盧琛

（太原市城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030009）

冷再生技術(shù)在千峰南路工程中的應(yīng)用與研究

盧琛

（太原市城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030009）

為貫徹“十二五規(guī)劃”建設(shè)低碳環(huán)保的交通運(yùn)輸體系的指導(dǎo)思想，響應(yīng)我省建設(shè)“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的總體要求，我市積極倡導(dǎo)引進(jìn)了瀝青路面冷再生技術(shù)對(duì)城市道路進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了市政工程的低能耗、低排放、低污染的循環(huán)建設(shè)。既有效緩解道路更新改造中產(chǎn)生的大量路面及路基廢料，又在一定程度上降低了工程造價(jià)。結(jié)合千峰南路的改造實(shí)踐，介紹冷再生技術(shù)的應(yīng)用情況。

千峰南路；路面結(jié)構(gòu)；銑刨；泡沫瀝青；冷再生

1　項(xiàng)目介紹

千峰南路是太原市交通框架“十縱十橫”中南北主要交通干道之一。該段北起迎澤西大街，南至南內(nèi)環(huán)西街，全長1 926.26 m.規(guī)劃紅線寬40 m。機(jī)動(dòng)車道現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為：1～5.5 cm細(xì)粒式瀝青混凝土，3～8.5 cm瀝青貫入碎石，14～22 cm水泥穩(wěn)定碎石或礦渣，12～18 cm砂石。

1.1路況調(diào)查

千峰南路 （迎澤西大街—南內(nèi)環(huán)西街）路況顯示：塊狀裂紋明顯，縫較寬，散落重；不規(guī)則裂縫重，縫寬，坑深，面積較大。鉆芯取樣結(jié)果表明，基層水穩(wěn)松散，取不到完整芯樣，說明路面基層強(qiáng)度嚴(yán)重不足。

1.2道路評(píng)價(jià)

經(jīng)過綜合計(jì)算，機(jī)動(dòng)車道路面綜合破損率為79.7%，道路瀝青路面指標(biāo)PCI為D級(jí)，RQI指標(biāo)為D級(jí)，道路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，路面抗滑性能BPN、SFC指標(biāo)為D級(jí)。評(píng)價(jià)指標(biāo)表明，千峰南路（迎澤西大街—南內(nèi)環(huán)西街）應(yīng)進(jìn)行徹底改造。

2　道路設(shè)計(jì)

該次道路改造不涉及征地拆遷和市政管網(wǎng)改造，道路紅線不變，路面標(biāo)高不變，只對(duì)機(jī)動(dòng)車道進(jìn)行冷再生改造。

2.1設(shè)計(jì)思路

在原路面和路基材料全部合理利用的原則指導(dǎo)下，首先一次性銑刨原道路上面層細(xì)粒式瀝青混凝土和下面層瀝青貫入碎石，拉回拌和廠集中堆放，然后銑刨原道路水泥穩(wěn)定碎石層也拉回拌和廠分別堆放，與面層銑刨料都作為泡沫瀝青冷再生混合料的集料使用。其余道路基層不再銑刨，而是使用冷再生設(shè)備將留存的水穩(wěn)和砂礫一同就地水泥再生作為道路底基層。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用二層冷再生改造方案：4 cmSBS改性瀝青混凝土AC-13C+改性乳化瀝青粘層油+7 cm瀝青混凝土AC-25+6 mm稀漿封層和乳化瀝青透層油+ 16 cm泡沫瀝青廠冷再生層+乳化瀝青透層油（RAP）+20 cm水泥就地冷再生層+舊路面結(jié)構(gòu)。

2.3冷再生混和料配合比設(shè)計(jì)

2.3.1底基層水泥就地冷再生混和料

2.3.1.1級(jí)配設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)使用舊料為按照水穩(wěn)+砂礫（5 cm+15 cm）的比例進(jìn)行銑刨后選取的代表性試樣，將銑刨料風(fēng)干后在室內(nèi)進(jìn)行篩分試驗(yàn)，根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTGF41-2008）中的3號(hào)級(jí)配范圍及舊料的篩分結(jié)果看出，舊料符合要求，不需要加入新料調(diào)整級(jí)配。

表1　舊料篩分結(jié)果

2.3.1.2重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)

將烘干的舊銑刨料水穩(wěn)+砂礫（5 cm+15 cm）和水泥按擬定的摻加比例100∶3、100∶4、100∶5、100:6混合，通過重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)確定再生混合料的最佳含水量和最大干密度。

2.3.1.3強(qiáng)度試驗(yàn)

