沥青路面就地冷再生水泥稳定基层施工技术探讨

张长春

摘要:冷再生技术是近几年公路大、中修工程中新兴的一项施工工艺,本文结合实例对沥青路面就地冷再生水泥稳定基层施工中的一些关键性环节和数据提出了观点,为此项技术的推广应用提供基础资料。

关键词:沥青路面;就地冷再生;水泥稳定基层;施工技术

引言

近几年,我省逐渐进入公路大、中修高峰期,一般的公路大、中修都是对原有的沥青路面进行挖除、铣刨,大量的沥青混合料被废弃。一方面造成环境污染,而且大量的使用新石料,开采石料会导致森林植被减少,水土流失;另一方面也造成资源的浪费,挖除、铣刨下来的沥青混合料如能加以利用,每年可节省的材料费数目非常可观。

沥青路面就地冷再生技术就是将旧沥青路面经过路面再生专用设备的翻挖、回收、破碎、筛分后,与再生剂、水泥、新集料等按一定比例重新拌和成混合料,重新铺筑作为路面基层的一整套工艺。因此,沥青路面冷再生技术的研究,对保护生态环境和公路建设都有极重大的意义。

1试验工程

再生沥青路面按施工工艺可分为表面再生法、厂拌再生法和就地冷再生法。其中就地冷再生法的应用前景最为广阔。

2008年4月28日至5月14日,我局在S332安望路K13+340～K15+500、K20+960～K21+500、K23+700～K25+200分三段进行了冷再生施工试验。实践证明,就地冷再生水泥稳定基层施工技术具有几大优点:1、环保。以前废弃的材料现在全部利用,减轻了环境污染,减少了能源消耗,减少了新砂石料开采对资源的破坏。2、经济。节约了建水泥稳定基层拌和厂的资金;全部旧料就地冷再生,节约了新料的用量;大大降低了运输成本。3、工期短。按普通的水泥稳定基层施工,我们这三段路面基层大约需要18天,而使用就地冷再生法施工只用了6个有效工作日(按8m/min的速度计算,理论时间只需36个小时)。4、控制原路面的高程。使用就地冷再生法施工后基层的高程和原路面高程差不多,只增加了相当于沥青面层的高程,这个特点对于街道或大桥的桥头等一些高程受到控制的路段非常有价值。通过这次试验,我们也获得了宝贵的基础数据和施工经验。

2主体工程概况

2008年5月下旬,我局在S228 桐安路K5+720～K31+774段进行了就地冷再生水泥稳定基层施工。S228原路面结构为20cm级配碎石+14cm～18cm水稳+5～7cm沥青碎石沥青混凝土。现在路段存在的病害主要为大面积的网裂、剥落和坑槽。采用就地冷再生水泥稳定基层技术进行维修时,处理深度为整个沥青层(5～7cm)和全部水稳基层(15cm),从而形成一个均匀的冷再生基层。同时路面结构采用《公路沥青路面设计规范》(JGD50-2006)中提供的路面结构设计计算。根据5月初在S332安望路进行冷再生试验得到的基础数据,以及工程所在地路面承载能力和现有压实设备能力结合考虑,确定再生层的总厚度在21cm(超过此厚度压实度无法达到要求),面层结构为4cm的沥青碎石+3cm的沥青混凝土面层。

3就地冷再生水泥稳定基层施工工艺的过程和特点

3.1再生材料的配合比设计

根据目前国际通用的级配建议范围,将现场取样的沥青面层和水稳基层铣刨料筛分,掺配一定量的石屑和水泥得出合成级配曲线,材料的具体组成为:77%再生料+18%石屑(0～5cm)添加4.5%水泥。

3.2施工设备与工艺

冷再生试验路段所需施工机械:

(1)WR2500S冷再生机1台;

(2)25吨(自重)单钢轮振动压路机1台(带强弱振动调整);

(3)胶轮压路机1台(20吨以上);

(4)平地机或摊铺机1台;

(5)水车2台(1台带洒水功能);

3.3具体施工过程及流程表如下:

3.3.1撒布石屑和水泥:根据再生层厚度、再生层设计密度、新料添加比例和水泥用量,撒布石屑并静压一遍至厚度为5cm,然后在石屑表面按照上述方法撒布水泥。

3.3.2再生施工:施工速度控制在8m/min,再生机初始施工时,要注意观察再生料的湿度状况,以便及时修正再生机的喷水量。由于再生机再生宽度为2.5 m,因此4.5 m单幅路面要施工2遍,第2遍施工时要注意关闭重叠部分的喷嘴。

3.3.3初压:再生施工完成后尽快安排压路机沿再生机施工中心位置静压1遍,使得再生材料得以稳定、成型。然后采用高幅低频振动压实2遍,压实再生层底部的材料。

3.3.4整平:静压结束后,平地机进行整平工作,整平的目的在于消除轮迹印,刮平再生层使材料分布均匀,提高压实效果。平地机的切削深度从深至浅,一个再生宽度一般通过整平2～3遍可以满足要求。

