舊瀝青路面就地冷再生水泥穩(wěn)定基層施工技術(shù)探討
2016-05-23
1．前言
隨著公路交通的快速發(fā)展，新建公路的比重逐年減少，改建、大修工程比例不斷擴(kuò)大。采用傳統(tǒng)方式改造大修瀝青路面，會(huì)因?yàn)闉r青和砂石材料的使用破壞周圍環(huán)境，而且因?yàn)榇罅織壊耆菀自斐森h(huán)境污染。如果采用冷再生技術(shù)，將瀝青面層和基層舊料加以再生利用，不僅可以節(jié)約大量的筑路材料，還有利于節(jié)約能源，不產(chǎn)生廢碴，避免環(huán)境污染，降低工程造價(jià)。特別是就地冷再生，不僅施工時(shí)間短，而且避免了大量材料的運(yùn)輸，進(jìn)一步降低了工程造價(jià)。
就地冷再生技術(shù)是將需要改建或大修的舊路面，在常溫情況下，原地加入適量的穩(wěn)定劑，經(jīng)過就地翻挖、破碎、拌合，形成具有一定路用性能的再生混合料，并就地平整碾壓成路面基層或底基層的整套工藝技術(shù)。水泥穩(wěn)定基層就地冷再生是在原損壞的瀝青路面上鋪一層一定厚度的水泥，并通過再生機(jī)加水使其在最佳含水量狀態(tài)下翻挖、拌和形成再生混合料，通過整形、碾壓、養(yǎng)生形成符合設(shè)計(jì)要求的道路基層的過程。
水穩(wěn)基層就地冷再生的適用范圍如下：
1）原瀝青路面面層厚度不大于7cm，面層厚度大于7cm 宜在水泥穩(wěn)定就地冷再生基層和泡沫瀝青穩(wěn)定就地冷再生面層兩個(gè)方案之間進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定，比如等級(jí)高的路面和高速公路路面。
2）在預(yù)估的再生深度范圍內(nèi)，不存在過多超粒徑顆粒（最大粒徑超過10cm的砂礫或鐵渣等），否則會(huì)對(duì)銑刨轉(zhuǎn)子造成損害；
3）再生前路面損壞是僅限于路面面層，如果屬于路面深層結(jié)構(gòu)問題，病害較多，變形嚴(yán)重，再生后的基層厚度不足以處理破壞深度，造成再生層以下的承載層強(qiáng)度不足的不適于冷再生；
4）舊路結(jié)構(gòu)層總厚度（面層、基層及墊層之和）小于25cm，或者25cm內(nèi)含有泥結(jié)碎石等破壞水泥膠結(jié)強(qiáng)度的不適于冷再生。
5）標(biāo)高在一定程度內(nèi)不受限制的路面工程。如果凈空受到限制，或者與周圍環(huán)境有高度限制的路面不適于冷再生。
6）風(fēng)大的天氣條件不適于冷再生施工，因?yàn)轱L(fēng)會(huì)把水泥吹得滿天飛。冬季施工條件下因?yàn)楫a(chǎn)生冰凍，會(huì)造成再生基層強(qiáng)度不足，不適于水泥冷再生施工。
2．施工工藝流程
材料設(shè)備準(zhǔn)備——技術(shù)準(zhǔn)備——現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備——再生施工——養(yǎng)護(hù)
3．施工方法
3.1材料、設(shè)備準(zhǔn)備
1）材料
材料指水泥、水、處理原路面平整度需要的級(jí)配碎石。
水泥：采用緩凝PC32.5型號(hào)的水泥，最短初凝時(shí)間應(yīng)大于3小時(shí)，最短終凝時(shí)間應(yīng)大于6小時(shí)，以利于就地再生施工時(shí)，分段整形碾壓工序完成。
水：采用城市飲用自來水或者農(nóng)村飲用井水。
級(jí)配碎石：通過現(xiàn)場(chǎng)取樣篩分找出原路面結(jié)構(gòu)混合料的級(jí)配，當(dāng)路面出現(xiàn)較大的坑或者產(chǎn)生病害需要挖除留下坑時(shí)，先人工配制同樣級(jí)配的材料找平。
2）設(shè)備
最主要的設(shè)備是冷再生機(jī)，冷再生機(jī)市面上流行的有以下幾種，但從性價(jià)比比較，在工地主要以選河北生產(chǎn)的維特根WR2500S(或SK)和江蘇生產(chǎn)的奧雷科技WR2400兩種型號(hào)的冷再生機(jī)為主。
