半刚性基层就地冷再生技术在高速公路大修中的应用

肖冠成 李思源

(广东省交通规划设计研究院股份有限公司,广东 广州 510635)

1 研究背景

对于达到设计使用年限，承载能力不足发生大面积疲劳破坏的半刚性基层沥青路面，传统做法是“开膛破肚”式维修，旧路铣刨料量大且无法利用，只能远运堆放或掩埋，既占用土地、污染环境，又要花费高额的运输和处理成本。近年，公路建设尤其是路面大修工程大力倡导绿化环保原则，尽可能通过再生技术妥善利用施工过程中产生的铣刨料，既可减少废弃铣刨料对环境的污染，也可节约材料资源和资金，实现循环经济发展模式和可持续发展。

再生技术经过国内外多年的研究和应用，已形成一套比较完善的设计、施工和质量控制体系，有许多可以借鉴的成功案例。与重建维修相比，再生技术改变了路面结构的整体特性，不仅能提高沥青路面使用性能，延长路面寿命，而且可以节省新集料，施工周期短，对交通的影响小，降低工程成本，经济效益明显。路面材料再生类型可分为热再生、冷再生，厂拌再生、就地再生，现状路面面层沥青混合料再生领域研究成果及工程实例较多，但半刚性基层就地再生方面研究内容较少，基于广州某高速路面大修工程，对半刚性基层就地冷再生技术进行探讨。

2 旧路状况

2.1 原路面结构

项目路段于2007年建成通车，实施范围为K3420+100～K3423+000南行，双向六车道沥青路面，主线路基段路面结构层厚74 cm，从上往下依次为:4 cm AK-13B上面层+6 cm AC-20I中面层+6 cm AC-25I下面层+38 cm 6%水泥稳定碎石基层+20 cm 4%水泥稳定碎石底基层。

2.2 旧路面状况分析

本项目路面经过多年使用，路面主要病害类型为纵横裂缝、修补损坏、坑槽、唧浆、弯沉不足、局部沉陷、车辙、松散，日常主要养护措施为裂缝、坑槽修补以及中修(路面铣刨重铺、路面冷再生)，病害类型多且局部病害严重。

为确保维修方案的合理性，使铺筑效果更好，根据JTG H20—2007公路技术状况评定标准、JTG H10—2009公路养护技术规范，对路面损坏状况指数、路面结构强度指数、路面车辙深度、进行检查并进行技术状况评定。

1车道PCI评定状况总体为“优”，2车道PCI评定状况总体为“良”，3车道PCI评定状况总体为“中”，路面纵向裂缝所占路面损坏权重最大，为54.12%，其次是横向裂缝和修补，分别占到29.15%和15.33%，轻度裂缝修补基本良好，部分已修补重度裂缝再次损坏，且多伴随沉陷、唧浆等病害，裂缝宽度较大，类似于基层反射裂缝。对纵向裂缝的病害进行取点钻芯，发现其中轻微纵缝中只在沥青面层贯穿，基层未贯穿，严重纵缝贯穿沥青面层和基层，路面已发生结构性破坏；车辙深度指数RDI主要评定为“优”“良”；路面结构强度评定等级为“中”以下路段占总路段的80.56%。

3 半刚性基层就地冷再生技术研究

现状旧路使用年限较长，沥青面层16 cm偏薄，基层芯样表面细集料散失较为严重，整体性较差强度低，随着交通轴载逐年累计，尤其近年重车比例较多，使路面基层发生结构性破坏，产生较多纵向裂缝，而裂缝渗水进一步加剧路面的破坏，导致现状路面病害多发。

本项目维修路段作为广州北部地区交通系统的重要组成部分，交通量大，维修处治方案应能满足尽快开放交通、减少道路封闭施工对交通干扰程度的要求。根据类似维修工程案例的成功经验和相关规范，相比于重建维修方案，再生技术方案应用实施简单，施工周期短，对交通的影响小，社会效益显著，优先考虑。

3.1 半刚性基层就地冷再生技术方案

根据钻芯及现场挖槽结果，项目路段水稳基层开裂严重，拟采用沥青路面就地冷再生工艺进行修复，采用泡沫沥青作为再生结合料，并掺入1.2%水泥。根据上述分析，针对路面发生结构性破坏路段，先铣刨16 cm沥青面层和4 cm基层，对剩余16 cm基层进行泡沫沥青就地冷再生重构，利用铣刨沥青料进行10 cm下面层GAC-25和6 cm中面层GAC-20C厂拌热再生，最后回填4 cm GAC-13C上面层，再进行4 cm GAC-13C罩面补强，为保证维修方案结构耐久性，在再生层位上方设置封层，最大程度避免路面水损坏。

3.2 半刚性基层就地冷再生施工技术要求

3.2.1混合料设计

使用泡沫沥青作为再生结合料的就地冷再生工艺，泡沫沥青冷再生混合料设计级配范围，宜满足表1要求。泡沫沥青冷再生混合料中，泡沫沥青添加量为3.1%，水泥量为采用1.2%。

