浅析沥青路面再生的施工工艺

朱忠德

(湖南省郴州公路桥梁建设有限责任公司)

1 再生方法分类

(1)冷刨法。

冷刨是指采用专门设计的设备有控制地铣刨现有路面至合适的深度,经处理后形成的纹理表面可立即作为正常行驶面使用,也可用其他沥青再生方法进一步加以处理或经清扫和喷洒粘结层后加铺沥青混凝土或再生混合料层。冷刨过程中产生的路面铣刨旧料可采用热再生或冷再生法加以利用,重新铺回路面结构中。冷刨法可消除路面表面多种损坏形式,提高表面摩擦系数、纠正路面纵断面和横披,可为其它类型沥青路面再生方法提供前期的路表面准备工作,相对于其他重建方法节约了能源。

(2)厂拌热再生。

将沥青路面的面层铣刨旧料与新集料、新沥青和再生剂(按需要)在工厂混合生产再生混合料。厂拌热再生使用传统的方法软化旧料以使其与新集料、沥青和再生剂混合,并采用专门设计或改进的用于热再生的间歇式或连续式拌合站。通常,热拌再生混合料中旧料的掺配比例有一定的限制,对间歇式拌合站大约为 15%～25%,连续式拌合站大约为 30%～50%。厂拌热再生可以再生利用沥青等宝贵资源,有效改善路面的结构特性,能修复路面表面的变形及裂缝类病害,形成的再生路面与传统的热拌沥青混凝土路面性能相当。

(3)就地热再生。

将原路面在现场进行加热软化、铣刨至预定深度并根据铣刨料实际情况加入适当的新材料或再生剂,经拌和、碾压、摊铺而形成新的再生结构层。受制于热刨机具,就地热再生的处理深度一般为 20～80 mm。就地热再生使用一系列设备,如预热机、加热机、翻松机、拌和机、摊铺机和压路机,形成一系列施工车组。就地热再生能消除路面表面裂缝,修复车辙、波浪、拥包等变形破坏,恢复路面摩擦系数,减少施工中的交通中断,节省运输成本。

(4)冷再生。

主要指对原路面进行再生利用的过程中不需要热能的使用。就地冷再生是将原路面在现场铣刨破碎至预定深度,根据实际情况决定是否加入新集料,并加入适量的稳定剂(如沥青类稳定剂、无机结合料类稳定剂等),经拌和、碾压、摊铺而形成新的再生结构层。就地冷再生施工速度快、对现有交通影响小、并因减少大量运输车辆而更具经济及环保效益;但若己有大量的旧路面铣刨料堆置,或是必须将旧面层翻除后对基层进行翻修而不能采用就地再生方法时,则厂拌冷再生就是最恰当的选择。

对于出现反射裂缝的路面,常规的维修方法是修筑热拌沥青混合料罩面层,McKeen等人的研究表明,2～4年后反射裂缝通常会贯穿沥青混合料罩面层反射到路面表面层。美国爱荷华州交通部及公路研究所通过对其州内 18条冷再生道路进行分析评价,提出采用冷再生方法对出现反射裂缝病害的路面进行维修,可以有效延缓和减轻反射裂缝的再次形成,对爱荷华州年平均日交通量小于 2 000次/车道的冷再生道路,其平均使用寿命为15～26年。除此之外,冷再生还可以消除其他类型的路面表面病害,有效改善路面的结构特性,提高路面行驶质量,减少环境污染,节省能源。

(5)全厚式再生。

全厚式再生实际上是一种冷再生方法,所不同的是,全厚式再生过程中将旧路面所有沥青混凝土层及一定厚度的下卧层材料(基层、底基层和路基)统一铣刨,将软弱底层材料稳定处理后再将再生层和上覆加铺层逐层铺回。因此,对路面结构层中下层出现病害的情况特别适用。全厚式再生可大量利用旧路面回收材料,减少运输成本,消除废旧路面材料的弃置问题,并能有效提高路面结构层尤其是基层的承载力等结构特性,改善路面行驶质量,适用于修复多种路面病害类型。

以上几种沥青路面再生方法都优于传统的加铺沥青混凝土层或重修等维修养护方法,但各种再生方法各具优缺点,并不是对所有路面损坏类型各种方法都同样适用。因此,对需要采用再生技术进行维修养护的具体路面工程,需首先调查其路面损坏类型、损坏程度以及相关的配套工程条件,从而确定合理的再生方法和再生方案。