序號(hào) 機(jī) 型 最大銑拌寬度（mm） 轉(zhuǎn)子半徑（深度）（mm）
1 卡特彼勒RM500冷再生機(jī)（美國） 2438 406
2 卡特彼勒RM300冷再生機(jī)（美國） 2438 457
3 維特根WR2500SK冷再生機(jī)（河北） 2438 500
4 維特根WR2500S（河北） 2438 500
5 辛美來亞WR2400冷再生機(jī)（廣東） 2400 500
6 奧雷科技WR2400（江蘇） 2400 400
7 奧雷科技WR2100（江蘇） 2100 400
另外，在工藝過程中還需使用以下配套設(shè)備：
凸塊式自行振動(dòng)壓路機(jī)：噸位必須達(dá)到25噸以上，自帶激振，主要用來初壓，主要作用是深層壓實(shí)，即保證再生層下部2/3部分的壓實(shí)度。
振動(dòng)壓路機(jī)：噸位達(dá)到25噸以上，用來復(fù)壓。
輪胎壓路機(jī)：主要用來穩(wěn)壓，防止表面起皮和松散。
雙光輪壓路機(jī)：最后用來終壓和表面刨光。
平地機(jī)：功能是表面平整，比如凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)碾壓過后平整，終壓過后刨光碾壓前的平整等。
水車：主要是配合再生機(jī)摻水，成型后養(yǎng)護(hù)灑水等。
3.2技術(shù)準(zhǔn)備
1）混合料配合比試驗(yàn)
試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)取樣，做篩分試驗(yàn)、再生料配合比試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)。取樣點(diǎn)每個(gè)設(shè)計(jì)均勻段必須達(dá)到三個(gè)以上，取樣深度必須不低于再生層厚度才可代表再生混合料。通過試驗(yàn)獲取原路面混合料的級(jí)配，配制再生料的配合比，計(jì)算水泥摻量、混合料最佳含水量、現(xiàn)場(chǎng)需添加的用水量等指標(biāo)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。
2）施工方案
制定施工方案，對(duì)操作人員和管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，主要是為了大家在工藝中的協(xié)調(diào)作業(yè)能力。因?yàn)樗嗟某跄龝r(shí)間是一定的，在初凝前必須保證碾壓、整形完成，但為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，施工作業(yè)區(qū)域又想盡可能大，這就有個(gè)平衡點(diǎn)的問題，操作越熟煉、同樣時(shí)間內(nèi)的作業(yè)范圍就越大。因此必須靠全體作業(yè)人員熟悉技術(shù)方案，互相配合達(dá)到最佳狀態(tài)，才能盡可能減少冗余時(shí)間，發(fā)揮最大功效。
3.3現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備
1）施工測(cè)量
現(xiàn)場(chǎng)用油漆作方格角點(diǎn)標(biāo)示，然后進(jìn)行高程測(cè)量，方格長(zhǎng)度一般為5米，寬度一般為一個(gè)車道寬，也可以根據(jù)摻幾袋水泥的面積劃分方格。獲取現(xiàn)場(chǎng)的第一手控制資料。
2）場(chǎng)地清理和圍護(hù)
施工前，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)雜物、臨時(shí)障礙物要進(jìn)行清理，對(duì)原路的翻漿、車轍、沉陷、波浪、坑槽等病害進(jìn)行處理，以保持原路的基本平整。注意對(duì)現(xiàn)場(chǎng)周邊的圍護(hù)，防止人員和車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。分段施工時(shí)，一般是圍一段施工一段，以達(dá)到盡可能少影響當(dāng)?shù)亟煌ǖ哪康摹?
