嚴佳林 劉小滔 金發(fā)均 韓海紅 周代會

摘要 泡沫瀝青就地冷再生技術已廣泛應用于公路建設領域，該技術能實現(xiàn)廢舊材料的循環(huán)利用，達到節(jié)約資源，減少環(huán)境污染的目的。文章結合某國道大修工程，將泡沫瀝青就地冷再生技術成功應用于普通國道工程中，針對普通國省道的特點，從配合比設計和施工工藝入手，系統(tǒng)總結了泡沫瀝青就地冷再生技術在普通國省道中的施工方案，為類似工程提供一定的參考。

關鍵詞 泡沫瀝青；同步攤鋪；配合比設計；施工工藝

中圖分類號 U418.6文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）03-0038-04

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，公路建設里程不斷地增加，根據(jù)交通運輸部2022年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報，截至2022年底，我國公路里程達到5 354 800 km，其中，國道公路里程達到379 500 km，省道公路里程達到393 600 km。隨著公路建設里程的不斷增加，公路養(yǎng)護的任務也越來越重。傳統(tǒng)的養(yǎng)護方式，主要以銑刨重鋪或者直接加鋪為主，導致大量的廢棄舊路材料需要集中堆放，污染環(huán)境，并造成資源浪費。2022年5月，交通運輸部“十四五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展綱要中明確要求，“十四五”期間，交通行業(yè)發(fā)展目標要求，高速公路、普通國省道瀝青路面材料循環(huán)利用率分別達到95%、80%以上。以“綠色、循環(huán)、低碳”為目標的養(yǎng)護技術急需貫徹到養(yǎng)護的各個環(huán)節(jié)。泡沫瀝青冷再生技術是指通過專用的發(fā)泡設備，將瀝青進行發(fā)泡，降低瀝青黏度，實現(xiàn)常溫拌和的目的。韓海紅[1]研究認為泡沫瀝青能夠很好地平衡剛柔度，加入部分水泥后性能與熱瀝青混凝土相當，同時又可以實現(xiàn)廢舊材料利用，減少能源消耗，降低污染排放，實現(xiàn)交通的可持續(xù)發(fā)展。時杰[2]采用冷再生機和攤鋪機分體式的再生工藝，完成了就地冷再生施工。為研究泡沫瀝青在普通國省道山區(qū)公路中的應用效果，該文以四川省某國道公路泡沫瀝青就地冷再生施工為例，從配合比設計和現(xiàn)場施工兩方面入手，總結了泡沫瀝青施工工藝，為類似工程施工提供一定的參考。

1 工程概況

該工程為二級公路，于2016年改建而成。泡沫瀝青就地冷再生試驗段為2 km，原路面結構為3.5 cm細粒式改性瀝青混凝土AC-13C+4 cm中粒式瀝青混凝土AC-16C+18 cm水泥穩(wěn)定級配碎石基層+18 cm水泥穩(wěn)定級配碎石底基層+15 cm級配碎石墊層。2020年下半年進行了功能性養(yǎng)護，養(yǎng)護方案為原路面銑刨1 cm后，加鋪3.5 cm普通瀝青混凝土AC-13C，該次養(yǎng)護后瀝青面層達到10 cm厚。該次養(yǎng)護采用全厚式冷再生施工工藝，再生10 cm瀝青混凝土面層和3 cm水泥穩(wěn)定碎石基層，再生厚度為13 cm，并加鋪5 cm普通瀝青混凝土AC-20C和4 cm改性瀝青混凝土AC-13C。

2 泡沫瀝青冷再生配合比設計

泡沫瀝青就地冷再生配合比設計階段主要目的是確定發(fā)泡瀝青、合成級配、初步泡沫瀝青用量以及驗證泡沫瀝青混合料性能。具體工作內(nèi)容為：①對原材料進行檢驗，包括發(fā)泡瀝青性能、回收料的級配和性能等；②利用專用發(fā)泡設備，以膨脹率和半衰期作為指標，確定發(fā)泡瀝青、發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水量；③對銑刨料級配進行驗證，必要時確定是否需要添加新集料；④對合成集料進行擊實試驗，確定最佳含水量和最大干密度；⑤不同泡沫瀝青用量下，成型馬歇爾試件，利用劈裂強度和干濕強度比，確定最佳泡沫瀝青用量。該工程泡沫瀝青配合比設計結果見表1～2。

3 泡沫瀝青就地冷再生施工工藝

該工程采用同步攤鋪的就地冷再生技術，該技術是一種在對舊瀝青路面切削破碎的同時完成水、水泥、泡沫瀝青（或乳化瀝青）的添加與拌和，之后把滿足一定路用性能的冷再生混合料傳輸至攤鋪機料斗當中，最終由攤鋪機重新把再生材料鋪筑于路面結構中，并由壓路機完成壓實的先進施工方案[3-4]。就地冷再生機采用維特根生產(chǎn)的W380CR就地冷再生機，詳見圖1。W380CR就地冷再生機工藝參數(shù)為基本工作寬度3.8 m，最大再生深度30 cm，發(fā)動機功率708 kW，最大工作效率800 t/h，建議再生機的工作速度控制在4～5 m/min。

