竇鴻云 梁鑫

(蘭州公路管理局應(yīng)急搶險(xiǎn)保障中心,甘肅蘭州 730046)

淺談全深式水泥就地冷再生底基層施工工藝

竇鴻云 梁鑫

(蘭州公路管理局應(yīng)急搶險(xiǎn)保障中心,甘肅蘭州 730046)

目前我國(guó)公路運(yùn)輸普遍存在超載的問(wèn)題,導(dǎo)致許多公路提前進(jìn)入大修期,舊路的維修與改造將成為未來(lái)公路施工的主要工作內(nèi)容。同時(shí),大量舊的路面混合料被廢棄,不僅浪費(fèi)資源,而且將造成極大的環(huán)境污染。因此,混合料的再生利用越來(lái)越受到人們的重視,大力開展養(yǎng)護(hù)新設(shè)備、新技術(shù)、新材料和新工藝的研究和應(yīng)用,勢(shì)必將交通事業(yè)切實(shí)轉(zhuǎn)入全面可持續(xù)發(fā)展的軌道。就地冷再生法是指充分利用現(xiàn)有瀝青道路舊鋪層材料(面層與基層),必要時(shí)加入部分新骨料,并按一定比例加入適量的穩(wěn)定劑(水泥、石灰、粉煤灰等),在自然環(huán)境溫度下就地連續(xù)完成材料的銑刨、破碎、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型,最終形成一種特殊級(jí)配的道路基層(或底基層)。本文主要通過(guò)S201線馬黃段養(yǎng)護(hù)維修工程中,針對(duì)舊路進(jìn)行全深式水泥就地冷再生底基層的施工過(guò)程來(lái)介紹此工藝的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

全深式水泥就地冷再生 底基層施工 質(zhì)量控制

1 前言

全深式就地冷再生技術(shù)是采用專用的就地冷再生機(jī)，對(duì)路面(包括基層)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)冷銑刨、破碎，摻入一定比例的新骨料(必要時(shí))、再生結(jié)合料(水泥)、水，并通過(guò)碾壓等工序，一次性實(shí)現(xiàn)舊路面再生的技術(shù)。該技術(shù)不僅可以節(jié)約大量的筑路材料，充分利用舊路材料，恢復(fù)和提高舊路強(qiáng)度，還有利于縮短工期、節(jié)約能源，避免環(huán)境污染，降低工程造價(jià)。

2 工程概況

S201線馬黃段養(yǎng)護(hù)維修工程位于蘭州市永登縣，由北向南行進(jìn)，起點(diǎn)：中川鎮(zhèn)馬家山，終點(diǎn)：黃羊頭。由于多次的改建和年久失修，使得現(xiàn)有路段路基寬窄不一，從5m—14m不等；路面等級(jí)低、通行能力差，大部分路段為3cm厚瀝青罩面，基層多為15cm石灰穩(wěn)定土；路段內(nèi)廠礦企業(yè)、物流園眾多，行駛多為重載、超載車輛，使瀝青混凝土路面出現(xiàn)縱橫向裂縫、龜裂、沉陷、坑槽等病害，直接影響了行車的安全性和舒適性。雨天泥濘不堪晴天塵土飛揚(yáng)是此路最真實(shí)的寫照。圖1-圖2所示：

本項(xiàng)目全深式水泥就地冷再生底基層施工樁號(hào)為K20+000-K21+000段，地處樹屏鎮(zhèn)哈家嘴街道，路線右側(cè)主要為政府職能及社會(huì)公益性單位和民房。若此段落重鋪路面必定會(huì)抬高原有路面高度，影響車輛及居民出行，故選擇全深式水泥就地冷再生底基層施工可降低標(biāo)高30cm。表1所示：

3 施工步驟與質(zhì)量控制

3.1 施工準(zhǔn)備階段

3.1.1 舊路調(diào)查及試驗(yàn)參數(shù)確定

通過(guò)對(duì)舊路結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，冷再生機(jī)現(xiàn)場(chǎng)破碎未摻加水泥的舊路面，由試驗(yàn)人員就地均衡取料，通過(guò)對(duì)拌和料的篩分及多次擊實(shí)試驗(yàn)，確定粒料的最大干密度、最佳含水量，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)確定摻加的水泥劑量。施工之前通過(guò)取芯了解每段的原結(jié)構(gòu)層厚度，為冷再生機(jī)銑刨厚度的確定提供依據(jù)；通過(guò)對(duì)老路含水量的測(cè)定，計(jì)算出水的噴灑量。外加水與老路材料含水量的總和要比最佳含水量略高(控制在1%-2%以內(nèi))。