3）試驗(yàn)段施工
找一塊200米左右的施工段做為試驗(yàn)路段，進(jìn)行一次實(shí)際的模擬試驗(yàn)，主要目的是：檢驗(yàn)再生后的材料與試驗(yàn)室配合比試驗(yàn)參數(shù)的符合程度；確定再生機(jī)的行進(jìn)速度和轉(zhuǎn)子速度；確定壓實(shí)工藝，通過1～3個(gè)路段的壓實(shí)工藝選出最經(jīng)濟(jì)合理的壓實(shí)工藝；檢驗(yàn)施工方案和人員組織的適應(yīng)性。
3.4再生施工
1）設(shè)備使用性能檢測(cè)
使用推桿連接再生機(jī)組，并連接所有與再生機(jī)相連的管道。
檢查再生機(jī)操作員是否已經(jīng)將所有與穩(wěn)定劑添加量以及加水量有關(guān)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。
排除系統(tǒng)中所有空氣并確保所有閥門均處于全開度位置。
對(duì)工藝過程中需使用的其它機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面檢查。
2）現(xiàn)場(chǎng)基底找平
根據(jù)測(cè)量的標(biāo)高情況，現(xiàn)場(chǎng)個(gè)別坑槽要用試驗(yàn)室取樣配制的級(jí)配碎石先補(bǔ)平，補(bǔ)平時(shí)采用人工找補(bǔ)。
3）水泥鋪攤
水泥采用袋裝水泥，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)畫的方格人工分發(fā)。然后人工解包，人工耙平。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)采用人工作業(yè)，水泥劑量要在試驗(yàn)室配合比數(shù)據(jù)上增大1%的添加量。
水泥用量計(jì)算公式：水泥用量(kg／m2)=壓實(shí)厚度(m)×最大干容重(kg/ m3)×壓實(shí)度(%)×水泥劑量(%)
實(shí)際施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)配合施工人員一般分為劃線組及布灰組。其中畫線組共4人，負(fù)責(zé)人1名，工人3名，負(fù)責(zé)布灰前劃方格網(wǎng)，并劃分幅線；布灰組共11人。其中負(fù)責(zé)人1名，工人10名，負(fù)責(zé)裝運(yùn)水泥、布灰攤平、且分布均勻。人員數(shù)量可以根據(jù)施工工作量的大小調(diào)整。
4）再生機(jī)銑刨拌合
WR2500S通過操作臺(tái)電腦的8個(gè)開關(guān)控制16個(gè)噴頭，拌和時(shí)重疊部分噴頭處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)不再加水。摻水量根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)和機(jī)械噴射速度進(jìn)行控制，以確?；旌狭线_(dá)到最佳含水量?，F(xiàn)場(chǎng)冷再生機(jī)拌和過程中，質(zhì)檢組隨時(shí)檢測(cè)拌和的均勻性、含水量、水泥劑量及厚度，保證拌和深度不小于設(shè)計(jì)厚度。
5）收邊
再生機(jī)后邊安排4～5人工按照設(shè)計(jì)寬度進(jìn)行收邊，將多余部分鏟除，清理混合料中雜質(zhì)以及每刀起始位置的余料，以防止影響接縫、平整度和再生料的密實(shí)性，要求表面平整密實(shí)、無松散，邊部要求線形順直。
6）碾壓、平整、碾壓
碾壓分為初壓、復(fù)壓、終壓。
初壓：根據(jù)試驗(yàn)段確定的碾壓遍數(shù)，采用凸塊式自行振動(dòng)碾強(qiáng)振三遍，行進(jìn)速度不超過2km/h。初壓時(shí)，注意從橫坡低處往高處碾壓。
平整：凸塊碾強(qiáng)振三遍后采用平地機(jī)進(jìn)行整平，人工配合平地機(jī)修整邊角。平地機(jī)整平施工時(shí)，先依據(jù)原路橫坡初平，技術(shù)人員用水準(zhǔn)儀和3米直尺復(fù)核結(jié)果，然后進(jìn)行精平。施工接茬處平地機(jī)整平時(shí)刀口要比原路面高出0.5cm～1cm，以保證終壓后接茬處的平整度。
