舊瀝青路面冷再生技術(shù)在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究

任海鳴

（河北省滄州市公路事業(yè)發(fā)展中心農(nóng)村公路部，河北滄州 061001）

1 引言

城鄉(xiāng)一體化的不斷推進(jìn)，擴(kuò)大了農(nóng)村公路建設(shè)的規(guī)模，同時(shí)增加了公路建設(shè)數(shù)量，作為能夠建立各地區(qū)有效聯(lián)系、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工程，公路工程的建設(shè)質(zhì)量以及運(yùn)行效益已成為建設(shè)行業(yè)重點(diǎn)思考的內(nèi)容。但當(dāng)前，受自然環(huán)境、公路原材料質(zhì)量不合格等因素的影響，一些農(nóng)村公路出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的沉陷、裂縫等問題，不利于通行安全。對(duì)此，需注重冷再生技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行刨銑、整平處理，優(yōu)化材料配比，賦予舊路面再生價(jià)值，以此強(qiáng)化農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)效果。與此同時(shí)，該技術(shù)具備施工便捷、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、再生路面性能良好等優(yōu)勢(shì)，是加快公路養(yǎng)護(hù)速率、提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量與工程綜合效益的重要保障。

2 農(nóng)村舊瀝青路面冷再生養(yǎng)護(hù)方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 冷再生方法選擇

設(shè)計(jì)路面冷再生養(yǎng)護(hù)方案時(shí)，需始終圍繞路面病害、運(yùn)行周期、原路面結(jié)構(gòu)等要素進(jìn)行，并勘測(cè)路面運(yùn)行數(shù)據(jù)，以此判斷原路面的整體性能。我國(guó)瀝青路面可細(xì)分多個(gè)等級(jí)，其中，半剛性基層上鋪厚約7 cm的單層瀝青混凝土屬低等級(jí)路面結(jié)構(gòu)，可基本滿足農(nóng)村公路車輛荷載小、車流量低的交通需要。因此，在對(duì)其進(jìn)行冷再生技術(shù)處理時(shí)，通?？刂婆f瀝青路面厚度約4 cm，再將無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土作為基層土進(jìn)行鋪筑，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村公路工程的有效養(yǎng)護(hù)。

2.2 原材料性能分析

舊瀝青路面長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，會(huì)受自然環(huán)境、車輛荷載的影響，導(dǎo)致路面材料綜合性能大幅削弱，瀝青老化嚴(yán)重，且硬度顯著上升，還會(huì)增大粗骨料破碎風(fēng)險(xiǎn)改變骨料級(jí)配。這就需要在使用冷再生技術(shù)養(yǎng)護(hù)路面前，深入調(diào)查舊瀝青路面原材料的性能，以保證再生穩(wěn)定劑用量以及骨料級(jí)配的合理性。

冷再生養(yǎng)護(hù)期間，很多養(yǎng)護(hù)人員同時(shí)刨銑基層與面層，但這一方法不利于原有路面級(jí)配的維持，對(duì)此，需試驗(yàn)研究原材料級(jí)配。表1為某農(nóng)村公路工程舊瀝青路面材料刨銑后的篩分結(jié)構(gòu)，原路面瀝青面層厚度為4 cm，材料為石灰穩(wěn)定砂礫土。

表1 舊瀝青路面材料篩分結(jié)構(gòu)表

通過表1數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，刨銑得到的舊料級(jí)配較細(xì)，與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不相符，但隨著我國(guó)公路基層工程有關(guān)文件的不斷完善，提出對(duì)二級(jí)以下路面級(jí)配的允許范圍，也因此，該公路的舊料可達(dá)到規(guī)范要求，最終決定不新添骨料直接執(zhí)行冷再生作業(yè)[1]。

JTG/T F20—2015《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》中明確規(guī)定，公路路混合料中的水泥需超過4%。最佳的水泥劑量配合比為5%、7%、9%、11%、13%，只有做到清水混合量、水泥用量的合理把控，才可提高公路基層強(qiáng)度并保證公路穩(wěn)定運(yùn)行。各水泥劑量下再生混合料7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)量值見表2。

表2 水泥劑量與7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)

表2數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)水泥劑量逐漸增多時(shí)，公路路面的抗壓強(qiáng)度也呈上升趨勢(shì)，且水泥劑量為5%時(shí)，可保證公路整體性能達(dá)到運(yùn)行要求，但如果水泥劑量超過11%，雖然無側(cè)限抗壓強(qiáng)度較大，但極易造成路面溫縮裂縫，甚至?xí)魅趼访婵蛊谛阅堋Ｒ虼?，這一要素也是公路再生養(yǎng)護(hù)時(shí)需重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