3.1.2 舊路面缺陷處理

冷再生施工前應(yīng)將舊路路面清掃干凈，并將舊路明顯的沉陷、坑槽進(jìn)行填平處理。對(duì)于局部翻漿地段先換填砂礫后再進(jìn)行夯實(shí)碾壓，對(duì)于路基下沉、路面偏拱均采用填補(bǔ)砂礫修整。

表1

3.2 撒布水泥及新料

3.2.1 確定施工網(wǎng)格線尺寸

網(wǎng)格線尺寸的確定有多種方法，但必須根據(jù)施工寬度和再生機(jī)最大作業(yè)寬度綜合考慮，一般采取半幅施工法，且目前我省主要使用維特根W2500型再生機(jī)，一次性最大作業(yè)寬度為2.5m。為了便于施工，S201線以1袋水泥的重量來(lái)反算網(wǎng)格線尺寸，即以一個(gè)網(wǎng)格線內(nèi)1袋水泥來(lái)確定方格面積。由于再生機(jī)最大作業(yè)寬度為2.5m，所以半幅路面寬度分兩次再生，每次再生寬度為2.2m，所以推算出方格長(zhǎng)度為1.05m，即撒布方格尺寸長(zhǎng)×寬=1.05m×2.2m。如果每天作業(yè)的面積與速度都有較高的要求，則不建議采用撒布白灰網(wǎng)格線來(lái)人工加水泥的方法施工，可以直接配置水泥漿，用撒布車直接作業(yè)可大大提高工作效率。圖3所示：

3.2.2 撒布水泥

撒布的水泥要求使用質(zhì)量穩(wěn)定的品牌水泥，初凝時(shí)間不小于4h，終凝時(shí)間在6h～10h范圍內(nèi)。水泥劑量要求穩(wěn)定。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)確定冷再生底基層水泥用量為4%，由于考慮的室外天氣的變化和施工的質(zhì)量，具體施工過(guò)程中按5%控制。由于本項(xiàng)目再生面積不大，故選擇人工撒布水泥。需要配備至少24人進(jìn)行施工(安全員3人，后場(chǎng)裝水泥5人，前場(chǎng)劃線、卸水泥、攤鋪水泥、人工整平16人)。當(dāng)水泥放入事先畫好的網(wǎng)格先后，分三組人作業(yè)。第一組2人用鐮刀將水泥袋子劃破，第二組6人將水泥倒在網(wǎng)格線內(nèi)，第三組8人用平鍬或耙子將水泥均勻的攤鋪在整個(gè)網(wǎng)格表面，三組人緊密配合可提高工作效率。圖4-圖7所示：

