岳喜兵

(中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 南京 210014 )

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通量激增，高速公路特別是早期修建的高速公路在質(zhì)量和技術(shù)上都不能滿足要求，需進(jìn)行改擴(kuò)建。既有高速公路改擴(kuò)建會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的廢舊瀝青混合料，對(duì)廢舊瀝青進(jìn)行回收再利用，能節(jié)約資源、減少環(huán)境污染、增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益。該文以新疆某高速公路改擴(kuò)建工程為例，對(duì)廢舊瀝青砼再利用方案的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性進(jìn)行綜合比選，為類似工程提供參考。

1 廢舊瀝青砼再生利用現(xiàn)狀

1.1 廢舊瀝青砼再生后作為路面環(huán)保利用

瀝青路面再生利用技術(shù)按施工溫度分為熱再生和冷再生。熱再生技術(shù)主要用于恢復(fù)老化瀝青的黏結(jié)性能，重新發(fā)揮瀝青的膠結(jié)料作用，將瀝青資源再生利用；冷再生技術(shù)主要是將原有路面材料加以重復(fù)利用，原路面材料主要起骨料作用，根據(jù)拌和場(chǎng)地不同分為廠拌再生和就地再生。因此，瀝青路面再生利用技術(shù)可分為廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕?、廠拌冷再生、就地冷再生。

1.1.1 廠拌熱再生

廠拌熱再生是先將舊瀝青路面經(jīng)過銑刨后運(yùn)回工廠，通過再破碎、篩分，根據(jù)舊料中瀝青含量、集料級(jí)配等指標(biāo)摻入一定數(shù)量新集料、新瀝青進(jìn)行拌和，使混合料達(dá)到規(guī)范要求的各項(xiàng)指標(biāo)，按照新建瀝青路面完全相同的方法鋪筑路面的工藝技術(shù)。適用于各等級(jí)公路瀝青路面，再生后的瀝青混合料根據(jù)其性能可用于各等級(jí)公路瀝青面層、基層。

廣佛(廣州—佛山)高速公路路面大修工程是全國(guó)第一個(gè)大規(guī)模應(yīng)用廠拌熱再生技術(shù)的高速公路維修項(xiàng)目，路面維修產(chǎn)生10萬(wàn)t以上瀝青砼廢料，將瀝青銑刨料再生為L(zhǎng)SM-25(瀝青穩(wěn)定大粒徑碎石)作為基層使用。

1.1.2 就地?zé)嵩偕?/p>

就地?zé)嵩偕峭ㄟ^現(xiàn)場(chǎng)加熱、翻松、拌和、攤鋪和碾壓等工序一次性實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面材料100%就地再生利用的技術(shù)，分為表面再生、復(fù)拌再生和加鋪再生。表面再生只添加再生劑，充分拌和松散的再生混合料，然后攤鋪壓實(shí)；復(fù)拌再生是將翻松后的材料與新瀝青混合料在復(fù)拌機(jī)中拌和均勻，然后攤鋪壓實(shí)；加鋪再生是在表面再生或復(fù)拌再生的基礎(chǔ)上鋪設(shè)一層新瀝青混合料加鋪層，最后再生層與新混合料加鋪層一起同時(shí)碾壓。就地?zé)嵩偕m用于僅存在淺層輕微病害的高速公路及一、二級(jí)公路瀝青路面表面層的就地再生利用，再生層可用作上面層或中面層。

由于交通量增長(zhǎng)迅速，耒宜(耒陽(yáng)—宜章)高速公路的服務(wù)水平急劇下降。2013年，部分路段對(duì)原AK-13瀝青路面進(jìn)行就地?zé)嵩偕幚怼?/p>

1.1.3 廠拌冷再生

廠拌冷再生是將回收瀝青路面材料運(yùn)至拌和場(chǎng)，經(jīng)破碎、篩分后以一定比例與新集料、活性填料、水進(jìn)行常溫拌和，在常溫下鋪筑形成路面結(jié)構(gòu)層的瀝青路面材料再生技術(shù)。適用于對(duì)各等級(jí)公路的冷拌再生利用，再生后的瀝青混合料根據(jù)其性能可用于高速公路和一、二級(jí)公路瀝青路面下面層及三、四級(jí)公路瀝青路面面層。