具體施工流程如下：

3.1 施工前準備

（1）原材料的準備：泡沫瀝青就地冷再生施工前，應結合配合比設計、市場情況等因素合理地確定原材料來源。特別是發(fā)泡用瀝青、水泥和新骨料的采購，原材料必須與配合比設計時采用的材料一致，若更換產(chǎn)地或廠家，需要重新開展配合比設計。原材料進場前，應全面檢查出廠檢測報告、合格證等相關資料，并同時按照要求開展必要的抽樣檢查，待原材料檢查合格后，方可進場。

（2）原公路線形、路基寬度分析：W380CR就地冷再生機工作寬度為3.8 m，實際實施過程中，再生寬度多大于3.8 m，此時，施工前就需要對原路面進行測量，掌握原有公路路面寬度情況，特別是對于二、三級公路，需考慮彎道加寬的情況。當一次再生寬度超過3.8 m時，應配備一臺與總再生寬度相匹配的銑刨機，負責把超寬部分進行銑刨并把銑刨材料輸送至再生機的再生寬度范圍之內(nèi)，以便再生機能夠把所有材料進行再生。當用于山區(qū)公路時，還應對山區(qū)公路平縱面線形進行評價，分析出合理的施工方案。特別是存在連續(xù)長下坡路段時，為更好地控制冷再生機前進速度，就地冷再生作業(yè)方式建議采用自下而上地作業(yè)的方式為主。以該工程為例，施工路段為連續(xù)下坡路段，平曲線半徑為60 m，平曲線占路線總長90%，最大縱坡7%，右幅全為下坡路段，左幅為上坡路段，分析認為連續(xù)長下坡路段，對連續(xù)作業(yè)施工工藝要求更高，難以保證施工質量，最終采用先施工左幅路段后，再周轉設備至起點，施工右幅段落，保證施工作業(yè)面為上坡作業(yè)的方式。

（3）原路面的檢測和調查：正式開工前，對原路面的檢測和處理是十分必要的。對于泡沫瀝青就地冷再生而言，再生前原路面需要有良好的整體狀況，路基沒有沉降，路面具有較好的承載能力。開工前，應對全線進行路面結構承載能力檢測和路況調查，待病害處治合格后方可實施。

（4）合理的保通方案：同步攤鋪的連續(xù)作業(yè)方式需要一個良好的施工環(huán)境，減少施工干擾，保證順利實施。在施工過程中，合理的保通方案是十分關鍵的。對于高等級公路而言，可采用半幅實施的方式。對于普通國省道公路而言，該類公路路面寬度窄，平縱線形指標較差，難以做到半幅施工，故施工過程中應采用合理的保通方案，建議以路網(wǎng)保通或區(qū)間保通為主。施工前期，應通過媒體等發(fā)布通告，建議途經(jīng)此段的車輛盡量考慮其他通過方案，并提供較詳盡路線長度，路況及相關的信息。同時，應設置完善的安全警示標志牌，并配備值班人員，指揮交通。

3.2 就地冷再生機調試

就地冷再生機設備到場后，需對設備進行調試，確保再生設備保持一個最佳的工作狀態(tài)。調試合格后，需進行試運行，確定銑刨速度、最佳含水量和再生料的最大干密度，有條件時，可對銑刨料進行性能驗證。以該工程為例，考慮不同的銑刨速度，對銑刨料的級配有較大影響[5]。通常，泡沫瀝青就地冷再生機銑刨速度為4～6 m/min，故分別以4 m/min和6 m/min銑刨速度進行級配驗證，試驗結果見表3～4、圖2。

由表3、表4、圖2可以看出，4 m/min銑刨速度下，再生料的級配更細，且合成級配能滿足規(guī)范要求，而6 m/min再生速度，級配偏粗，細集料含量偏少，故推薦再生速度為4 m/min。同時，考慮W380CR就地冷再生機采取下切工藝，切削后的材料有著很好的均勻性與穩(wěn)定性，該工程可不需要添加新材料。對合成集料級配進行擊實試驗后，最佳含水量為5.3%，最大干密度為2.209 g/cm3。

3.3 水泥灑布

水泥灑布建議采用專用水泥灑布車進行灑布，為保證水泥用量的準確，不建議人工灑布。施工前應進行灑布車車速和灑布量的標定。正式施工時，應使用經(jīng)驗豐富的司機，并按標定的速度和流量進行水泥灑布，嚴禁隨意啟停，并按計算的工作量確定每天的灑布長度。

