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大。采用傳統(tǒng)方式改造大修瀝青路面，會因為瀝青和砂石材料的使用破壞周圍環(huán)境，而且因為大量棄碴容易造成環(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。特別是就地冷再生，不僅施工時間短，而且避免了大量材料的運輸，進一步降低了工程造價。
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方案之間進行技術(shù)經(jīng)濟比較后確定，比如等級高的路面和高速公路路面。
2）在預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），否則會對銑刨轉(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)強度的不適于冷再生。
5）標高在一定程度內(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）風大的天氣條件不適于冷再生施工，因為風會把水泥吹得滿天飛。冬季施工條件下因為產(chǎn)生冰凍，會造成再生基層強度不足，不適于水泥冷再生施工。
2．施工工藝流程
材料設(shè)備準備——技術(shù)準備——現(xiàn)場準備——再生施工——養(yǎng)護
3．施工方法
3.1材料、設(shè)備準備
1）材料
材料指水泥、水、處理原路面平整度需要的級配碎石。
水泥：采用緩凝PC32.5型號的水泥，最短初凝時間應(yīng)大于3小時，最短終凝時間應(yīng)大于6小時，以利于就地再生施工時，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。
級配碎石：通過現(xiàn)場取樣篩分找出原路面結(jié)構(gòu)混合料的級配，當路面出現(xiàn)較大的坑或者產(chǎn)生病害需要挖除留下坑時，先人工配制同樣級配的材料找平。
2）設(shè)備
最主要的設(shè)備是冷再生機，冷再生機市面上流行的有以下幾種，但從性價比比較，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WR2400兩種型號的冷再生機為主。
序號 機 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（美國） 2438 406
2 卡特彼勒RM300冷再生機（美國） 2438 457
3 維特根WR2500SK冷再生機（河北） 2438 500
4 維特根WR2500S（河北） 2438 500
5 辛美來亞WR2400冷再生機（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：
凸塊式自行振動壓路機：噸位必須達到25噸以上，自帶激振，主要用來初壓，主要作用是深層壓實，即保證再生層下部2/3部分的壓實度。
振動壓路機：噸位達到25噸以上，用來復壓。
輪胎壓路機：主要用來穩(wěn)壓，防止表面起皮和松散。
雙光輪壓路機：最后用來終壓和表面刨光。
平地機：功能是表面平整，比如凸塊式振動壓路機碾壓過后平整，終壓過后刨光碾壓前的平整等。
水車：主要是配合再生機摻水，成型后養(yǎng)護灑水等。
3.2技術(shù)準備
1）混合料配合比試驗
試驗室現(xiàn)場取樣，做篩分試驗、再生料配合比試驗、擊實試驗。取樣點每個設(shè)計均勻段必須達到三個以上，取樣深度必須不低于再生層厚度才可代表再生混合料。通過試驗獲取原路面混合料的級配，配制再生料的配合比，計算水泥摻量、混合料最佳含水量、現(xiàn)場需添加的用水量等指標，指導現(xiàn)場施工。
2）施工方案
制定施工方案，對操作人員和管理人員進行培訓，主要是為了大家在工藝中的協(xié)調(diào)作業(yè)能力。因為水泥的初凝時間是一定的，在初凝前必須保證碾壓、整形完成，但為了提高勞動生產(chǎn)率，施工作業(yè)區(qū)域又想盡可能大，這就有個平衡點的問題，操作越熟煉、同樣時間內(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，互相配合達到最佳狀態(tài)，才能盡可能減少冗余時間，發(fā)揮最大功效。
3.3現(xiàn)場準備
1）施工測量
現(xiàn)場用油漆作方格角點標示，然后進行高程測量，方格長度一般為5米，寬度一般為一個車道寬，也可以根據(jù)摻幾袋水泥的面積劃分方格。獲取現(xiàn)場的第一手控制資料。
2）場地清理和圍護
施工前，對場地內(nèi)雜物、臨時障礙物要進行清理，對原路的翻漿、車轍、沉陷、波浪、坑槽等病害進行處理，以保持原路的基本平整。注意對現(xiàn)場周邊的圍護，防止人員和車輛進入施工現(xiàn)場。分段施工時，一般是圍一段施工一段，以達到盡可能少影響當?shù)亟煌ǖ哪康摹?