滬寧(南京—上海)高速公路擴(kuò)建工程中產(chǎn)生240萬(wàn)t舊瀝青混合料，占地約333 333.5 m2；產(chǎn)生500萬(wàn)t舊二灰碎石混合料，占地約666 667 m2。為解決這些廢棄混合料，采用廠拌冷再生技術(shù)，將瀝青面層經(jīng)乳化瀝青冷再生后用于新路下基層，厚度為10 cm，取代10 cm瀝青碎石下基層，節(jié)省造價(jià)約6.67%。

1.1.4 就地冷再生

就地冷再生是采用專用就地冷再生設(shè)備對(duì)瀝青路面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)冷銑刨、破碎和篩分，摻入一定數(shù)量新集料、再生結(jié)合料、活性填料(水泥、石灰等)、水，經(jīng)過常溫拌和、攤鋪、碾壓等一次性實(shí)現(xiàn)舊瀝青路面再生的技術(shù)。就地冷再生技術(shù)按照再生材料和厚度的不同分為瀝青層就地冷再生和全深式就地冷再生。適用于一、二、三級(jí)公路瀝青路面的就地再生利用，用于高速公路時(shí)應(yīng)進(jìn)行論證。對(duì)于一、二級(jí)公路，再生層可作為下面層；對(duì)于三級(jí)公路，再生層可作為面層，用作上面層時(shí)應(yīng)采用稀漿封層、碎石封層、微表處等作為上封層。

隨著交通量的迅速增長(zhǎng)，江西省梨溫(梨園—溫家圳)高速公路路面出現(xiàn)嚴(yán)重病害，影響行車安全性。經(jīng)研究，確定通過泡沫瀝青路面冷再生技術(shù)，重復(fù)利用約77.7 t廢棄瀝青混合料，產(chǎn)生了顯著的環(huán)保效益。

1.2 水泥穩(wěn)定廢舊瀝青砼的再生利用

文獻(xiàn)[11]研究了水泥穩(wěn)定砂礫基層瀝青路面就地冷再生材料用作基層材料的路用性能，結(jié)果表明，水泥穩(wěn)定砂礫瀝青路面冷再生材料的7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度推薦范圍約為2.5 MPa。文獻(xiàn)[13]對(duì)廢舊瀝青砼進(jìn)行破碎篩分、配比設(shè)計(jì)，并開展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果表明，大摻量廢舊瀝青砼水穩(wěn)碎石在強(qiáng)度上可滿足高速公路底基層和其他低等級(jí)公路基層、底基層的使用要求。但廢舊瀝青砼摻入水泥穩(wěn)定碎石在國(guó)內(nèi)暫無(wú)相關(guān)工程案例，目前僅停留在科研階段。

1.3 廢舊瀝青砼作為路基填料環(huán)保利用

為避免污染環(huán)境，把舊路銑刨粒料用于路基填筑，邊坡設(shè)不小于1 m的包邊土。銑刨材料破碎后的技術(shù)要求為滿足路基填料最小強(qiáng)度和最大粒徑的相關(guān)要求。但目前尚無(wú)相關(guān)研究和應(yīng)用案例。

1.4 其他處理方式

廢舊瀝青砼的其他處理方式主要包括臨時(shí)儲(chǔ)存后待低等級(jí)公路再生利用和僅進(jìn)行環(huán)保處理不作再生利用。前者是將將高等級(jí)公路產(chǎn)生的廢舊瀝青混合料臨時(shí)儲(chǔ)存，在公路擴(kuò)建過程中經(jīng)再生后利用，滿足低等級(jí)公路的使用需求，同時(shí)減少?gòu)U料運(yùn)輸費(fèi)用，既降低路面改擴(kuò)建過程中對(duì)環(huán)境的污染，又降低工程費(fèi)用，縮短工期。后者是將挖除的既有瀝青路面廢棄料集中堆砌于棄土坑內(nèi)，為防止其污染環(huán)境，將舊路面瀝青混合料采用聚乙烯18絲防滲膜包裹后掩埋，并在棄土坑原地表采用細(xì)粒土均勻平鋪、壓實(shí)，邊坡采用緩邊坡。但目前尚無(wú)防滲處理的相關(guān)環(huán)保評(píng)價(jià)。

2 處理方案的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性比選

2.1 路基填料利用方案

以新疆境內(nèi)某高速公路改擴(kuò)建工程為例，全線合計(jì)可利用廢舊瀝青砼為18.7萬(wàn) m3。

2.1.1 施工工藝

為避免污染環(huán)境，該項(xiàng)目考慮把舊路銑刨粒料用于路基填筑，邊坡設(shè)不小于1 m的包邊土。填料下部、頂部、側(cè)面鋪設(shè)一層防滲膜，防止路面水下滲和毛細(xì)水上升造成地下水污染。

