文／王紅斌 中海鑫業(yè)（北京）建設有限公司 北京 100032

引言:

高等級公路瀝青路面具有承載能力大、穩(wěn)定性好、舒適性高、施工周期短等特點，在高等級公路施工中被廣泛應用，隨著交通壓力的逐步加大，瀝青路面出現(xiàn)了不同的病害，影響了高等級公路整體行車的舒適及安全性，傳統(tǒng)的改造方法是對原瀝青路面銑刨外棄，重新攤鋪新瀝青路面，若原瀝青路面基層發(fā)生斷板開裂等現(xiàn)象，需要將原基本進行整體銑刨挖除，再次攤鋪新的水穩(wěn)基層，同時對瀝青混凝土面層進行加鋪，但由于該技術施工周期長，需要暫時封閉高速公路，對周邊城市交通影響較大，同時封閉期間嚴重影響高速公路的收費經濟效益，對于原銑刨料不能再次使用。論文主要介紹了泡沫瀝青一體化再生技術在高等級公路養(yǎng)護過程中的一種新工法，利用原瀝青路面骨料再利用與3800CR 泡沫瀝青就地冷再生設備相結合，達到高等級公路高速高效高質量養(yǎng)護通車的預期目標。

1.呼準高速公路路基本技術概況

呼準高速公路原路面結構層：底面層采用8cm 的AT B-25，中面層采用6cm 的AC-20，上面層采用4cm SMA-16 受力結構模式，線路全長51.989km，采用全封閉、全立交、雙向四車道高速公路標準設計，路基寬26m，計算行車速度100km/h。

2.泡沫瀝青一體化再生工法的技術要點

2.1 原瀝青基面的現(xiàn)場調查及分析

原有路面的路況調查按照（JTG D50-2006）《公路瀝青路面設計規(guī)范》中關于改建路面設計的調查內容進行，需要注意的是調查各路段路面損壞的層位、各層頂面的強度及各層路面材料的性狀。將原路面劃分為若干路段，每個路段應分別開挖探坑。選擇具有代表性的位置對探坑進行調查，完成探坑分析表，探坑分析表應包括：探坑的位置、探坑區(qū)域產生的病害、銑刨次數(shù)及深度、每層材料的形狀分析（材料的類型、含水量、塑性指數(shù)、銑刨后級配、抽提后級配、瀝青含量等）、每次銑刨后路面結構的描述、每次銑刨后路面結構的回彈模量等，最終通過多次、多階段調查及試驗室分析原路面真實技術等級，確定采用再生技術的方式及層厚。

2.1.1 原路段基礎數(shù)據(jù)的收集

（1）收集待再生路段屬性基礎數(shù)據(jù)。

（2）收集待再生路段養(yǎng)護管理數(shù)據(jù)。

（3）收集待再生路段的建設條件數(shù)據(jù)。

（4）收集待再生路段交通狀況信息，包括歷年交通量、軸載組成情況等。

2.1.2 原路面技術狀況檢查和檢測

（1）路面損壞，主要為各種路面損壞的形態(tài)及位置、嚴重程度等。

（2）路面內部結構狀況，主要有病害層位和結構損壞類型、病害嚴重程度及層間連接狀況、結構層材料性能指標等?？商娇娱_挖、鉆芯取樣等方式進行檢查。

（3）路面各結構層厚度及結構層內部破損檢測。通過3D 雷達進行檢測和分析。

（4）原路面結構參數(shù)，包括路基頂面當量回彈模量、基層頂面當量回彈模量、路表當量回彈模量等?？赏ㄟ^承載板試驗、動力貫入錐觸探、彎沉盆反算等方法檢測。

（5）原路面宏觀技術指標，包括PCI、PSSI、RQI、SRI、RDI 等。

2.1.3 路面結構層設計

（1）瀝青冷再生路面結構由瀝青瑪蹄脂SMA-16、瀝青混凝土AC-20、瀝青冷再生層、原路面瀝青混凝土ATB-25 等多層結構組成。再生層主要起承重和抗疲勞的作用，其有足夠的強度和穩(wěn)定性，可為單或雙層。

（2）瀝青面層類型應與公路等級、使用要求、交通條件相適應，瀝青面層宜選用密級配的材料或通過設置防水層起到隔水作用。

2.2 回收瀝青路面材料RAP 配比設計

2.2.1 瀝青材料技術要求

（1）使用70#或者90#的冷再生混合料道路石油瀝青，其中瀝青技術指標要符合實際的設計要求及（JTG F40-2004）《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》。

