(yīng)用原瀝青路面材料，不進(jìn)行拆除、外運(yùn)等處理，依照設(shè)計(jì)的比例摻拌水泥、石灰、土等添加劑，也可以加入其他類(lèi)型的穩(wěn)定材料，例如乳化或泡沫瀝青等，指派工人就地?cái)嚢?、找平、壓?shí)。通過(guò)應(yīng)用這種工藝技術(shù)是在專(zhuān)業(yè)再生機(jī)械的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)的，其核心為一個(gè)組裝數(shù)個(gè)硬質(zhì)合金鋼刀具的切削轉(zhuǎn)子構(gòu)件。轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)朝上方切削處理路面物料，轉(zhuǎn)子削切的同時(shí)，軟管將再生機(jī)前的水灌車(chē)內(nèi)儲(chǔ)備的水輸送給再生機(jī)，配合機(jī)載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)調(diào)控噴灑過(guò)程[2]。在再生機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)的協(xié)助下能實(shí)現(xiàn)對(duì)噴水量的準(zhǔn)確劑量，拌和罩殼中和切削掉物料能實(shí)現(xiàn)充分混合，便于壓實(shí)后達(dá)到工程建設(shè)所需的最佳含水量。

3.2 特征

3.2.1 連續(xù)攪拌。確保原路材料與穩(wěn)定材料兩者充分拌和。利用微機(jī)系統(tǒng)控制水與其他液態(tài)穩(wěn)定材料，應(yīng)用噴嘴在轉(zhuǎn)子整個(gè)寬度范疇中實(shí)現(xiàn)均勻撒布。

3.2.2 準(zhǔn)確調(diào)控鋪層厚度。在設(shè)計(jì)好作業(yè)深度后，傳感器與控制系統(tǒng)協(xié)同控制轉(zhuǎn)子的切削深度，接觸方式獲得十分準(zhǔn)確的再生鋪層厚度。

3.2.3 家屬施工進(jìn)度。再生機(jī)及其他設(shè)備的生產(chǎn)效率均較高，每天完成的任務(wù)量約5000㎡，和常規(guī)基層施作相比能減少10～15d[3]。

3.2.4 氣候因素形成的影響較小。即便是在不確定的氣候田間下，就地冷再生技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)連續(xù)施工，雨天時(shí)暫停施工，雨天過(guò)厚即可恢復(fù)施工活動(dòng)。

3.2.5 改善交通中斷狀況。由于就地冷再生工藝過(guò)程較簡(jiǎn)單，不會(huì)投入較多的施工機(jī)械設(shè)備，在交通量不大的工況下能實(shí)現(xiàn)半幅施工，半幅開(kāi)放交通。

3.2.6 基層強(qiáng)度相對(duì)較高。因?yàn)檫@種施工工藝應(yīng)用階段顯著增強(qiáng)了基層承重能力，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的配合比，嚴(yán)控施工過(guò)程等，進(jìn)而能使再生層強(qiáng)度抵達(dá)13～15MPa。

4 再生混合料配比與施工計(jì)劃

4.1 混合料配比

原材料以原路瀝青路面舊混合料、再生劑、新集料及水等。

首先，本項(xiàng)目篩分試驗(yàn)舊路混合料級(jí)配構(gòu)成，依照試驗(yàn)結(jié)果可以知道銑刨料級(jí)配符合工程設(shè)計(jì)要求，混合料整體應(yīng)用銑刨料再生施工。其次，本工程選用P.042.5級(jí)普通硅酸鹽緩凝水泥作為再生劑，并結(jié)合既往施工經(jīng)驗(yàn)，確定水泥劑量4.5%，經(jīng)擊實(shí)試驗(yàn)后，獲得最佳含水量、最大干密度分別是8.8%、2.05g/cm-3[4]。結(jié)合以上參數(shù)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)各路段的含水量，有針對(duì)性的調(diào)整冷再生機(jī)的加水量。最后，結(jié)合最佳含水量、干密度等制備試件，于（20±2）℃恒溫條件下持續(xù)養(yǎng)生7d，連續(xù)浸水24h以后進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，最后顯示試件強(qiáng)度3.3MPa，符合工程設(shè)計(jì)要求。

4.2 施工計(jì)劃

4.2.1 正式施工前認(rèn)真做好交通封閉工作，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工放樣。