3.2.2施工准备

本项目水稳基层就地冷再生采用维特根WR4200进行施工，配备泡沫沥青装置及铣刨、摊铺装置。就地冷再生机可精确控制切削深度，工作宽度3.0 m～4.5 m，泡沫沥青计量精确可调，并与切削深度、施工速度、材料密度等联动。

1)选定试验路段，长度为300 m，根据设计方案，先铣刨16 cm沥青面层和4 cm基层。

2)制定3种再生机前进速度与转子速度的组合方案，按设计深度16 cm对旧路水稳基层进行铣刨，取铣刨后材料进行筛分实验，判断级配是否满足规范要求，根据最佳级配原则确定再生机前进速度与转子速度。

3)进行室内相关配合比实验。

4)进行现场试验段再生施工，确定最佳压路机吨位、碾压顺序、遍数组合方案。

5)检测实验段再生层厚度、压实度、强度等指标，并最终确定再生料的级配及再生机速度、压实工艺。

表1 泡沫沥青冷再生混合料工程设计级配范围

3.2.3再生

在施工起点处将各所需施工机具顺次首尾连接，连接相应管路。本项目冷再生施工设备主要包括：水罐车、沥青罐车、水泥浆车(有条件时)、冷再生机、拾料机、摊铺机、压路机。

启动施工设备，按照设定再生深度对路面进行铣刨、拌和。再生机组必须缓慢、均匀、连续地进行再生作业，不得随意变更速度或者中途停顿，再生施工速度宜为4 m/min～10 m/min。

单幅再生至一个作业段终点后，将再生机和罐车等倒至施工起点，进行第二幅施工，直至完成全幅作业面的再生。再生机后应安排专人处理边线和清理混合料中的杂质以及每刀起始位置的余料，以防止影响接缝和再生料的密实性。

3.2.4摊铺压实

本项目对桩号范围行车道半幅进行基层就地冷再生，拌和好再生混合料后，通过机载输料带输送到摊铺机中，本项目松铺系数按1.25控制，摊铺过程应及时测定修正摊铺厚度、含水量。水泥稳定碎石基层就地冷再生施工应采用流水作业法，各工序紧密衔接，缩短拌和、碾压时间。再生料摊铺完成后，随即进行混合料碾压，碾压过程纵向接缝的位置应尽量避免轮迹带，且应保持湿润便于材料之间结合，见图1～图4。

1)初压时采用单钢轮压路机进行静压，如施工过程出现粘轮现象，应及时涂刷隔离油，避免影响施工质量。

2)初压结束后，采用双轮压路机进行复压，以低频高幅进行，压实遍数为4遍～6遍。

3)最后用胶轮压路机进行终压，压实遍数不少于6遍。

初压时混合料的含水率应比最佳含水率大1%～2%。碾压过程中，再生层表面应始终保持湿润，如水分蒸发过快，应及时洒水。

3.2.5养生及开放交通

冷再生层碾压检测合格后，保持交通封闭状态，立即进行养生(无需采取晒水等措施)，时间不宜少于7 d。当满足以下两个条件之一时，可以提前结束养生，养生完成后，在铺筑上层沥青层前应铺设SBS改性沥青同步碎石封层：

1)再生层可以取出完整的芯样；

2)再生层含水率低于2%。

3.3 半刚性基层就地冷再生质量控制要求

根据JTG F41—2008公路沥青路面再生技术规范及相关工程经验，施工过程的质量控制项目、频度和质量标准如表2要求，其中任选劈裂试验和马歇尔稳定度试验之一作为设计要求，推荐使用劈裂试验[1]。

表2 泡沫沥青冷再生施工过程质量控制要求

就地冷再生工程完工后，应以1 km～3 km作为一个评定路段，按照表3要求进行质量检查和验收。

表3 泡沫沥青就地冷再生施工过程、检查验收的项目、频度和要求

4 结语

本文结合工程实践，对半刚性基层就地冷再生技术展开深入研究，主要研究内容及结论如下：

1)旧路翻修方案应做好旧路面状况检测工作，深入分析病害原因及现场施工条件选择合适的翻修方案；

2)水泥稳定碎石基层泡沫沥青就地冷再生应预留发泡厚度，本项目铣刨旧路16 cm水稳基层，发泡后碾压厚度达20 cm。

3)维特根冷再生设备经过组合具有铣刨、再生、拌和、摊铺功能，应注意摊铺、碾压工序之间连续性，防止再生摊铺后材料表面干燥，碾压效果不佳。

4)检测就地冷再生水稳基层芯样完整性、压实度、劈裂强度，各方面指标均能达到规范要求，表明水稳基层就地冷再生工艺能可靠、快速、经济地对旧路水稳基层进行结构性维修。