3.3 銑刨、拌合

冷再生機(jī)到位(本工程采用是德國(guó)維特根公司的WR2500型冷再生機(jī)，作業(yè)寬度為2.5m)后開始進(jìn)行拌和。應(yīng)按照冷再生機(jī)預(yù)先設(shè)定的銑刨深度和行進(jìn)速度對(duì)路面緩慢、勻速、連續(xù)銑刨、拌和。拌和時(shí)行走速度一般控制在5m/min—8m/min。不得隨意變更速度或者中途停頓，網(wǎng)裂嚴(yán)重地段應(yīng)降低再生機(jī)行進(jìn)速度，提高銑刨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。根據(jù)路面寬度和冷再生機(jī)的工作寬度，施工時(shí)應(yīng)分幅進(jìn)行，并且需分段施工。單幅再生至一個(gè)作業(yè)段終點(diǎn)后，將再生機(jī)調(diào)至作業(yè)段起點(diǎn)，進(jìn)行第二幅施工，縱向相鄰兩幅接縫的重疊不宜小于30cm。同時(shí)再生機(jī)前進(jìn)方向連接一臺(tái)水車，將再生機(jī)自吸水管插入水車罐內(nèi)，水車掛空擋通過(guò)再生機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。施工中再生深度的檢查以相鄰已經(jīng)再生或原路面為標(biāo)準(zhǔn)，用鋼纖刺入土中，測(cè)量其刺入深度，看深度是否合格。再生機(jī)后安排4-6人處理邊線和清理混合料中的雜質(zhì)以及每刀起始位置的余料，以防止影響縱向接縫、橫向接縫、平整度和再生材料的密實(shí)性。再生后現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)及時(shí)取樣檢測(cè)水泥劑量及含水量，以確保及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)水泥劑量進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)取樣做含水量試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)含水量測(cè)定采用燃燒法，考慮原面層瀝青存在燒失情況影響結(jié)果準(zhǔn)確性，施工前通過(guò)多組試驗(yàn)測(cè)出燃燒法與烘干法比例關(guān)系，所取混合料應(yīng)保持均勻一致，確保實(shí)際含水量與最佳含水量相符。含水量最不好控制，它與當(dāng)日氣溫高低和原路面結(jié)構(gòu)含水量不一而發(fā)生變化，一般由冷再生機(jī)操作人員通過(guò)機(jī)上自動(dòng)計(jì)量加水控制，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)員員應(yīng)隨時(shí)可檢測(cè)含水量并加以調(diào)整，使其大于最佳含水量的1%～2%。圖8-圖9所示：

3.4 整平

再生作業(yè)完成后，用22T振動(dòng)壓路機(jī)快速初壓(不開振動(dòng))3遍，完成整個(gè)作業(yè)段的初壓后，用平地機(jī)進(jìn)行整平，平地機(jī)刮平深度宜盡量加深；對(duì)發(fā)現(xiàn)的局部輪跡、凹陷進(jìn)行人工修補(bǔ)；通過(guò)舊路整形達(dá)到“調(diào)坡”、“調(diào)拱”的目的，且保證平整度滿足設(shè)計(jì)要求。確保平整度和縱斷面高程、橫坡度符合設(shè)計(jì)。施工中，按“寧刮勿補(bǔ)”的原則，嚴(yán)禁“薄層找補(bǔ)”。若找補(bǔ)厚度過(guò)薄，找補(bǔ)前先將穩(wěn)壓后的局部低洼處用齒耙將表層5cm耙松，再進(jìn)行找補(bǔ)。確保碾壓成型一致，不起皮、不松散、無(wú)離析現(xiàn)象。圖10-圖13所示：

3.5 壓實(shí)

初壓時(shí)混合料的含水量應(yīng)為最佳含水量。碾壓過(guò)程中，再生層表面應(yīng)始終保持濕潤(rùn)，如水分蒸發(fā)過(guò)快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充灑水。直線和不設(shè)超高的平曲線段，由路肩向路中心碾壓，設(shè)超高的平曲線段，由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩方向碾壓，相鄰縱縫碾壓時(shí)應(yīng)重疊15～20cm；待單鋼輪靜壓3遍平地機(jī)找平后，再震動(dòng)碾壓4-6遍，頭2遍碾壓速度為1.5—1.7km/h，后2遍為2—2.5 km/h，最后用膠輪壓路機(jī)碾壓6-8遍將表面收光。如在碾壓過(guò)程中出現(xiàn)彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)翻開重新拌和，使其達(dá)到質(zhì)量要求。在碾壓完畢時(shí)表面仍要保持濕潤(rùn)，如碾壓時(shí)發(fā)現(xiàn)表面過(guò)干，應(yīng)采用霧化水補(bǔ)水，防止普通補(bǔ)水方式?jīng)_刷表面水泥漿及細(xì)集料，嚴(yán)禁水車停放于冷再生底基層上長(zhǎng)時(shí)間流淌、沖刷。整個(gè)施工過(guò)程應(yīng)盡量縮短施工延遲時(shí)間，減小延遲時(shí)間對(duì)表面成型和強(qiáng)度的影響，要求從銑刨、拌和到碾壓結(jié)束不得大于水泥初凝時(shí)間。特別注意的是壓實(shí)度檢測(cè)應(yīng)緊跟壓路機(jī)及時(shí)進(jìn)行，以便發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度不足時(shí)在允許延遲時(shí)間內(nèi)復(fù)壓處理，避免已成型的混合料檢測(cè)發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度不足后復(fù)壓使底基層內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，影響強(qiáng)度和整體性。圖14-15所示：

