文/陈光宁
高速公路是我国国民经济建设的命脉,其养护管理质量的好坏会直接影响道路交通安全运营,一旦出现严重交通事故,会给人们的生活和财产安全造成一定威胁。近年来,我国交通事业发展面临较大的资源和环境压力,如继续采用传统的养护管理模式,将产生大量的废旧理清混合料,不符合当前环保政策要求和高速公路可持续发展要求,因此我们有必要合理利用废旧沥青混合料,提高高速公路养护管理的经济效益和社会效益。基于此,本文结合福州市绕城高速公路改造项目,深入研究了旧沥青混合料热再生技术和养护技术要点,从而降低高速公路整治养护成本。
本工程为福建省高速公路整治工程。根据福建省《关于印发加强全省道路交通安全工作九条措施的通知》(闽政办〔2012〕136 号)等系列道路交通整治文件精神要求,福建省开展全省高速公路交通安全隐患路段排查工作,确定福州绕城高速公路K34+500~K35+500路段为2019年福州市交通安全隐患路段。
本路段为四车道高速公路,分离式路基宽度为16.75m,其中,行车道为2×3.75m,左路侧路缘带为1m,右侧硬路肩为3m(含右侧路缘带0.5m),土路肩2×0.75m。该路段主线半径为100m,纵坡坡度为-1.7%,出口匝道C 接主线段圆曲线半径为200m,纵度为-1.886%。经调查研究,自2015年1月份至2018年12月份,该路段安全隐患路段共计发生交通安全事故58 起,B 线段共发生交通事故59 起,事故造成后果均为财产损失。为确保路段交通安全,提高路面平整度,根据高速公路安全隐患路段整治方案进行路面铺筑施工,并采用旧沥青混合料热再生施工技术开展路面整治。
旧沥青混合料热再生技术是一种预防性养护技术,即采用专用就地热再生设备对需要整治、养护的沥青路面进行就地加热软化、铣刨旧沥青混合料作业,并就地掺入一定量的新沥青、沥青混合料、再生剂等,经热拌和、摊铺、碾压等工序实现一定深度范围内沥青路面再生的路面施工技术。根据热再生施工技术形式,可将热再生技术分为重铺再生和复拌再生两种,其中重铺再生是指将旧沥青混合料加热、铣刨、就地掺加一定量的新沥青混合料并经拌和形成再生混合料,再生混合料与新沥青混合料分层铺筑,一次压实成型;复拌再生技术与重铺再生基本一致,区别在于将新沥青加入翻松的旧沥青混合料中,经2 次拌和后摊铺碾压成型。
本工程中,由于旧沥青混合料路用性能下降,沥青性能会随使用年限而下降,使用年限短的路面沥青含量高,旧沥青混合料性能较好,而使用年限长的旧沥青混合料沥青含量低,路用性能较差[1]。考虑到本路段2011年建成通车,使用年限较长,旧沥青混合料存在路用性能下降风险,且综合对比重铺再生和复拌再生技术特点,为改善整治路段路用性能,本工程采用沥青混合料热再生复拌施工技术方案。
在旧沥青混合料再生中,其关键是再生利用旧沥青。根据相关研究表明,老化沥青可借助技术措施恢复期路用性能,因此通过合理沥青再生利用,能够改善现状道路行车性能,降低道路养护成本,实现市政道路节能性养护[2]。在旧沥青混合料再生利用中,为确保混合料路用性能,本研究主要以25℃针入度作为沥青老化程度指标;同时,由于原混合料长期受交通荷载作用影响,原骨料级配出现变细趋势,需综合考虑原级配情况并进行级配设计和利用。
3.2.1 再生集料级配
根据部分路段旧沥青混合料筛分结果,得到级配状况数据(如表1 所示)。
表1 旧沥青混合料集料筛孔通过率
根据AC-16 推荐级配,按比例30%、50%、80%掺入原集料,获得再生沥青混合料级配(如表2 所示),均符合AC-16 推荐级配要求。
表2 不同旧沥青混合料掺入比例下集料筛孔通过率
3.2.2 再生沥青混合料沥青含量确定。在确定级配的基础上,为合理计算再生沥青混合料沥青用量,本试验根据《公路工程集料试验规程》试验方法,确定回收沥青混合料沥青含量为4.7%;根据《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)建议公式计算不同混合料掺量比例下目标沥青含量如下:
P = 0.035a + 0.045b + Kc + F
公式中:P 为沥青混合料中沥青估计用量(%);K为系数,0.075mm 筛孔通过率在6%~10%范围内时取0.18,0.075mm 筛孔通过率≦5%时取0.2;a 为未通过2.36mm 筛孔集料百分比(%);b 为通过2.36mm 筛孔集料百分比(%);c 为通过0.075mm 筛孔集料百分比(%);F 为常数,取值范围为0~2,缺乏资源时取值0.7。
以此计算不同掺量比例下目标沥青混合料P1、P2、P3如下:
3.2.3 再生沥青混合料性能。根据级配和油量设计进行室内马歇尔击实试验,在165℃下双面击实75次成型,测定其不同掺和量下试块性能指标(如表3所示)。
表3 不同掺量下再生沥青混合料性能指标
根据表3 可知,在30%、80%掺量下,沥青混合料路用性能均满足技术规范要求。综合考虑旧沥青混合料再生利用经济性、环保性要求,本工程按80%旧沥青混合料掺入比例进行旧沥青混合料热拌和再生施工。
为满足沥青混合料就地热再生施工技术要点,本工程施工单位选用具备加热、翻松、添加沥青再生剂、添加沥青混合料和摊铺等功能的预热机和再生复拌机,翻松深度为30cm,翻松深度误差值为±3mm。施工前,对施工机械设备进行检查和维护,制定并落实技术、材料、人员、交通组织和后勤保障措施。
为满足施工进度、施工技术要求,施工单位对原路面病害情况进行预处理。针对病害深度超过再生施工深度的部位进行挖补、铣刨处理,并采用铣刨机沿行车方向将伸缩缝合井盖后端铣刨2~3m,前端铣刨长度1~2m,铣刨深度按30~50cm 进行控制,同时还要清除原病害路面标线、灌缝胶等。
在路面预处理且通过检查验收后,对病害路面加热处理,加热温度小于185℃,以防止路面加热温度过高造成沥青过度老化。路面加热宽度比翻松宽度宽200mm,纵缝搭接处加热宽度超出搭接边线150mm。路面加热后,应及时翻松施工,确保翻松后沥青混合料温度大于100℃。另外,混合料翻松后及时添加沥青再生剂、新沥青、新沥青混合料等材料并充分拌和,按设计级配和油量控制沥青、集料掺加量。
沥青混合料拌和完成后,摊铺机按1.5~2m/min摊铺压实。摊铺温度为130℃。沥青混合料摊铺后,双钢轮压实机紧跟摊铺机压实,压实遍数按3 遍进行控制,压实平整度按1.5mm/m 进行控制[3]。
病害路面充分压实且路面温度低于50℃时开放交通,并与交通执法、交警等部门加强沟通与协调,做好交通恢复和保障等工作。
经检查验收,本工程病害路面再生后路面外观、平整度、压实度均符合技术规范要求,原病害路面槽坑问题得到了有效解决。工程施工完成后,该路段交通事故显著减少,未发生一起因道路质量引起的交通安全事故,达到了预期施工技术目标,取得了良好的社会效益。