根據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）成型后試件在溫度20±2℃濕度95%的環(huán)境條件下養(yǎng)生6 d，浸水1 d，進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)如表2。

表2　無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1.3配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)無極結(jié)合混合料EDTA滴定標(biāo)準(zhǔn)曲線分析：千峰路就地水泥穩(wěn)定舊水穩(wěn)+砂礫（5 cm+15 cm）配合比為：水泥：集料=5∶100，混合料最大干密度為2.237 g/cm3，最佳含水量為7.6%，7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)測為2.3 MPa。

2.3.2基層泡沫瀝青冷再生混和料

2.3.2.1級(jí)配設(shè)計(jì)

根據(jù)根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTGF41-2008）的級(jí)配要求，混合料采用中粒式級(jí)配。由于千峰路回收舊料的粒徑分布主要集中在4.75～19 mm之間，為此添加了粒徑為0～3 mm的石屑來調(diào)整級(jí)配滿足級(jí)配曲線，最終確定泡沫瀝青冷再生混合料（表3）的配合比為就瀝青混凝土路面銑刨料（RAP）：水穩(wěn)基層銑刨舊料∶碎石∶水泥= 40∶40∶18.5∶1.5。

表3　礦料級(jí)配合成報(bào)告

2.3.2.2瀝青發(fā)泡實(shí)驗(yàn)

由瀝青發(fā)泡實(shí)驗(yàn)可知：瀝青最佳發(fā)泡條件為發(fā)泡溫度150℃，發(fā)泡用水量為2.0%。

2.3.2.3重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)

通過無機(jī)混合料穩(wěn)定土擊實(shí)試驗(yàn)確定最佳含水量6.8%，最大干密度2.124 g/cm3。

2.3.2.4劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)

按照確定的冷再生混合料級(jí)配和最佳含水率進(jìn)行拌合，分別以5個(gè)油石比1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%加入泡沫瀝青，進(jìn)行劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)見表4，確定最佳泡沫瀝青油石比為2.8%。

表4　泡沫瀝青混合料劈裂強(qiáng)度

2.3.2.5目標(biāo)配合比

通過室內(nèi)配比實(shí)驗(yàn)，千峰路廠拌泡沫瀝青冷再生混合料配合比為：瀝青混凝土銑刨料（RAP）:碎石∶水泥=80∶18.5∶1.5，混合料最大干密度2.124 g/cm3，最佳含水量為6.8%，泡沫瀝青油石比為2.8%。

3　施工組織

結(jié)合冷再生設(shè)備的技術(shù)要求，冷再生改造工程的施工組織流程：拆除檢查井井筒47 cm→洗刨面層11 cm→洗刨基層17 cm→水泥穩(wěn)定砂礫就地冷再生20 cm→拆除側(cè)平石→安裝側(cè)平石→第一次升井20 cm→泡沫瀝青廠拌冷再生16 cm→第二次升井 16 cm→鋪筑 7 cm瀝青混凝土AC-25→第三次升井并固定井座→鋪筑4 cmSBS改性瀝青混凝土AC-13C。以下重點(diǎn)闡述水泥穩(wěn)定砂礫就地冷再生和泡沫瀝青廠拌冷再生的施工組織。

3.1水泥就地冷再生

3.1.2機(jī)械組織

采用德國維特根就地冷再生機(jī)2200CR一臺(tái)、水泥稀漿車WM1000一臺(tái)、灑水汽車兩輛、平地機(jī)一臺(tái)、13 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)一臺(tái)、26 t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)一臺(tái)。

3.1.3水泥就地冷再生

在施工起點(diǎn)處將水泥稀漿車、就地冷再生機(jī)順次首尾連接，并連接相應(yīng)管路。設(shè)定就地冷再生機(jī)參數(shù)：再生深度為20 cm。水泥稀漿車水泥參數(shù)設(shè)定為5%。就地冷再生機(jī)行進(jìn)時(shí)，行走速度一般為6～8 m/min，專人跟隨就地冷再生機(jī)挖坑檢查拌合深度，確保拌和深度滿足設(shè)計(jì)要求。

在施工過程中，裂縫嚴(yán)重地段應(yīng)采用較慢速度，還要對(duì)混合料的級(jí)配和水的噴入量進(jìn)行檢查。

就地冷再生機(jī)單刀再生至一個(gè)作業(yè)段終點(diǎn)后，將再生機(jī)組倒退至施工起點(diǎn)，重疊10 cm—20 cm進(jìn)行第二刀施工，直至完成全幅作業(yè)面的再生，兩施工段重疊拌和2 m，重疊處補(bǔ)撒水泥。