3.6 養(yǎng)生

碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后及時(shí)覆蓋土工布灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期不得少于7 d。在養(yǎng)生期和下一工序施工前應(yīng)保持結(jié)構(gòu)層表面處于濕潤(rùn)狀態(tài)，以避免干縮裂縫，在養(yǎng)生期內(nèi)禁止車輛通行(灑水車輛除外)。若無(wú)法阻止車輛在路面行駛，可設(shè)置土減速帶，降低車輛行駛速度，或阻攔上路行駛。圖16所示：

3.7 技術(shù)控制要點(diǎn)

實(shí)際施工過(guò)程中需對(duì)以下技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)控制：

(1)大面積施工前，先鋪筑長(zhǎng)度不小于200m 的試驗(yàn)路，通過(guò)一系列的試驗(yàn)檢測(cè)手段及施工工藝總結(jié)確定相關(guān)工藝參數(shù)；(2)加大對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度、安定性檢測(cè)頻度，嚴(yán)禁使用不符合要求的水泥；(3)水泥劑量要求穩(wěn)定，水泥劑量撒布前須標(biāo)定，施工中須檢驗(yàn)；(4)嚴(yán)格控制施工用水量，施工含水量可較最佳含水量大1%～2%(高溫或大風(fēng)天氣可適當(dāng)增加)，需注意水量噴灑均勻，碾壓完畢時(shí)表面仍要保持濕潤(rùn)。如碾壓時(shí)發(fā)現(xiàn)表面過(guò)干，采用霧化水補(bǔ)水；(5)就地冷再生機(jī)施工行走速度決定了級(jí)配的粗細(xì)，為取得良好級(jí)配，根據(jù)試驗(yàn)路驗(yàn)證結(jié)果，建議就地冷再生機(jī)施工行走速度最好控制在4m/min～8m/min范圍內(nèi)；(6)盡量縮短施工延遲時(shí)間，減小延遲時(shí)間對(duì)表面成型和強(qiáng)度的影響，要求從銑刨、拌和到碾壓結(jié)束不得大于初凝時(shí)間；(7)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，以避免再生層表面受損壞；(8)壓實(shí)度檢測(cè)應(yīng)緊跟終壓壓路機(jī)及時(shí)進(jìn)行。

3.8 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

(1)全深式水泥就地冷再生底基層可以修補(bǔ)各種類型的路面病害，改善原有路面的幾何形狀以及橫坡度，并且對(duì)原老路路面高程抬高較小，方便周遍居民生活；(2)可以同時(shí)對(duì)面層和基層進(jìn)行破碎拌和，保證路面結(jié)構(gòu)的整體性，對(duì)舊路路基的影響和破壞很小，從而提高基層承載力，提高路面等級(jí)；(3)工藝簡(jiǎn)單，機(jī)械化程度高，銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪、壓實(shí)可一次完成，大大提高了生產(chǎn)效率，施工工序的簡(jiǎn)化使得施工速度加快，減少對(duì)老路交通的影響，降低了工程費(fèi)用；(4)充分利用舊路路面和基層材料，大大減少了新材料的用量，節(jié)約資源，舊路材料沒(méi)有被廢棄，有利于保護(hù)環(huán)境；(5)工程造價(jià)比以往傳統(tǒng)增加路面結(jié)構(gòu)層施工工藝的造價(jià)低。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)S201線馬黃段施工實(shí)踐證明，全深式水泥就地冷再生底基層施工工藝簡(jiǎn)單，能最大限度地利用廢舊瀝青混合料，節(jié)省大量砂石料，減少大量的能源消耗。目前已投入運(yùn)營(yíng)并進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修期的瀝青混凝土路面都是一個(gè)潛在的可再生能源基地。

[1]蘇曉燕.全深式就地冷再生基層質(zhì)量控制[D].長(zhǎng)安大學(xué),2010.

[2]吳振亞.全深式就地冷再生技術(shù)應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué), 2012.