3 農(nóng)村舊瀝青路面養(yǎng)護(hù)中冷再生技術(shù)應(yīng)用

3.1 工程概況

農(nóng)村某公路全線長(zhǎng)6.5 km，現(xiàn)挑選某區(qū)段作為養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)段，運(yùn)用冷再生技術(shù)，運(yùn)行多年后，該路段仍維持良好運(yùn)行狀態(tài)，且沒有病害發(fā)生，基于這一優(yōu)勢(shì)，將該技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用在公路全線養(yǎng)護(hù)中。作業(yè)時(shí)，摻入5.5%的再生混合料，養(yǎng)護(hù)路段運(yùn)行7 d后的整體強(qiáng)度可達(dá)6.2 MPa，與此同時(shí)，又加入適量穩(wěn)定劑，增加該路段抗壓強(qiáng)度至7.3 MPa，綜合運(yùn)營(yíng)效益良好。冷再生技術(shù)運(yùn)行原理如圖1所示。

圖1 冷再生技術(shù)操作原理

3.2 舊路面清掃

瀝青路面清掃前，需依據(jù)安全管理標(biāo)準(zhǔn)與農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)具體需要，封閉試驗(yàn)段交通，并在進(jìn)出口外50 m位置布設(shè)道路指示牌、安全導(dǎo)向、限速標(biāo)識(shí)等醒目標(biāo)志，以保證養(yǎng)護(hù)作業(yè)安全、秩序執(zhí)行。安排現(xiàn)場(chǎng)人員細(xì)致清掃原路面，避免路面鋪筑時(shí)，有其他雜物混入混合料中，使冷再生基層養(yǎng)護(hù)效果受到影響。

3.3 放樣與材料準(zhǔn)備

將公路養(yǎng)護(hù)方案中給出的混合料使用量作為基準(zhǔn)，確定待養(yǎng)護(hù)路段混合料攤鋪厚度，再依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布設(shè)路面中線、施工寬度控制線以及邊緣控制線。做好前期準(zhǔn)備工作后，需組織舊路面刨銑施工?？碧脚f瀝青路面能夠發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)段的路基沉降嚴(yán)重且有網(wǎng)裂，因此，需依據(jù)公路養(yǎng)護(hù)時(shí)的再生深度開展刨銑施工，并做好施工期間的瀝青材料堆放、處理工作。完成舊路面施工后，立即安排施工人員攤鋪混合料，在此期間，還需摻入適量骨料，為路面平整施工效果提供保障，還可從根本上改良再生混合料級(jí)配，從而起到增加路面路基厚度的作用，解決路基塌陷問題[2]。

3.4 試驗(yàn)段鋪筑

公路養(yǎng)護(hù)工程的再生施工試驗(yàn)段長(zhǎng)度為350 m，技術(shù)應(yīng)用前，要求工作人員了解、掌握路面材料施工技術(shù)特性，具體內(nèi)容如下：舊瀝青路面材料膨脹系數(shù)、新材料鋪筑混合料調(diào)整系數(shù)、再生混合料級(jí)配。

結(jié)合施工實(shí)際，最后決定以事先設(shè)計(jì)的混合料配合比以及刨銑厚度確定單位面積材料用量，運(yùn)用石灰人工布料網(wǎng)格法，參照前期給出的水泥劑量數(shù)值鋪筑水泥，并依托再生寬度對(duì)網(wǎng)格尺寸進(jìn)行標(biāo)記。乳化瀝青也需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)計(jì)量鋪筑。作業(yè)期間，應(yīng)將再生機(jī)行進(jìn)速度控制在約7 m/min，刨銑深度不得超過18 cm。清水摻入量在再生混合料中占比6%，對(duì)于損毀嚴(yán)重的部位，應(yīng)適當(dāng)放慢設(shè)備運(yùn)行速度，并加快刨銑轉(zhuǎn)子速度。

3.5 再生路面整平壓實(shí)

完成混合料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)后，運(yùn)行15 t輕型壓路機(jī)開展初壓施工，碾壓次數(shù)不少于2次，以靜壓的方式為主，增強(qiáng)路面基層混合料整體穩(wěn)定性。調(diào)整再生層縱向坡度時(shí)，需始終參照有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，瀝青路面再生層初壓結(jié)束后，立即安排作業(yè)人員運(yùn)行平地機(jī)開展整形施工，以此提高再生層平整度。在此期間，還需由專業(yè)人員處理設(shè)備作業(yè)時(shí)留下的車輪痕跡，當(dāng)再生層縱橫水平坡度滿足養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)后便可停止施工。