3.1.4整平

用單鋼輪壓路機(jī)緊跟就地冷再生機(jī)組后進(jìn)行穩(wěn)壓，完成一個(gè)作業(yè)段的穩(wěn)壓后，進(jìn)行水平測量，縱向每10 m，橫向左、中、右各取3點(diǎn)掛線封點(diǎn)，然后平地機(jī)整平，使之標(biāo)高、橫坡、平整度滿足設(shè)計(jì)要求。

3.1.5碾壓

初壓：平地機(jī)整平結(jié)束后，立即用13 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)緊跟就地冷再生機(jī)靜壓一遍穩(wěn)定材料，速度為2～3 km/h。

復(fù)壓：26 t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)重疊1/2輪低頻高幅碾壓6遍，速度為2～3 km/h。

終壓：1 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)重疊1/2輪高頻低幅碾壓4遍，速度為2～3 km/h，大輪靜壓收面到無明顯輪跡。

3.1.6養(yǎng)生

就地水泥冷再生層壓實(shí)完成后采用灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不少于7d。

3.2泡沫瀝青廠拌冷再生

3.2.1機(jī)械組織

采用德國維特根廠拌冷再生機(jī)KMA220一臺(tái)、50t加熱瀝青罐一個(gè)、補(bǔ)水汽車一輛、S1800-2攤鋪機(jī)兩臺(tái)、13 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)一臺(tái)、20 t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)一臺(tái)、26 t膠輪壓路機(jī)一臺(tái)。

3.2.2廠拌冷再生

采用維特根KMA220連續(xù)式廠拌設(shè)備，產(chǎn)量為200 t/h，根據(jù)配合比報(bào)告設(shè)定材料參數(shù)，RAP和新集料的用量分別由兩個(gè)裝載機(jī)按比例裝入，由料倉門開度和冷料輸送帶速度來控制。混合料拌制時(shí)瀝青溫度要嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)溫度5℃范圍內(nèi)，廠拌冷再生混合料一般遵循即拌即用原則，儲(chǔ)存時(shí)間不宜超過6 h。

泡沫瀝青冷再生混合料的瀝青不會(huì)在石料和RAP表面形成裹覆，而是呈點(diǎn)狀分布，可用手抓起，察看有無聚團(tuán)瀝青塊。

3.2.3攤鋪

泡沫瀝青冷再生混合料采用鋼絲繩引導(dǎo)高程控制方式的攤鋪機(jī)S1800-2進(jìn)行攤鋪。攤鋪機(jī)應(yīng)緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備?，松鋪系?shù)為1.25，攤鋪速度控制在2～4 m/min。

3.2.4壓實(shí)

泡沫瀝青冷再生配備1臺(tái)13 t的雙鋼輪壓路機(jī)，一臺(tái)26 t的輪胎壓路機(jī)，1臺(tái)20 t的單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，尤其強(qiáng)調(diào)膠輪壓路機(jī)的作用，輪胎搓揉作用對(duì)于提高冷再生層的壓實(shí)度有很好效果：

初壓：13 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)緊跟就地冷再生機(jī)靜壓一遍穩(wěn)定材料。速度為1.5～3 km/h。

復(fù)壓：20 t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)重疊1/2輪低頻高幅碾壓2～3遍；20 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)重疊1/2輪高頻低幅碾壓2～3遍。速度為2～4 km/h。

終壓：26 t膠輪壓路機(jī)碾壓4～6遍，最后13 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)大輪靜壓到無明顯輪跡。速度為2～4 km/h［1］。

3.2.5養(yǎng)生

泡沫瀝青冷再生層壓實(shí)完成后采用自然方式養(yǎng)生，施工期在8月，環(huán)境溫度較高，3 d后鉆芯即取出完整的芯樣，結(jié)束養(yǎng)生［1］。

4　問題及解決方案

4.1施工中出現(xiàn)的問題

千峰南路水泥就地冷再生試驗(yàn)段的施工過程中，依次銑刨面層11 cm和基層17 cm，將水泥稀漿車與就地冷再生機(jī)順次首尾連接，設(shè)定就地冷再生機(jī)再生深度為20 cm，水泥稀漿車水泥參數(shù)設(shè)定為5%，進(jìn)行水泥穩(wěn)定砂礫就地冷再生。當(dāng)就地冷再生機(jī)單刀行進(jìn)150 m后，進(jìn)行碾壓時(shí)，出現(xiàn)大面積翻漿。