（2）瀝青應進行發(fā)泡試驗，瀝青發(fā)泡的膨脹率、半衰期應不少于8s 且≥10 倍。

（3）瀝青還需進行拌合試驗?；谏厦娲_定的瀝青膨脹率、半衰期選擇合適的發(fā)泡參數(shù)，在25℃的條件下進行泡沫瀝青的拌合試驗，要求泡沫瀝青混合料無絮狀物和無團狀物，選擇瀝青在集料中分散均勻的瀝青品牌。

（4）施工應采用冷再生混合料配合比設計時使用的瀝青。瀝青來源發(fā)生變化時，得進行發(fā)泡試驗確定合理的發(fā)泡參數(shù)，必要時重新進行混合料配合比設計。

2.2.2 水泥材料技術要求

（1）采用普通硅酸鹽、礦渣硅酸鹽或火山灰硅酸鹽水泥，水泥標號可以是32.5 或42.5。

（2）對水泥的要求是疏松、干燥，無聚團和結塊，受潮變質的水泥不得使用。施工應采用冷再生混合料配合比設計時使用的水泥品種和標號。當水泥有變化時，需進行試驗段驗證其適用性，否則需要重新進行冷再生混合料配合比設計。

2.2.3 集料材料技術要求

（1）關于不良的銑刨舊料，可摻加部分新料來改善。對新加料應嚴格按照相關要求進行試驗：級配分析、塑性指數(shù)、相對密度、碎石或礫石的壓碎值、水量；

使用的集料必須滿足（JTG F40-2004）《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》的規(guī)定，在泡沫瀝青穩(wěn)定再生層施工前，要注意用再生機對原路面進行取樣，不僅為試驗室配合比設計提供了樣品，同時也掌握了實際結構層厚度及材料類型。

（2）RAP 料選取的銑刨料樣品應嚴格按照相關規(guī)范和規(guī)程進行試驗，見下表1。

表1 泡沫冷再生舊料RAP 檢測項目

（3）細集料

3800CR 再生機對水穩(wěn)基層進行泡沫瀝青冷再生時，通常粗集料級配都滿足要求，所以不用添加。泡沫瀝青混合料對其強度有成型要求，需要添加細集料。

2.2.4 再生混合料級配設計

（1）測得舊料、新集料等各組成材料的級配

合成級配范圍見下表2。繪制級配曲線，使其在相應的級配范圍值內。設計的合成級配要接近級配范圍的中值。泡沫瀝青穩(wěn)定再生層單個顆粒的粒徑不超過37.5mm。水泥穩(wěn)定碎石基層的就地泡沫瀝青冷再生應選擇下表中的粗粒式或者中粒式范圍。

表2 泡沫瀝青穩(wěn)定再生基層與底基層混合料的顆粒組成范圍

（2）干密度及含水量的確定

在泡沫瀝青穩(wěn)定基層的時候，需添加少量的水泥或石灰與泡沫瀝青配合一起使用。在配制試樣時，水泥劑量為1.5%。水泥劑量以水泥質量占全部材料干質量的百分率表示，即水泥劑量=水泥質量/（水泥質量+待穩(wěn)定舊料干質量）。按照（JTG E51-2009)T0804-94《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》 方法確定混合料的最大干密度和最佳含水量。

2.2.5 確定最佳瀝青用量

各組油石比試件分別做15℃劈裂及浸水24h 的劈裂試驗。其中浸水24h 劈裂試驗是指，先把試件全部浸泡在恒溫水浴中23h（其中水溫在25℃）。接著要在恒溫水浴中完全浸泡1h 此時水溫要求在15℃，最后取出試件立即做15℃的劈裂試驗[1]。

依據(jù)以上實驗結果，并結合表3 和工程經驗，得出最佳泡沫瀝青用量OAC。

表3 泡沫瀝青配比范圍

3.泡沫瀝青一體化再生工法的施工技術要點

3.1 泡沫瀝青一體化再生工藝流程(如圖1)

圖1 泡沫瀝青一體化再生技術施工工藝流程

3.2 泡沫瀝青一體化再生施工工作面準備

本項目使用的機械設備包括：維特根高性能就地冷再生3800CR 1 臺、碎石灑布車1 臺、水泥灑布車1 臺、水車3輛、保溫瀝青罐車1輛、福格勒攤鋪機超級1880L 1臺、悍馬HD 138 雙鋼輪壓路機1 臺、HC228D 單鋼輪1 臺、膠輪壓路機HP280 1 臺、50 裝載機1 輛、20t 自卸車1輛[2]。