復(fù)壓：用振動(dòng)壓路機(jī)以行進(jìn)速度2km/h靜壓一遍，然后強(qiáng)振三遍。
終壓：用輪胎壓路機(jī)以行進(jìn)速度3km/h穩(wěn)壓五遍。
刨光：用雙光輪壓路機(jī)靜壓1～2遍，直到基層表面收光為止。
6）接縫和調(diào)頭處處理
兩工作段的銜接處應(yīng)搭接拌和。停機(jī)時(shí)間超過水泥初凝時(shí)間、再生機(jī)再次施工時(shí)，必須將再生機(jī)后退至再生路段1～2m的距離內(nèi)，重新撒布水泥拌和，并與新的施工段落—并碾壓。同時(shí)，冷再生施工一般不留縱向接縫，一定要留時(shí)不應(yīng)斜接，接縫應(yīng)密實(shí)，并采用搭接拌和，縱接縫處搭10～20cm加水泥重新拌和并與新的施工段落一并碾壓成型。
如機(jī)械必須在已經(jīng)碾壓成型水泥穩(wěn)定就地冷再生層上調(diào)頭，應(yīng)采取隔離保護(hù)措施。一般可在調(diào)頭段上鋪一張彩條塑料布或油氈，然后再鋪上10cm厚左右的土或砂，調(diào)頭時(shí)盡量勻速、不急剎。
3.5養(yǎng)護(hù)
養(yǎng)生采用透水土工布覆蓋（養(yǎng)護(hù)完后清理干凈）灑水車灑水保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間保證在7天以上，7天以后方可開放交通。
在養(yǎng)生期間應(yīng)進(jìn)行交通管制，除灑水車外的任何車輛禁止通行，并禁止水車在已碾壓成形的基層上調(diào)頭和急剎車，如必須進(jìn)行，應(yīng)采取保護(hù)措施。如果沒法阻斷交通，要嚴(yán)禁重車通行，且對(duì)通過車輛限速30公里以下。
養(yǎng)生期內(nèi)如出現(xiàn)病害要及時(shí)挖補(bǔ)、修整到標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)禁采用薄層“貼補(bǔ)”的方法處理。
4．質(zhì)量控制
1）質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)參照下表
項(xiàng)次 檢查項(xiàng)目 規(guī)定值或允許偏差 檢查方法 頻率
1 新加料攤鋪厚度(mm) ±5mm 尺量 每車料測(cè)5點(diǎn)
2 水泥撒布量(m2) 符合設(shè)計(jì)要求 尺量 每200m每車道測(cè)5點(diǎn)
3 再生機(jī)行進(jìn)速度與轉(zhuǎn)子速度(m/min) 以試驗(yàn)段結(jié)果為準(zhǔn)適當(dāng)調(diào)整 從儀表讀取 每200m每車道一次
4 再生深度(cm) ±1 開挖（或以鋼纖刺入）、尺量 下刀、收刀兩側(cè)；每200m每車道開挖一點(diǎn)；每50m每車道尺量一點(diǎn)
5 再生混合料級(jí)配 符合設(shè)計(jì)要求 不加水泥銑刨烘干后篩分 每2000m2一次
6 水泥劑量 不小于設(shè)計(jì)值-1.0% 滴定法或用直讀式測(cè)鈣儀試驗(yàn) 每20002一次，至少6個(gè)樣品
7 含水量 比設(shè)計(jì)大1~2% 隨時(shí)觀察，異常時(shí)隨時(shí)試驗(yàn) ——
8 拌和均勻性 無灰條、灰團(tuán)、色澤均勻，無離析 隨時(shí)觀察 ——
2）質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)參照下表
項(xiàng)次 檢查項(xiàng)目 規(guī)定值或允許偏差 檢查方法 頻率
1 壓實(shí)度（%） 代表值 97 規(guī)范方法 每200m每車道2處
極值 93
2 平整度（mm） 12 3m直尺 每200m測(cè)2處×10尺
3 縱斷高程(mm) +5，-15 水準(zhǔn)儀 每200m測(cè)4個(gè)斷面
4 寬度(mm) 符合設(shè)計(jì)要求 尺量 每200m測(cè)4個(gè)斷面
5 厚度(mm) 代表值 -10 規(guī)范方法 每200m每車道1點(diǎn)
合格值 -20
6 橫坡(%) ±0.5 水準(zhǔn)儀 每200m測(cè)4個(gè)斷面