3.3.5复压:整平结束后,压路机在高频低幅状态对每1个再生宽度压实3～4遍。

3.3.6终压:复压结束后,可再安排洒水车在再生层表面再洒一遍水,使再生层表面湿润。然后安排轮胎压路机对每一个再生宽度压实4～5遍。压实完成后的再生层表面纹理致密,未发现任何明显现象,并具有较好的平整度。

施工流程为:撒布石屑→平地机整平→压路面静压至规定厚度→画线→撒布水泥→就地再生→压路机静压1遍→高幅低频强振压实2遍→平地机整平→高频低幅压实3～4遍→轮胎压路机压实4～5遍→下封层→沥青面层。

4试验段

4.1试验段施工需要确定的四个指标

每个再生工程的初始路段应作为试验段,以便确定现有路面材料的特性。该初始试验段将为施工人员和监理人员对再生施工的四个最重要影响因素的评价提供依据,它们是:

(1)再生材料的级配。应检验再生后的材料,看其是否与实验室中进行配合比设计时的样品相似。通过筛分确定混合料设计是否恰当。

(2)转子的转速及再生机行走速度,均影响再生后材料的级配和混合料的质量。此外,再生机铣刨和拌和腔前,装备有“破碎梁”用于调整再生材料的最大粒径。另一个特点是后门的开或关采用液压控制。作用在封闭门上的力可有效改善铣刨与拌和腔内材料的拌和效果。通过优化组合上述因素即可获得满意的级配。

(3)压实。影响再生层最终性能的最重要因素是压实后材料的密实度。较厚的路面(>200mm)往往需要特殊压实工艺。而初始试验段恰好为比较各种压实方法提供了机会。

(4)膨胀性。已损坏旧路面的沥青层往往具有较低的空隙率,原天然材料(粒料)得到了很大程度的密实。这种材料再生后往往体积增加,从而影响完工路面的高程。

初始试验段的施工将使操作人员、监理人员以及管理人员在没有进度压力的情况下施工,可以全面了解到再生材料的有关特性。

4.2试验段的质量控制与评价

施工过程中每天进行现场取样,送至实验室测试含水量,水泥含量,并通过试验得出成型试件材料的无侧限抗压强度和劈裂强度,以此来评价现场材料的质量。

S228桐城至枞阳段灾后恢复工程项目通过试验段施工得出:根据实验室报告,水泥掺入量4.5%,冷再生混合料最佳含水量为8%,最大干密度为2.18g/cm3。实际施工时水泥每袋铺筑面积为2m2;加水一般由冷再生机操作人员通过机上自动计量加水控制,每平米加水30KG左右;冷再生基层单幅施工长度控制在120-150m,幅与幅之间横向搭接20-30cm,每段完成后,如果连续作业就竖向搭接50cm,如果中间停止,下次拌和就搭接1m;冷再生机拌和时行驶速度控制在8m/min。

通过试验,试验段现场采样压实度达到98.1%,7天无侧限抗压平均强度为3.7MP,完全达到了设计要求。

5就地冷再生施工注意事项

5.1再生机两侧的工作深度。此外,再生作业面底端的水平应对照测定的参考面(如道路两侧设置的水平控制桩)定期核查。

5.2作业面是否正确,重叠是否合适。为帮助操作者,导向线一定要固定在作业面的边缘。

5.3行进速度。最佳的拌和速度介于6～12m/min,它取决于作业深度、再生的材料和添加剂。必须禁止任何要求再生机以最大行进速度施工的做法。

5.4再生材料的含水量必须达到最佳含水量,确保压实的要求。

5.5水泥稳定再生基层,一次性施工长度一般较短,以便有足够的时间对整个半幅路面进行再生,并在水泥材料终凝前完成再生层的整形和压实以及表面处理。

5.6再生深度。再生后层面的最终厚度主要取决于再生深度。层厚是决定路面结构性能的最关键的一个参数,所以这些检查必须认真执行。

5.7水和稳定剂的应用。为确保再生材料是采用需要的添加剂稳定,必须仔细地遵循再生机的操作程序。再生过程中,输入微处理器的信息需要仔细核对,预启程序要严格遵循,同时要监控计算机控制台显示的流量和读数。

5.8拌和质量。再生机的运行速度必须按规定检查,以确保最佳的拌和速度(6~12m/min)。此外,再生机后面的材料需要连续地监控,以确保其合适的含水量和混合料处于理想的状态。

5.9横向接缝。每次施工开始或终止会形成横穿作业面,并造成作业面不连续的横向接缝。每次停机,即使是仅需几分钟用于更换罐车,也将形成一个严重影响再生材料均匀的横缝。因此,施工中应尽量减少停机现象。在不可避免的情况下,应对所形成的横缝进行认真处理。与摊铺沥青相似,横缝问题只有当施工停止时才会出现。因此再生机组只能在罐车用空后或类似情况下才能停机。

6结束语

S228桐城至枞阳段灾后恢复工程项目在交工验收时,被评为全市优良工程。就地冷再生水泥稳定基层经省、市公路检测部门多次检测,工程质量优良。

参考文献:

[1]JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[2]JTJ034-2000.公路沥青路面基层施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2000.

[3]JTJ052-2000.公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京:人民交通出版社,2000.

[4]JTG E42-2005.公路工程集料试验规程[S].北京:人民交通出版社,2005.