3.4 冷再生機銑刨與拌和

施工過程中，冷再生混合料的銑刨與拌和均在泡沫瀝青冷再生機內(nèi)完成。冷再生機推動瀝青車或水車前行的，與此同時添加泡沫瀝青、水，并進行均勻拌和。冷再生機應以設備調試時確定的速度前進，保證級配波動范圍不大，每天施工過程中，應對作業(yè)段進行級配檢驗，第二天的前進速度應以前一天的檢測結果進行調整優(yōu)化。施工過程中，應隨時檢查再生深度和用水量，若再生深度不合理或用水量不準確時，應及時分析原因，對就地冷再生機進行調試。

3.5 再生混合料攤鋪

泡沫瀝青冷再生混合料在再生機內(nèi)拌和后，輸送給后方的攤鋪機，這就需要攤鋪機與再生機協(xié)同作業(yè)。與熱拌瀝青混合料再生不同，冷再生施工前應在攤鋪機料斗前方配備擋料板或安裝額外的接料裝置。攤鋪機施工過程中應緩慢、均勻，連續(xù)不間斷地攤鋪，與泡沫瀝青冷再生機協(xié)同作業(yè)，不得隨意變換速度或中途停頓，當發(fā)現(xiàn)再生混合料出現(xiàn)明顯的離析、裂縫、拖痕時，應分析原因，予以消除。

3.6 再生混合料碾壓

泡沫瀝青再生混合料用水量對施工和易性差，混合料的壓實特性有較大影響，且再生混合料前期強度主要依靠水泥，故再生混合料碾壓工藝與水泥穩(wěn)定類材料相似。通常泡沫瀝青就地冷再生需配備單鋼輪壓路機、雙鋼輪振動壓路機和膠輪壓路機，具體的碾壓作業(yè)方式應結合再生層厚、壓路機工作性能、現(xiàn)場條件等因素綜合考慮確定。考慮該工程再生層厚僅為13 cm，故配備的碾壓設備為20 t單鋼輪壓路機、13 t雙鋼輪振動壓路機和30 t膠輪壓路機。具體碾壓工藝如下：

（1）初壓：采用20 t單鋼輪壓路機壓實一遍，前進方向為靜壓，后退采用弱振。

（2）復壓：采用13 t雙鋼輪振動壓路機弱振壓實兩遍。

（3）終壓：采用30 t膠輪壓路機壓實八遍。

通過最終檢測結果可知，該工程壓實度均大于98%，這說明該壓實工藝具有較好的壓實效果，檢測的15 ℃干劈裂強度均大于0.6 MPa，干濕劈裂強度比均大于80%。

3.7 養(yǎng)生

泡沫瀝青就地冷再生在壓實結束后應進入養(yǎng)生階段。

通常養(yǎng)生時間不應少于48 h，不宜少于7 d。對于保通壓力較大的路段，為盡早開放交通，養(yǎng)生時間達到48 h以后，可進行鉆芯檢測或含水量檢測，若采用Φ150 mm鉆頭取出的芯樣完整度較好或再生層含水量低于2%可開放交通[6]。

該工程在施工完第3 d后鉆芯取樣，芯樣整體性較好，芯樣密實，粗細集料分布均勻，見圖3。經(jīng)分析，可開展下一道工序。并對鉆取的芯樣進行干濕劈裂試驗，干劈裂強度為0.644 MPa，大于要求的0.5 MPa，浸水劈裂強度為0.533 MPa，干濕劈裂強度比為82.8%，大于要求的80%。

4 結論

（1）該文結合泡沫瀝青就地冷再生技術在普通國省道中的應用，對泡沫瀝青就地冷再生技術配合比設計和施工工藝進行了探討，系統(tǒng)總結了配合比設計方法和施工工藝。

（2）泡沫瀝青就地冷再生技術在施工前，應做好原有公路線形、路面寬度和路況的分析，制定合理的施工方案。對于同步攤鋪的連續(xù)作業(yè)方式，應加強保通措施。

（3）泡沫瀝青就地冷再生設備調試合格后，應進行試運行，確定銑刨速度、最佳含水量和再生料的最大干密度，有條件時可進行性能驗證。

參考文獻

[1]韓海紅. 泡沫瀝青冷再生混合料的路用價值分析[J]. 建設機械技術與管理， 2019（3）： 62-64.

[2]時杰. 新泗路泡沫瀝青就地冷再生應用檢測與評價[J]. 交通世界， 2023（7）： 1-2.

[3]韓海紅， 林巖松， 石紅星. 基于同步攤鋪的就地冷再生技術分析[J]. 建設機械技術與管理， 2022（5）： 49-51+57.

[4]尉北蘭. 泡沫瀝青發(fā)泡效果評級及混合料性能研究[J]. 內(nèi)蒙古公路與運輸， 2022（6）： 5-8+27.

[5]王輝， 王大明， 陳一凡， 等. 銑刨速度對泡沫瀝青冷再生施工成本影響研究[J]. 公路工程， 2023（1）： 130-135.

[6]公路瀝青路面再生技術規(guī)范： JTG/T 5521—2019[S]. 北京：中華人民共和國交通運輸部， 2019.