3）試驗段施工
找一塊200米左右的施工段做為試驗路段，進行一次實際的模擬試驗，主要目的是：檢驗再生后的材料與試驗室配合比試驗參數(shù)的符合程度；確定再生機的行進速度和轉(zhuǎn)子速度；確定壓實工藝，通過1～3個路段的壓實工藝選出最經(jīng)濟合理的壓實工藝；檢驗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
使用推桿連接再生機組，并連接所有與再生機相連的管道。
檢查再生機操作員是否已經(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)輸入計算機。
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。
對工藝過程中需使用的其它機械設(shè)備進行全面檢查。
2）現(xiàn)場基底找平
根據(jù)測量的標高情況，現(xiàn)場個別坑槽要用試驗室取樣配制的級配碎石先補平，補平時采用人工找補。
3）水泥鋪攤
水泥采用袋裝水泥，根據(jù)現(xiàn)場畫的方格人工分發(fā)。然后人工解包，人工耙平。因為現(xiàn)場采用人工作業(yè)，水泥劑量要在試驗室配合比數(shù)據(jù)上增大1%的添加量。
水泥用量計算公式：水泥用量(kg／m2)=壓實厚度(m)×最大干容重(kg/ m3)×壓實度(%)×水泥劑量(%)
實際施工時，現(xiàn)場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，負責人1名，工人3名，負責布灰前劃方格網(wǎng)，并劃分幅線；布灰組共11人。其中負責人1名，工人10名，負責裝運水泥、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）再生機銑刨拌合
WR2500S通過操作臺電腦的8個開關(guān)控制16個噴頭，拌和時重疊部分噴頭處于關(guān)閉狀態(tài)時不再加水。摻水量根據(jù)試驗參數(shù)和機械噴射速度進行控制，以確保混合料達到最佳含水量?，F(xiàn)場冷再生機拌和過程中，質(zhì)檢組隨時檢測拌和的均勻性、含水量、水泥劑量及厚度，保證拌和深度不小于設(shè)計厚度。
5）收邊
再生機后邊安排4～5人工按照設(shè)計寬度進行收邊，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性，要求表面平整密實、無松散，邊部要求線形順直。
6）碾壓、平整、碾壓
碾壓分為初壓、復壓、終壓。
初壓：根據(jù)試驗段確定的碾壓遍數(shù)，采用凸塊式自行振動碾強振三遍，行進速度不超過2km/h。初壓時，注意從橫坡低處往高處碾壓。
平整：凸塊碾強振三遍后采用平地機進行整平，人工配合平地機修整邊角。平地機整平施工時，先依據(jù)原路橫坡初平，技術(shù)人員用水準儀和3米直尺復核結(jié)果，然后進行精平。施工接茬處平地機整平時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。
復壓：用振動壓路機以行進速度2km/h靜壓一遍，然后強振三遍。
終壓：用輪胎壓路機以行進速度3km/h穩(wěn)壓五遍。
刨光：用雙光輪壓路機靜壓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。停機時間超過水泥初凝時間、再生機再次施工時，必須將再生機后退至再生路段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，冷再生施工一般不留縱向接縫，一定要留時不應(yīng)斜接，接縫應(yīng)密實，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)頭時盡量勻速、不急剎。
3.5養(yǎng)護
養(yǎng)生采用透水土工布覆蓋（養(yǎng)護完后清理干凈）灑水車灑水保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生時間保證在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，如必須進行，應(yīng)采取保護措施。如果沒法阻斷交通，要嚴禁重車通行，且對通過車輛限速30公里以下。
養(yǎng)生期內(nèi)如出現(xiàn)病害要及時挖補、修整到標準要求，嚴禁采用薄層“貼補”的方法處理。
4．質(zhì)量控制
1）質(zhì)量控制標準參照下表
項次 檢查項目 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5點