3.3 泡沫瀝青一體化再生施工過程控制

（1）在項目施工前，施工方提前調試好再生機的各項參數(shù)。碎石灑布車將新添加的集料按照設計摻量均應灑布在老路面上，接著由水泥撒布車按照設計的水泥用量均勻撒布在新集料表面。

（2）采用福格勒超級1880L 進行攤鋪，攤鋪寬度設定3.8 米，攤鋪機夯錘初定4.5 級，攤鋪速度控制在3～4 m/min，松鋪系數(shù)約1.45。

（3）在施工階段中，初壓采用單鋼輪壓路機進行前靜后振壓實1 遍，再往復弱震一遍；復壓采用雙鋼輪壓路機振動壓實兩遍；終壓采用輪胎壓路機壓實5 遍，碾壓時無混合料推移現(xiàn)象[3]。

3.4 施工質量檢測及性能評價

為了保證施工質量，對試驗段現(xiàn)場泡沫瀝青冷再生混合料、再生層的壓實度、成型情況和承載能力進行了檢測。

3.4.1 現(xiàn)場混合料的技術性能

按照（JTG/T5521-2019）《公路瀝青路面再生技術規(guī)范》的要求，將現(xiàn)場取回的泡沫瀝青冷再生混合料成型馬歇爾試件，經養(yǎng)生后實行干濕劈裂強度試驗[4]，試驗數(shù)據(jù)見下表4 所示。

表4 泡沫瀝青混凝土劈裂強度試驗結果

從試驗數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場的混合料劈裂強度完全符合設計要求，說明現(xiàn)場混合料質量較好。此外，試驗數(shù)據(jù)也表明，現(xiàn)場混合料的抗車轍能力完全符合設計要求，能夠滿足重載交通下面層的技術要求。

3.4.2 現(xiàn)場混合料的成型壓實度

泡沫瀝青混合料最大干密度為2.048 g/cm3，最佳含水量為5.7%，試驗段現(xiàn)場檢測3 處壓實度，檢測結果如表5 所示。從檢測數(shù)據(jù)來看，現(xiàn)場壓實度均滿足設計要求，表明現(xiàn)有壓實工藝能夠滿足要求[5]。

表5 泡沫瀝青混凝土現(xiàn)場壓實度檢測結果

3.4.3 現(xiàn)場混合料成型路面取芯

施工3d 后現(xiàn)場取芯，芯樣外觀完整密實，說明再生層成型效果較好。

3.5 開放交通

泡沫瀝青冷再生層封閉自然養(yǎng)生2d后直接開放交通，下圖為開放交通2 周后泡沫瀝青冷再生層表面情況。從開放交通效果來看，高性能泡沫瀝青冷再生層經受住了交通荷載的持續(xù)作用，表面更加密實，沒有出現(xiàn)集料剝落和車轍變形的情況。

結語:

呼準高速提升工程的同步攤鋪泡沫瀝青就地冷再生工程應用，主要依托于原瀝青路面結構層銑刨工法、回收料再生工法、新舊料融合的技術要點、施工工藝流程、質量控制措施和經濟環(huán)保優(yōu)勢結論，從技術、經濟和社會效益的層面，體現(xiàn)了泡沫瀝青一體化再生工法的顯著特點，與傳統(tǒng)維修方法相比，泡沫瀝青就地冷再生具有以下優(yōu)點：利用舊路面材料（100%利用）可以節(jié)約大量的瀝青和砂石原料，節(jié)省項目投資，保護自然資源和節(jié)約成本[6]，具有顯著的經濟和社會效益；由于省去了舊路面結構層的挖除、清理、運輸和回填等工序，直接就地冷再生施工便捷、縮短工期；當僅對面層進行改造時，可保持路面結構的完整性，不損壞基層，有效地保護了基層承載力。3800CR再生寬度可達為3.8m，一次性無縫再生一個車道，保證一個車道的連續(xù)施工，施工效率提高了50%以上[7]；瀝青舊料銑刨后集中輸送到攤鋪機，材料的不均勻性得以消除，再生層的厚度控制更加精確，平整度更優(yōu)，能夠滿足高等級公路下面層的技術要求。