3.6 再生路面測(cè)量復(fù)壓

以設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)，全面、細(xì)致地測(cè)量再生基層控制點(diǎn)標(biāo)高與基礎(chǔ)縱橫向坡度，平地機(jī)作業(yè)期間，還需結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)適時(shí)、適當(dāng)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量信息的動(dòng)態(tài)反饋。測(cè)量作業(yè)完成后，需靜置一段時(shí)間，當(dāng)乳化瀝青發(fā)生明顯變化，再生層混合料由褐色變?yōu)楹谏?，便可組織養(yǎng)護(hù)人員開展復(fù)壓施工。作業(yè)設(shè)備為25 t膠輪壓路機(jī)，行駛速度約2 km/h，碾壓次數(shù)根據(jù)路面施工整體效果進(jìn)行確定，比如，較厚區(qū)域可反復(fù)碾壓8次左右，其余路面復(fù)壓5~6次。對(duì)于邊緣位置，應(yīng)改用小噸位鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)壓處理，確保細(xì)料被盡數(shù)壓到基層外表，賦予公路路面更高的防水性能[3]。

3.7 再生路面養(yǎng)護(hù)

為強(qiáng)化再生路段整體養(yǎng)護(hù)效果，發(fā)揮冷再生技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，本工程在技術(shù)養(yǎng)護(hù)時(shí)，嚴(yán)格把控車輛進(jìn)出，不允許非作業(yè)車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，避免影響施工效率，還可防范養(yǎng)護(hù)路面被破壞。再生公路養(yǎng)護(hù)工程施工于春季，天氣環(huán)境以及氣候條件良好，可大幅縮短再生基層養(yǎng)護(hù)周期，具體天數(shù)需根據(jù)再生層中混合料的實(shí)際含水量確定，最終養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)為5 d。當(dāng)檢測(cè)到層面的含水量低于3%時(shí)，便可告知現(xiàn)場(chǎng)人員在路面上層結(jié)構(gòu)層執(zhí)行鋪筑作業(yè)。

4 再生瀝青路面路用性能檢測(cè)與評(píng)價(jià)

4.1 性能檢測(cè)

養(yǎng)護(hù)施工結(jié)束后，檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)段瀝青路面下面層AC-251的現(xiàn)場(chǎng)空隙率，為舊料再生效果精準(zhǔn)評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)參考。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)共計(jì)250組，空隙率平均值為5.15%，均方差為1.52%，其中，不在均值范圍內(nèi)（2.65%~7.66%）的數(shù)據(jù)僅有11組，1組空隙率小于2.5%，其余10組下面層空隙率大于8%。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果能夠看出，雖然公路養(yǎng)護(hù)期間有舊料的存在，但不會(huì)受舊料離散性的影響而出現(xiàn)離析問題，因此，再生瀝青路面的使用性能以及技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)均滿足公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 性能評(píng)價(jià)

對(duì)各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合分析與評(píng)估，確定最適宜的再生混合料用量：水泥含量5%、清水用量2.8%、乳化瀝青含量OEC為4%，以此為依據(jù)，運(yùn)用凍裂劈裂試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)對(duì)混合料的路用性能進(jìn)行評(píng)估。試驗(yàn)結(jié)果如下：再生層的凍融劈裂強(qiáng)度為74.5%，動(dòng)穩(wěn)定度2 951次/mm，總變形量2.738 mm，評(píng)估數(shù)據(jù)能夠說明再生混合料有著極強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性與抗凍融性能。

落錘式彎沉儀檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，再生路面的結(jié)構(gòu)承載力較高，且模量值大，試驗(yàn)段的路面沒有裂縫產(chǎn)生，只有深度不超過3 mm的輕微車轍，養(yǎng)護(hù)前后公路路面性能對(duì)比見表3。

表3 再生前后路面運(yùn)行調(diào)查結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

將冷再生技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)村舊瀝青公路路面養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，可獲得理想的養(yǎng)護(hù)效果，還能提高公路養(yǎng)護(hù)效率、節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本，并從真正意義上降低廢舊材料對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的破壞與污染，實(shí)現(xiàn)公路工程生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益全面提升。但要使冷再生技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值得到充分發(fā)揮，需要明確技術(shù)操作規(guī)范與要點(diǎn)，加大對(duì)技術(shù)應(yīng)用流程的管控，做好舊公路路面刨銑、修整工作，合理配置再生材料并摻入適量穩(wěn)定劑執(zhí)行鋪筑施工，以此滿足公路基層在性能方面的需求，再根據(jù)實(shí)際測(cè)量值對(duì)路面進(jìn)行復(fù)壓，注重處理路段養(yǎng)護(hù)工作的落實(shí)，以保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。