以廢舊瀝青路面混合料作為路基填料時(shí)，銑刨材料破碎后應(yīng)滿足路基填料最小強(qiáng)度和最大粒徑的相關(guān)要求。廢舊瀝青砼用作輔道路基中部填料時(shí)按宕渣填料對(duì)待，施工工藝流程為測(cè)量放樣→原地面清表→30 cm砂礫過渡層填筑碾壓→鋼塑格柵鋪設(shè)→防滲土工膜鋪設(shè)→廢舊瀝青砼填筑(路基中部填料)→防滲土工膜鋪設(shè)及細(xì)粒土包邊→鋼塑格柵鋪設(shè)及路基中部填料碾壓→路床鋪筑及路面施工。

根據(jù)JTG F10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》，用粒徑大于40 mm且含量超過總質(zhì)量70%的石料填筑的路堤為填石路堤。該項(xiàng)目中瀝青砼廢料填筑路堤接近于填石路堤的特性，故填料標(biāo)準(zhǔn)及施工工藝參考填石路堤的相關(guān)規(guī)定(見表1、表2)。

表2 瀝青砼廢料路堤壓實(shí)度要求

表1 路基填料標(biāo)準(zhǔn)

2.1.2 經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分析

該項(xiàng)目4個(gè)施工標(biāo)段借土填方的綜合單價(jià)分別為15.02、14.04、35.0、27.3元/m3，平均為22.84元/m3，挖除15 cm瀝青砼的單價(jià)為33.34元/m2(換算為222.27元/m3)，破碎、篩分的綜合單價(jià)為25.5元/m3，僅考慮廢舊瀝青混合料破碎、篩分(不考慮分層攤鋪、壓實(shí)、鋪設(shè)防滲膜)的單價(jià)比填筑土高2.66元/m3，僅這一項(xiàng)全線增加費(fèi)用約49.8萬(wàn)元。攤鋪、碾壓?jiǎn)蝺r(jià)約為6.6元/m3，采用廢舊瀝青混合料作為路基填料攤鋪、碾壓增加費(fèi)用約123.6萬(wàn)元，總計(jì)全線增加173.4萬(wàn)元。

由于目前尚無(wú)相關(guān)項(xiàng)目可作參考，該項(xiàng)目方案可能存在以下問題：1) 使用防滲土工膜包裹瀝青廢棄料存在污染地下水環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)；2) 如果在施工過程中廢舊瀝青混合料破碎的級(jí)配不好，下一階段填筑壓實(shí)后，部分路段的壓實(shí)度可能難以達(dá)到預(yù)期，造成后期路基不均勻沉降，影響使用；3) 考慮到廢舊瀝青挖除、破碎、運(yùn)輸、填筑、壓實(shí)等復(fù)雜施工工序，廢舊瀝青的使用會(huì)對(duì)互通匝道的施工工期產(chǎn)生一定影響；4) 考慮到舊路銑刨粒料用于路基填筑對(duì)施工組織要求較高，施工難度大，且現(xiàn)有施工機(jī)械可能無(wú)法滿足要求，需考慮廢棄瀝青混合料的運(yùn)距過大、堆放占用場(chǎng)地等不利因素。

2.2 基層、底基層利用方案

在水泥穩(wěn)定砂礫基層或底基層中摻入一定數(shù)量破碎后廢舊瀝青砼作為集料進(jìn)行利用，是廢舊瀝青混合料環(huán)保利用的一種有效途徑。經(jīng)計(jì)算，挖除的廢舊瀝青砼運(yùn)輸至水泥穩(wěn)定砂礫拌和廠后，經(jīng)破碎、篩分，其價(jià)格約60元/m3，而原設(shè)計(jì)水泥穩(wěn)定砂礫采用的原材料砂、礫石約26元/m3，將廢舊瀝青砼破碎、篩分后用于水泥穩(wěn)定砂礫基層或底基層其經(jīng)濟(jì)性較差。

瀝青路面基層、底基層承擔(dān)著瀝青面層向下傳遞的全部荷載，支承著面層，確保面層發(fā)揮各項(xiàng)路用性能。同時(shí)承受著由于土基水溫狀況多變而發(fā)生的地基支承能力變化的敏感性，使之不致影響瀝青面層的正常工作。在水穩(wěn)層中摻入一定量廢舊瀝青砼進(jìn)行利用，目前在國(guó)內(nèi)暫無(wú)工程案列，僅停留在科研階段，不能保證其實(shí)際使用效果，考慮到基層、底基層在路面結(jié)構(gòu)中的重要性，使用風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.3 面層利用方案