2 水泥撒布量(m2) 符合設(shè)計要求 尺量 每200m每車道測5點
3 再生機行進速度與轉(zhuǎn)子速度(m/min) 以試驗段結(jié)果為準適當調(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；每50m每車道尺量一點
5 再生混合料級配 符合設(shè)計要求 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)計值-1.0% 滴定法或用直讀式測鈣儀試驗 每20002一次，至少6個樣品
7 含水量 比設(shè)計大1~2% 隨時觀察，異常時隨時試驗 ——
8 拌和均勻性 無灰條、灰團、色澤均勻，無離析 隨時觀察 ——
2）質(zhì)量評定標準參照下表
項次 檢查項目 規(guī)定值或允許偏差 檢查方法 頻率
1 壓實度（%） 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2處×10尺
3 縱斷高程(mm) +5，-15 水準儀 每200m測4個斷面
4 寬度(mm) 符合設(shè)計要求 尺量 每200m測4個斷面
5 厚度(mm) 代表值 -10 規(guī)范方法 每200m每車道1點
合格值 -20
6 橫坡(%) ±0.5 水準儀 每200m測4個斷面
7 強度(MPa) 符合設(shè)計要求 規(guī)范方法
5．注意事項
冷再生因為受水泥初凝時間控制，每個循環(huán)施工長度以200米左右為宜。
施工前，人員、材料、設(shè)備一定要進行檢查，特別是材料必須按需要量備到現(xiàn)場，否則容易出現(xiàn)材料中斷而形成廢品。
施工過程中，應(yīng)隨時檢查深度及速度，以保證再生深度及破碎的混合料級配合理。
使用平地機初找平，并均勻排壓，然后使用平地機刮平至設(shè)計高程。平整過程中，注意不要薄層找補。
檢測含水量，必要時補水，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)嚴格控制，碾壓過程中，壓路機輪邊距必須搭接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。
碾壓作業(yè)時，嚴禁壓路機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，時間應(yīng)控制在水泥初凝時間范圍內(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原有道路破壞深度要求比較嚴格，主要是擔心再生后基層的下承層持力不足。從再生機轉(zhuǎn)子直徑看，達到50cm，那么從理論上說，再生生深度可達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)該是壓實機具是否能保證再生層全厚度范圍內(nèi)的壓實，如果更新壓實機具，再生深度應(yīng)該可達到40 cm左右。這對損毀比較嚴重的路面再生，將是一場新的變革。
6.2一機施工與多機聯(lián)動施工
根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗和規(guī)范，再生機工作速度一般為6~12m/min，行走一遍就完成任務(wù)，也就是每小時在工作寬度內(nèi)的再生長度約500米。壓路機行走速度2～3公里，但同種機型至少要壓3遍，且多種機型配合，加上中間的平整和人工輔助整形需要時間，與再生機工作速度基本能穩(wěn)合。所以，如果多臺再生機聯(lián)動施工，只要壓實機具配套，就不受路面寬度限制，能保證不留縱向接縫。
6.3壓實機械選型
壓實機械選用初壓、復壓、穩(wěn)壓、刨光壓設(shè)備，雖然合理，也最節(jié)約，但對于工藝推廣來說受到了投入設(shè)備原值過高的限制。實際上，從質(zhì)量方面分析，有重噸位（25噸以上）振動壓路機就能滿足要求。施工過程中，采用重噸位振壓路機在再生機后邊穩(wěn)壓（不開振動）一遍，次強振碾壓數(shù)遍，平整、整形后，再弱振靜壓2遍，靜壓一遍，也能達到刨光和壓實的效果。
7．結(jié)束語
隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，道路交通也帶來了迅猛的發(fā)展，對環(huán)境的保護也越來越受重視，如何減少對既有路面交通的影響和減少公路建筑垃圾會越來越成為公路建設(shè)市場必須面對的課題，特別在城市道路施工中，路面冷再生施工技術(shù)具有對交通影響小、消耗資源少、施工時間短、不產(chǎn)生垃圾、節(jié)省成本等優(yōu)點，將有廣闊的發(fā)展前景。