4.2.2 壓實(shí)設(shè)備。再生機(jī)以后一般會(huì)應(yīng)用3臺(tái)壓路機(jī)去壓實(shí)處理再生物料，具體是先用一臺(tái)重型壓路機(jī)用高幅振動(dòng)壓實(shí)貫穿到再生底部。再生層厚度下2/3實(shí)現(xiàn)均勻壓實(shí)時(shí)，可以配合平地機(jī)進(jìn)行最后的整頓處理，最后用光輪壓路機(jī)采用低幅振動(dòng)模式去壓實(shí)新攤鋪層的上面層。

4.2.3罐車(chē)。要結(jié)合工程的建設(shè)規(guī)模與道路幾何樣態(tài)選擇容量適宜的罐車(chē)。

4.2.4 原路面材料。充分破碎舊路并篩分混合料，若舊路級(jí)配不符合要求時(shí)，可依照設(shè)計(jì)級(jí)配摻拌適量新骨料，如果舊料內(nèi)5cm之上的粒徑含量＜ 30%，需要盡早添加部分級(jí)配的粗骨料，5mm之上的粒徑含量＞80%，要加入部分級(jí)配的細(xì)集料，就會(huì)建設(shè)出具有良好級(jí)配的骨架密實(shí)構(gòu)造，借此方式強(qiáng)化冷再生施工混合料的強(qiáng)度[5]。

合理分析舊路混合料的土質(zhì)，檢測(cè)0.5mm之下細(xì)粒上的塑性指數(shù)，以此為據(jù)確定應(yīng)用哪種添加劑。依照添加劑劑量的差異，基于重型擊實(shí)儀實(shí)驗(yàn)確定混合料的最大干容重與最佳含水量。依照設(shè)計(jì)要求制作試件，養(yǎng)生以后通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，用于確定最佳的外摻劑劑量。

5 就地冷再生施工工藝

5.1 準(zhǔn)備工作

首先，依照工程設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)備好各種施工材料，把集料堆放在干凈、干燥、排水狀態(tài)良好的場(chǎng)區(qū)內(nèi)，規(guī)格不同的集料要做到分類(lèi)堆放。其次，清理掉原路上存在的雜物，結(jié)合再生層厚度、寬度、干密度等指標(biāo)測(cè)算出單位面積新集料用量，均勻撒布。試驗(yàn)路段設(shè)定成100m，通過(guò)試驗(yàn)路的鋪筑施工情況，確定了施工工藝、質(zhì)控、施工管理等內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)設(shè)計(jì)成2.3m。

5.2 再生作業(yè)

首先，在施工起點(diǎn)位置首尾銜接所需的各種施工機(jī)具，銜接相應(yīng)管路，水罐車(chē)、冷再生機(jī)等是常用的就地冷再生設(shè)備。其次，開(kāi)啟再生機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)行1～1.5h的預(yù)熱，依照試驗(yàn)段設(shè)計(jì)的再生深度銑刨、攪拌舊路面15cm二灰碎石。再生機(jī)組一定要緩慢、均勻、連貫的進(jìn)行再生施作，再生施工速度5～6m/min。再生機(jī)攪拌階段，要指派專(zhuān)人隨機(jī)挖坑檢測(cè)攪拌深度，確保拌制深度符合工程設(shè)計(jì)要求。再者，單幅再生到一個(gè)作業(yè)標(biāo)段（100m）終點(diǎn)后，把再生機(jī)與罐車(chē)等均運(yùn)輸至施工起始點(diǎn)，開(kāi)展第二幅施工活動(dòng)，直至全幅作業(yè)面的再生施工任務(wù)結(jié)束。最后，縱向接縫處要避開(kāi)了快、慢車(chē)道上車(chē)輛運(yùn)行的輪跡。縱向接縫位置兩個(gè)相毗鄰的作業(yè)面之間的重疊量≥100mm；兩個(gè)施工段的橫向接縫重疊拌和以2.0m為宜，重疊位置補(bǔ)撒適量的水泥。本工程的兩個(gè)作業(yè)路段銜接位置、縱向接縫都應(yīng)用了搭接拌制的方法處理，前一段與施工一側(cè)拌制后分別預(yù)留5～8cm、10～20cm，添加適量水泥重新攪拌并和后一段和另一側(cè)同時(shí)碾壓[6]。