7 強(qiáng)度(MPa) 符合設(shè)計(jì)要求 規(guī)范方法
5．注意事項(xiàng)
冷再生因?yàn)槭芩喑跄龝r(shí)間控制，每個(gè)循環(huán)施工長(zhǎng)度以200米左右為宜。
施工前，人員、材料、設(shè)備一定要進(jìn)行檢查，特別是材料必須按需要量備到現(xiàn)場(chǎng)，否則容易出現(xiàn)材料中斷而形成廢品。
施工過程中，應(yīng)隨時(shí)檢查深度及速度，以保證再生深度及破碎的混合料級(jí)配合理。
使用平地機(jī)初找平，并均勻排壓，然后使用平地機(jī)刮平至設(shè)計(jì)高程。平整過程中，注意不要薄層找補(bǔ)。
檢測(cè)含水量，必要時(shí)補(bǔ)水，使其符合最佳含水量。
碾壓工藝是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制，碾壓過程中，壓路機(jī)輪邊距必須搭接20～30cm，以免造成漏壓。碾壓過程中，如混合料出現(xiàn)彈簧、松散、集料窩、集料帶等現(xiàn)象，應(yīng)立即挖除并換料填補(bǔ)。
碾壓作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車，以免再生基層表面受到破壞。
碾壓成形時(shí)，時(shí)間應(yīng)控制在水泥初凝時(shí)間范圍內(nèi)。
6．相關(guān)問題探討
6.1再生厚度和深度
目前基層就地冷再生施工對(duì)原有道路破壞深度要求比較嚴(yán)格，主要是擔(dān)心再生后基層的下承層持力不足。從再生機(jī)轉(zhuǎn)子直徑看，達(dá)到50cm，那么從理論上說，再生生深度可達(dá)40～45cm，目前再生的深度一般控制在15cm～ 30 cm以內(nèi)，主要原因應(yīng)該是壓實(shí)機(jī)具是否能保證再生層全厚度范圍內(nèi)的壓實(shí)，如果更新壓實(shí)機(jī)具，再生深度應(yīng)該可達(dá)到40 cm左右。這對(duì)損毀比較嚴(yán)重的路面再生，將是一場(chǎng)新的變革。
6.2一機(jī)施工與多機(jī)聯(lián)動(dòng)施工
根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范，再生機(jī)工作速度一般為6~12m/min，行走一遍就完成任務(wù)，也就是每小時(shí)在工作寬度內(nèi)的再生長(zhǎng)度約500米。壓路機(jī)行走速度2～3公里，但同種機(jī)型至少要壓3遍，且多種機(jī)型配合，加上中間的平整和人工輔助整形需要時(shí)間，與再生機(jī)工作速度基本能穩(wěn)合。所以，如果多臺(tái)再生機(jī)聯(lián)動(dòng)施工，只要壓實(shí)機(jī)具配套，就不受路面寬度限制，能保證不留縱向接縫。
6.3壓實(shí)機(jī)械選型
壓實(shí)機(jī)械選用初壓、復(fù)壓、穩(wěn)壓、刨光壓設(shè)備，雖然合理，也最節(jié)約，但對(duì)于工藝推廣來說受到了投入設(shè)備原值過高的限制。實(shí)際上，從質(zhì)量方面分析，有重噸位（25噸以上）振動(dòng)壓路機(jī)就能滿足要求。施工過程中，采用重噸位振壓路機(jī)在再生機(jī)后邊穩(wěn)壓（不開振動(dòng)）一遍，次強(qiáng)振碾壓數(shù)遍，平整、整形后，再弱振靜壓2遍，靜壓一遍，也能達(dá)到刨光和壓實(shí)的效果。
7．結(jié)束語
隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路交通也帶來了迅猛的發(fā)展，對(duì)環(huán)境的保護(hù)也越來越受重視，如何減少對(duì)既有路面交通的影響和減少公路建筑垃圾會(huì)越來越成為公路建設(shè)市場(chǎng)必須面對(duì)的課題，特別在城市道路施工中，路面冷再生施工技術(shù)具有對(duì)交通影響小、消耗資源少、施工時(shí)間短、不產(chǎn)生垃圾、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)，將有廣闊的發(fā)展前景。