2 冷再生的优缺点

(1)可用于处治多种路面病害类型。

(2)冷再生技术可大大减少路面中反射裂缝的出现。

(3)可在不改变路面纵横线形的前提下改善路面的结构承载力。

(4)与传统的路面维修技术相比,可减少路面施工过程中对能源、集料、沥青等的需求,从而可以降低工程成本。

(5)可以减少环境污染,节约自然资源,解决废物堆置问题等,有利于环保。

当然,冷再生技术同时也有其适用性和局限性,主要为以下几方面。

(1)与传统的路面维修技术相比,路面冷再生过程中材料及施工的变异性较大,易对冷再生路面结构的性能带来不利影响。

(2)冷再生混合料通常需要一定的养生期才能达到规定的强度。

(3)冷再生施工过程受周围环境的影响较大,主要是温度和湿度的影响。

3 就地冷再生施工工艺

3.1 施工放样

(1)在再生施工之前,在道路的两侧放置一系列的标桩(杆)作为基线,用来恢复道路的中心线。

(2)标桩(杆)的间距,曲线距离不应超过 20m,线距离不应超过 40m。

3.2 准备原道路

(1)清除原道路表面(包括不需要再生的相临行车道和路肩)的石块、垃圾、杂草等杂物和积水,并清理边线。

(2)清除再生路段上存在的井盖等类似结构物。

(3)对原路的翻浆、车辙、沉陷、波浪、坑槽等病害进行处理,使原路基本平整。

3.3 添加新加料和水泥

(1)计算每平米需要的新加料质量,以利于新加料的摊铺或加入。

(2)人工摆放和撒布水泥,应根据水泥剂量,计算每一平方米水泥稳定层需要的水泥用量,并确定水泥摆放的纵横间距。

(3)使用水泥稀浆车时,应计算水泥浆的喷入量。

(4)根据计算出的每袋水泥的纵横间距,在旧路上做好安放标记。

(5)将水泥均匀摊开,并注意使每袋水泥的撒布面积相等,水泥撒布完后,表面应没有空白位置,也没有水泥过分集中的地点。

3.4 冷再生机组就位

(1)检查再生机操作人员是否已将所有与稳定剂添加量有关的数据输入计算机。

(2)使用水泥稀浆车,应检查水泥稀浆车内的水泥和水是否充足。

(3)排除系统中的所有空气并确保所有阀门均处于全开度位置。

(4)检查再生路段内的导向标志,确保导向标志明确。

3.5 旧路铣刨、破碎

(1)冷再生机行进速度应根据路面损坏状况和再生深度进行调整,一般为 6～12m/min,使得铣刨后料的级配波动范围不大。

(2)网裂严重地段应降低再生机组行进速度,提高铣刨转子转速。

(3)再生机后应有专人跟随,随时检查再生深度、水泥含量和含水量,并配合再生机操作员进行调整。

(4)施工中再生深度的检查以相邻已经再生或原路面为标准,用钢纤刺入土中,测量其刺入深度,看其深度是否合格。

(5)若进行多刀施工时,应时刻注意搭接的宽度,保证搭接宽度。

(6)带有熨平板的再生机,应经常检查熨平板后再生层的厚度。

(7)每次再生的长度以保证后续作业能正常进行为宜,一次(不停机)再生的长度一般为 150～250m。

(8)每段再生结束后,应检查铣刨毂的刀架、刀头,发现损坏立即更换。

3.6 碾压整形

(1)使用轮胎式再生机时,两轮位置会被再生机的轮胎稳压,而两轮之间会留下松散的材料,因此必须首先压实轮迹间松散的材料。

(2)由于再生位置两侧已有旧路或压实的再生层,故在压实时应先用重型压路机将再生层底部压实,后用较轻的压路机将上层压实,即采用先重后轻的原则。

(3)压路机行驶速度、压实方法,平地机整平及碾压整形时的其他注意事项与规范相同。

4 实 例

某大修路段为 K154～K163段,旧路按一般公路二级路技术标准修建,属平原微丘类型,路基宽度超过 12m,路面宽度 9m。道路典型结构为 7 cm贯入式 +20 cm砂砾 +土基。此路最早为低等级道路,后经改造成为二级路,砂砾层按 20 cm设计,但为调整坡度、改善平整度,故砂砾层厚度不均匀,实际施工中部分路段厚度加大。施工工艺主要包括以下步骤:封闭交通→准备原道路→准备新加料→冷再生机组就位→摆放和摊铺水泥→冷再生机铣刨与拌和碾压整型→养生。

冷再生使用德国 Wirtgen公司生产的 WR2500S型就地冷再生机,该机兼具路拌机和再生机的特点,最大拌和深度可达 50 cm,最大再生深度可达 30 cm。该机工作宽度2.48m,工作效率高,每天可再生 5 000～10 000m2。

通过试验段的施工主要过程详述如下。

4.1 准备新加料

根据旧路再生深度内的平均密度,计算每平米新料的添加量;根据每车料的质量或体积,计算每车料的堆放距离,结果见表 1。

表 1 新加料相关数据

4.2 摆放和摊铺水泥

(1)根据计算出的每袋水泥的纵横间距做好安放标记,不同试验段水泥剂量不同,间距也不相同。

(2)用刮板将水泥均匀摊开,并注意使每袋水泥的摊铺面积相等,水泥摊铺完后,表面应没有空白位置,也没有水泥过分集中的地点。

4.3 旧路铣刨、破碎、拌和

(1)根据路面损坏状况和再生深度调整再生机行进速度和铣刨转子速度,确定再生机行进速度为8.5m/s,铣刨转子为 2 000～2 200 r。

(2)对一次的再生长度进行调查,保证在水泥终凝前完成所有后续工作,一般每天开工时第一刀为 150m,后面各刀为 200～250m。

4.4 碾压整形

调整压路机碾压组合、碾压遍数及平地机刮平的时机,最终根据配套施工机械采用如下组合。

(1)20 t单钢轮压路机初压(静压)1/2遍。

(2)20(18)t低频高振 1/2遍。

(3)平地机整型。

(4)20(18)t低频高振 3～4遍。

(5)16 t高频低振 3～4遍。

(6)如果表面发干用水车进行补水,并用压路机静压。

(7)根据实际情况适当调整。

4.5 养生

洒水保湿养生 7 d。

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