就地冷再生技术在108国道霍侯一级公路路面改造中的应用

张育斌

（山西省公路局，山西 太原 030006）

随着基础设施建设的持续发力，山西省乃至全国的公路里程均迅速增长，截至2015年底，山西省公路总通车里程已超过14万km，其中，普通干线公路11 968 km，占到公路总里程的8.5%。在公路通车里程不断增长的同时，养护规模也在不断扩大，越来越多的普通干线公路进入大中修日程。对于一些产生了严重龟裂、块裂、坑槽、沉陷等病害的路段，其承载力也出现不足，传统的做法是将原路面铣刨（挖除）后重新铺筑。但随之而来的问题是，当路面改造达到一定规模时，其铣刨（挖除）废料的工程量也非常可观，弃渣如何有效处理，在环保要求日益严格的今天，成为亟待解决的首要难题。笔者参与了108国道霍州退沙至侯马凤城一级公路（以下简称“霍侯一级公路”）路面改造工程，该项目通过采用就地冷再生技术，将发生严重病害的、薄弱的沥青面层（厚10 cm，总厚10 cm）和部分水泥稳定砂砾基层（厚10 cm，总厚20 cm）进行就地冷再生，作为路面下基层，而后在其上加铺水泥稳定碎石上基层和沥青混凝土面层，既达到了路面加强的效果，也减免了铣刨（挖除）废料的产生。从后续路面使用效果的观测结果来看，就地冷再生技术作为路面下基层后，其路用性能表现良好，具有较高的经济效益和社会效益。

1 霍侯一级公路改造工程概况

霍侯一级公路是108国道北京至昆明在山西境内的重要一段，起点为霍州退沙，桩号K814+914；终点为侯马凤城，桩号K947+600，全长132.686 km。为全幅双向四车道一级公路，设计速度为山岭重丘区60 km/h、平原微丘区100 km/h，路基宽度为24～27 m不等。霍侯一级公路于1999年12月在原二级公路上拓宽改建而成。

至2010年，霍侯一级公路已通车11年，虽经多年精心养护，维持了正常通行，但由于原设计、施工及运营等诸多原因，霍侯一级公路服务能力急剧下降，路面出现了龟裂、块裂、松散、车辙等严重病害，经检测，部分病害路段的路面强度已不满足设计要求[1]，需加强路面结构承载力。该改造工程临汾以南段于2012年3月启动，2012年底完工，工期一年。

霍侯一级公路原路路面结构见表1。

表1 霍侯一级公路的原路路面结构

2 就地冷再生技术在霍侯一级公路改造中的应用

2.1 路面补强方案对比

作为山西省普通干线公路改造工程的重点项目，霍侯一级公路改造过程中，全程树立“绿色、节能、环保”理念，充分挖掘原路价值，有效利用现有路面强度。

本项目设计伊始，初拟路面补强方案有3种，分别为：a）在原路面上直接加铺；b）铣刨20 cm原路面后加铺；c）就地冷再生20 cm后加铺。

其优缺点分析见表2。

表2 路面补强方案对比

充分分析3种方案的利弊，认为就地冷再生方案既解决了直接在严重损坏的原路加铺时部分路段路面结构强度不能通过设计验算的问题，同时也避免了铣刨（挖除）废料的产生，减少了环境污染，因此在本改造工程中的路面底基层采用了就地冷再生方案。

2.2 就地冷再生技术的应用

2.2.1 结构设计

针对路面结构强度为“中、次、差”的段落，在10 cm沥青面层和10 cm部分水泥稳定砂砾基层（共20 cm）厚度范围，进行了就地冷再生。再生后的结构层，作为改造工程的路面下基层，然后在其上加铺20 cm水稳碎石上基层和12 cm沥青混凝土面层，整个路面标高抬高32 cm。就地冷再生路段的路面结构见表3。

表3 霍侯一级公路的就地冷再生路段路面结构

2.2.2 材料设计

就地冷再生外掺材料主要为水泥、碎石、水，其材料要求如下。

2.2.2.1 水泥

采用初凝时间不少于3 h，终凝时间不少于6 h的袋装硅酸盐水泥，水泥等级为32.5级，技术指标满足《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034—2000）（2012年施工期间采用的标准，现为《公路路面基层施工技术细则》JTG/TF20—2015，下同）要求。水泥掺量为5.5%。

2.2.2.2 碎石

碎石粒径为10～30 mm，掺量为10%～20%，压碎值小于30%。

2.2.2.3 水

一般饮用水均可使用。

2.2.3 配合比设计

就地冷再生混合料按照《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034—2000）水泥（石灰）稳定土混合料设计方法进行混合料设计，其级配符合表4中要求，7 d无侧限抗压强度不小于2.5 MPa，压实度不小于97%。

表4 就地冷再生混合料级配范围

2.2.4 施工质量控制

采用维特根MR2500再生机每次翻拌宽度2.45 m，翻拌深度20 cm，虚铺厚度25～30 cm，行驶速度5～8 m/min，作业段长度120～150 m，拌和时的加水量由冷拌再生机自动计量控制。翻拌接茬宽度纵向20～30 cm、横向50～100 cm。轮胎压路机稳压后，用30 t以上重型压路机振动碾压，最终用18～21 t三轮压路机静压成型。就地冷再生的半刚性底基层，覆盖或洒水养生7 d。

就地冷再生施工工艺如图1所示。

图1 就地冷再生施工工艺流程图

3 就地冷再生技术在霍侯一级公路中的后期路用性能

为了进一步分析就地冷再生技术在霍侯一级公路改造中的后期使用性能，笔者于2017年4月，对霍侯一级公路代表性就地冷再生路段的路面使用性能进行了徒步跟踪观测。由于右幅（霍州至侯马方向）为重载方向，临汾以南路段的冷再生路段主要分布在右幅行车道，在其中选取K924+000—K927+300、K928+700—K930+300、K933+800—K934+000 三段作为代表性观测路段。就地冷再生路段的路面病害跟踪观测结果见表5。

表5 霍侯一级公路的就地冷再生路段路面的病害跟踪观测结果

调查结果显示，经过4年多的通车运营，霍侯一级公路就地冷再生路段的整体路况良好，路面保持了良好的使用性能，仅在局部路段存在少量横向裂缝（主要为半刚性基层的反射裂缝[2]，说明半刚性基层水泥剂量偏大），局部轮迹带伴有少量纵向裂缝。从整体使用情况来看，就地冷再生路段无明显病害，说明就地冷再生技术应用于路面的下基层，具有良好的适用性。

4 就地冷再生技术的经济效益和社会效益

a）经济效益 20 cm就地冷再生基层的单价约40元/m2，低于同期水泥稳定碎石基层的单价（约50元/m2），节省造价20%，具有良好的经济效益。

b）社会效益 就地冷再生技术通过利用原路材料，解决了铣刨（挖除）废料的处理难题，保护了环境，具有良好的社会效益。

5 结论

根据改造工程实践及后期跟踪观测结果，可以得到以下结论：

a）就地冷再生技术通过利用原路材料，既节约了工程投资，又实现了废料循环利用，且随着运营时间的推移，其路面使用性能表现仍然较佳，具有显著的经济及社会效益。

b）就地冷再生混合料应严格控制水泥剂量，并注重施工后的养生环节，以期进一步减少和控制后期的路面反射裂缝。

c）就地冷再生混合料作为路面下基层，其路面总体性能表现出色，可以作为普通干线公路改造工程重点推广的一种病害处治方法。