下面層推薦采用較成熟的廠拌熱再生技術(shù)，廠拌熱再生混合料用于主線和匝道下面層。經(jīng)對(duì)普通熱拌瀝青混合料與廠拌熱再生混合料的造價(jià)分析，路面再生方案單價(jià)與施工合同報(bào)價(jià)比較見表3。

表3 面層利用方案經(jīng)濟(jì)性比較

主線既有瀝青路面銑刨(如果挖除，還需大量時(shí)間進(jìn)行破碎、篩分，有時(shí)需二次破碎)后先運(yùn)回拌和站堆放、存儲(chǔ)，待主線或匝道施工具有工作斷面后再將回收料進(jìn)行拌和再生利用。再生料施工工藝控制較嚴(yán)格，拌和時(shí)間也比全新料長(zhǎng)，施工加熱溫度也不同，瀝青混合料的出廠溫度和運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的溫度一般比道路石油瀝青混合料高5～15 ℃，銑刨、運(yùn)輸、篩分、加熱、拌和、攤鋪等過程時(shí)間較長(zhǎng)，再生料的利用會(huì)延長(zhǎng)施工工期。

由于該項(xiàng)目常規(guī)瀝青下面層單價(jià)較低，而廠拌熱再生瀝青混合料下面層單價(jià)較高(主要是由于材料和設(shè)備改裝均攤成本高)，不推薦采用廠拌熱再生下面層。

2.4 不利用廢舊瀝青砼的環(huán)保處理方案

2.4.1 臨時(shí)堆放方案

將廢舊瀝青砼在棄土場(chǎng)原地面不易積水的位置堆放，待以后在低等級(jí)公路或農(nóng)村公路上進(jìn)行利用，堆放的廢舊瀝青砼采用防滲膜包裹，防滲膜上部覆蓋30 cm礫類土防止防滲膜老化破損(見圖1)。

圖1 廢舊瀝青砼臨時(shí)堆放方案示意圖(單位：cm)

2.4.2 掩埋處理方案

既有瀝青路面的廢棄料可集中堆砌于棄土坑內(nèi)。為防止瀝青混合料污染環(huán)境，挖除舊路面的瀝青混合料采用聚乙烯18絲防滲膜包裹后掩埋。棄土在原地表采用細(xì)粒土均勻平鋪、壓實(shí)，邊坡采用緩邊坡(見圖2)。

圖2 廢舊瀝青砼掩埋處理方案示意圖(單位：cm)

2.4.3 回收方案

在棄土場(chǎng)不易積水位置設(shè)置磚砌結(jié)構(gòu)回收站，廢舊瀝青混合料采用外包防滲膜形式放入回收站內(nèi)，便于后期在大中修工程或低等級(jí)道路建設(shè)中再生利用，對(duì)環(huán)保無(wú)影響。場(chǎng)地設(shè)置見圖3。

圖3 廢舊瀝青砼回收方案示意圖(單位：cm)

2.4.4 經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分析

采用廢棄處置方案，需使用防滲土工膜包裹瀝青廢棄料，存在污染地下水環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。將路基填料使用后剩余的21 820 m3廢舊瀝青混合料采用回收方案處理，設(shè)置一處回收?qǐng)龅?，將廢舊瀝青砼運(yùn)至堆料場(chǎng)的運(yùn)輸費(fèi)用增加20.9萬(wàn)元，磚砌堆料場(chǎng)增加費(fèi)用6.8萬(wàn)元。

3 結(jié)論

(1) 該項(xiàng)目服務(wù)區(qū)和互通匝道路基填筑使用廢舊瀝青砼全線增加173.4萬(wàn)元，而廠拌熱再生技術(shù)需進(jìn)行設(shè)備改裝等攤銷費(fèi)，全線造價(jià)增加3 000～6 000萬(wàn)元。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，建議廢舊瀝青采用路基填料方案。

(2) 從保護(hù)環(huán)境角度考慮，采用廢棄掩埋或臨時(shí)堆放方案，均需采用防滲膜和細(xì)粒土包裹處理，且都存在污染遷移的潛在危險(xiǎn)。建議采用廢舊瀝青混合料填筑路基，剩余的暫時(shí)存放以備再利用。