5.3 碾壓與修整

在確認(rèn)混合料攤鋪均勻以后，即刻使用輪胎壓路機(jī)于壓實(shí)處理后的路面上快速進(jìn)行1遍碾壓，這是提升路面平整度的可行方法之一[6]。在混合料碾壓施作整體結(jié)束后，再配合使用壓路機(jī)初步修整路面。如果是在修整直線路段時(shí)，需要由道路的兩個(gè)側(cè)邊朝向中央處進(jìn)行碾壓、整頓；若面對(duì)的是彎曲路段，則需要由中央朝向兩端壓平。修整工序可以屢次操作，直至路面壓實(shí)度、平整度符合設(shè)計(jì)要求。整形處理階段，嚴(yán)禁路面上有任何車(chē)輛通行。應(yīng)結(jié)合道路現(xiàn)狀及氣候因素合理編制碾壓施工方案，且碾壓路段的不同位置要盡量維持統(tǒng)一，特殊工況下要對(duì)路面兩側(cè)連續(xù)碾壓2～3遍。當(dāng)經(jīng)檢測(cè)路面的含水量抵達(dá)最佳狀態(tài)時(shí)，需要應(yīng)用輕型與重型壓路機(jī)交替進(jìn)行壓實(shí)施工。碾壓作業(yè)時(shí)，若出現(xiàn)凸起、松散等質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，則要指派工人翻開(kāi)相應(yīng)路段，隨后規(guī)范的進(jìn)行二次攤鋪與碾壓操作，并配合使用其他方法以防發(fā)生二次破壞問(wèn)題，進(jìn)而使工程建設(shè)質(zhì)量得到更大保障。

5.4 養(yǎng)生

公路路面冷再生碾壓結(jié)束后，要進(jìn)入到＞7d的養(yǎng)生期，在以上過(guò)程中施工方要選擇規(guī)格、型號(hào)適宜的潮濕布料覆蓋路面，定時(shí)灑水，確保路面在養(yǎng)生整個(gè)過(guò)程均能維持良好的濕潤(rùn)狀態(tài)，上層路面正式開(kāi)工前也要配合使用防護(hù)措施，嚴(yán)禁暴曬。安排灑水車(chē)定時(shí)灑水，且要封鎖道路，嚴(yán)禁測(cè)量駛?cè)隱7]。瀝青路面對(duì)氣候溫度表現(xiàn)出較高的敏感性，故而冷再生施工時(shí)所用混合料對(duì)環(huán)境條件也較敏感。若在高溫條件下施工作業(yè)，則很難確保冷再生機(jī)破碎路面時(shí)取得良好效果，但氣溫偏低則會(huì)影響水泥的水化效果，進(jìn)而降低工程建設(shè)質(zhì)量，故而要選擇適宜的季節(jié)與氣候條件下施工，并做好瀝青路面的養(yǎng)護(hù)管理工作。

5.5 加強(qiáng)項(xiàng)目的安全管理

施工安全直接影響施工項(xiàng)目的成本，這樣方能確?，F(xiàn)場(chǎng)工人及機(jī)械設(shè)備安全，以上是公路路面施工現(xiàn)場(chǎng)管理的重要內(nèi)容。項(xiàng)目部要主動(dòng)確立安全即效益的工作觀念，主動(dòng)防控與避免可能發(fā)生的安全事故，實(shí)時(shí)監(jiān)控事故多發(fā)區(qū)安全事故的發(fā)生情況，力爭(zhēng)將工程事故發(fā)生率降到最低[8]。推行獎(jiǎng)懲機(jī)制，督導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工人確立質(zhì)量安全意識(shí)，從源頭上解除安全隱患。做好施工安全管理工作，有益于減少冷再生施工成本，協(xié)助施工方創(chuàng)造更多的效益。

6 結(jié)束語(yǔ)

近些年中，我國(guó)道路養(yǎng)護(hù)事業(yè)持續(xù)發(fā)展，更多精細(xì)化施工標(biāo)準(zhǔn)與新理念融合至水泥冷再生施工活動(dòng)中，這就要求施工方應(yīng)綜合多方面因素，制定個(gè)科學(xué)、合理的就地冷再生施工方案，加強(qiáng)各工序規(guī)范化指導(dǎo)及質(zhì)控，在確保工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，減少資源用量，更好的落實(shí)節(jié)能、環(huán)保理念，實(shí)現(xiàn)文明、高效率施工。