4.2調(diào)查分析

現(xiàn)場取樣發(fā)現(xiàn)，水泥穩(wěn)定再生層壓實(shí)度93.6%，含水量11%。顆粒級(jí)配不均勻，且含土量大，塑性指數(shù)為11.8，不符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）要求。施工翻漿地段放置7 d后，現(xiàn)場取芯未成型。與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果（表2）對(duì)比可知含水量和含土量雙雙偏大。

4.2.1含土量偏大的原因

原來，依次銑刨面層11 cm和基層17 cm后，直接進(jìn)行20 cm水泥穩(wěn)定砂礫就地冷再生，忽略了由于原路面結(jié)構(gòu)層厚度不均勻而經(jīng)統(tǒng)一銑刨28 cm后，局部出現(xiàn)預(yù)留水穩(wěn)與砂礫結(jié)構(gòu)層厚度出現(xiàn)不足20 cm的現(xiàn)象，當(dāng)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)20 cm進(jìn)行就地冷再生時(shí)，就不可避免會(huì)將部分土路基銑刨并拌合在就地冷再生層中，從而造成冷再生混合料中含土量過大。

4.2.2含水量偏大的原因

我們?cè)谠囼?yàn)段其余未再生范圍內(nèi)均勻取樣10組，作烘干試驗(yàn)，測得原地面結(jié)構(gòu)層含水率為9.2%，水泥稀漿車WM1000噴灑5%水泥漿中水與水泥的比例為1.5∶1，因此通過噴灑5%的水泥漿又加入了7.5%的水，兩項(xiàng)合計(jì)水泥就地冷再生施工過程中含水量為16.7%，考慮到就地再生施工中，從再生至碾壓完畢至少要經(jīng)過2～3 h，期間必將存在水份蒸發(fā)，我們?cè)O(shè)定此部分水份流失率為2%，另外水泥水化反應(yīng)消耗一部分水份，我們?cè)O(shè)定為1.5%，因此翻漿土樣的含水量16.7%-1.5%-2%= 13.2%，已大大超過了最佳含水率7.6%。

4.3解決方案

經(jīng)過一段時(shí)間晾曬后，重新測定翻漿處再生層含水量降低為5%，據(jù)此調(diào)整補(bǔ)水量為7.6%+ 1.5%+2%-5%=4.1%，按水與水泥的比例4.1∶5重新調(diào)制水泥漿（水泥參數(shù)仍設(shè)定為5%）再次進(jìn)行冷再生時(shí)，又由于此比例低于維特根水泥稀漿車要求的水與水泥底限比例1∶1，而致使水泥稀漿車因水泥漿過稠堵塞管路而不能噴灑。

據(jù)此采用人工撒布5%的水泥代替水泥稀漿車，水泥稀漿車只調(diào)節(jié)補(bǔ)水量噴灑4.1%的水。就地再生完成后，碾壓完成實(shí)測現(xiàn)場含水量為7.3%，壓實(shí)度97.5%，養(yǎng)生7d后取出完整芯樣，滿足了設(shè)計(jì)要求。

5　結(jié)語

通過本年度冷再生技術(shù)在市政道路改造中的應(yīng)用表明，冷再生技術(shù)是成熟的，其在市政道路應(yīng)用也是成功的，結(jié)合工程建設(shè)實(shí)踐，提出一些思考和建議：

（1）在成功應(yīng)用冷再生技術(shù)對(duì)既有道路改造的實(shí)踐基礎(chǔ)上，今后更主要的是大力推廣到新建道路的建設(shè)中，將所有道路材料統(tǒng)一回收利用，作為廠拌冷再生的骨料，更廣闊地發(fā)揮冷再生技術(shù)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，這才是冷再生技術(shù)的主流應(yīng)用方向。

（2）更多出于安全性考慮，該次道路改造我們統(tǒng)一把泡沫瀝青再生層作為道路結(jié)構(gòu)的基層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水穩(wěn)基層，致使它的經(jīng)濟(jì)性沒有得到良好表現(xiàn)，主要由于泡沫瀝青再生混合料中摻入3%左右的瀝青，因而其成本沒有因骨料的回收利用而降低。按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41-2008），泡沫瀝青再生混合料可以作為道路下面層進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，這應(yīng)是泡沫瀝青冷再生的推廣方向。

［1］徐劍.黃頌昌.鄒桂蓮.高等級(jí)公路瀝青路面再生技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2011.

U416.26

B

1009-7716（2016）01-0149-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.01.043

2015-09-23

盧?。?972-），男，江蘇常州人，碩士，高級(jí)工程師，從事市政工程建設(shè)管理工作。