某公路就地冷再生底基层病害处治设计

袁宏成

（湖北交通职业技术学院，湖北 武汉 430079）

0 引言

沥青路面在养护和改扩建施工时产生大量废旧材料，将这些旧料再生，既减轻了环境污染，又减少了材料消耗，是实现公路交通运输可持续发展的重要手段和迫切需要[1]。水泥稳定就地冷再生是指在旧混合料（必要时加入一定比例的新料）中，加入一定剂量的水泥，在最佳含水量状态下拌和形成再生混合料，通过整形、碾压、养生形成符合设计要求的道路基层或底基层[2]。2020年6月，武汉市市郊某二级公路大修工程中运用了以水泥为外加剂的就地冷再生工艺，将旧路面作为底基层使用，在施工过程中，底基层表面产生裂缝等病害，本文探讨分析冷再生底基层病害产生的原因，采取了相应的处治措施，对于就地冷再生底基层的设计与施工具有一定的借鉴意义。

1 工程概况

该公路于2007年12月建成通车，全长2.3Km，路面宽度10.0m。设计速度60km/h，路面结构为：3cm细粒式沥青砼（AC-13）+3.5cm中粒式沥青碎石（AM-20）+18cm水泥稳定碎石基层+18cm水泥稳定石屑。近年来，由于原路面较薄，重载车辆比较多，路面强度不足，路面状况较差，出现坑槽、龟裂、裂缝、修补等病害，平整度差，严重影响了周边村民及车辆通行。根据《公路技术状况评定标准》JTG5210-2018中规定路面破损状况采用路面状况指数PCI进行评价。老路路面PCI及PSSI统计结果表明，老路路面结构较差，基本都处于次及以下水平。通过交通量调查，交通荷载等级为中交通。根据检测结果，路面破坏比较严重，面层不能利用，原路面基层冷再生处理后作为底基层。

2 就地冷再生混合料设计

2.1 原材料要求

水泥稳定再生层施工前，需要对原路面进行配合比设计。要求利用WR2000/WR2500S就地冷再生机在原旧路上铣刨有代表性的样品。如果工地条件受限，也可以采用铣刨机进行取样，但是尽量不要采用人工取样。选取的铣刨料样品应严格按照相关规范和规程进行级配分析、塑性指数、击实试验和含水量试验。对级配不良的铣刨旧料，应通过掺加部分新料以改善其级配。使用的粗细集料质量要求应满足《公路路面基层施工技术规范》（JTG/TF20-2015）的规定。单一粗细集料质量要求不能满足要求，但是集料混合料性能满足要求的，可以使用。水泥标号推荐采用42.5。

2.2 配合比设计

首先测得回收旧路面材料、新集料等各组成材料的级配。然后根据旧混合料和新加料的级配确定合成级配，级配范围如表1所示。绘制级配曲线，使设计合成级配在相应的级配范围内。设计的合成级配宜接近表中级配范围的中值。现场施工时根据材料的来源和品质，做混合料组成的设计的试验并根据试验结果进行调整。水泥冷再生底基层的7d抗压强度按2.0MPa控制，压实度不小95%。2020年8月底，旧路面进行现场冷再生施工结束后，现场取样测得其7d抗压强度满足规范要去，抗压强度平均值超过2.0MPa。检测结果显示，就地冷再生底基层满足公路路用要求。

3 病害特征及原因分析

底基层再生养护期结束后，开放交通，由于道路周边有混凝土搅拌站和工厂。期间项目区有多次降雨，2020年9月上旬巡查发现底基层顶面产生大量的裂缝、坑槽等病害。现场实地踏勘显示：主要病害为纵向裂缝（坑洞），兼有少量的网纹状裂缝和横向裂缝。大部分裂缝在车辆行车轨迹上以及路幅中间施工接缝处，病害多产生于右幅路基，左幅见有少量行车轨迹但未大发现裂缝。

图1 纵向裂缝

图2 坑槽

从现场情况看，路面多有积水，且路基两侧排水不顺畅，不能及时排干路面积水，路面干爽段病害较少，起点段路面泥泞分布较多，病害也较为严重，说明雨水对病害的产生有较大的影响。

表1 现场冷再生混合料级配范围

从裂缝等病害的分布特征看，病害以纵向裂缝和坑槽（洞）为主（见图1和图2）。其分布与行车轨迹基本吻合[3]。路面中间是左右幅底基层施工搭接部位，较为薄弱。从开放交通后，车辆交通量偏大，速度较快，且有重载货车，左右两侧裂缝分布不均匀也表明病害的产生与交通荷载的分布相关量。

综合考虑施工条件、现场交通等因素，分析裂缝产生的原因，主要有以下几点：

（1）就地冷再生底基层的强度在2.0～3Mpa之间，其施工质量是满足规范和设计要求的，但由于本项目不具备封闭施工的条件，在底基层施工养护期满开放交通后，在未铺筑面层就大量通行重载车的情况下，导致水稳底基层无法抵抗上部的压应力而产生拉裂。

（2）从底基层养护期满后，由于天气的原因，出现较多的降雨，未能尽快的铺筑基层、面层。底基层从“干燥→饱水状态”反复循环作用，水分反复的“蒸发、饱和”，多次重复干缩过程，使得底基层出现较严重的拉裂现象，积少成多，在薄弱地方就表现为裂缝[4]。特别是排水不畅，路面积水，就会导致底基层松散，强度降低，在车辆荷载反复冲击下，粗集料表面水泥剥离，细集料形成灰浆被挤压出路面，最后出现坑槽（洞）。

4 处治措施

针对底基层顶面出现裂缝等病害，根据现场实际情况，提出以下处治措施：

（1）在未铺筑面层以前，由于周边工厂及居民生产、生活的需要，不能封闭交通，但要采取措施限制重车通行或让其绕行，其他车辆的车速不应超过30km/h。

（2）施工前，应对底基层之上的泥泞和灰尘进行清扫，完善路基两侧的排水系统，确保路面不积水。

（3）对于以发生坑洞和网纹状裂缝地方采用水稳碎石进行挖除修补，对于纵向裂缝则铺设土工格栅。在铺设土工格栅前，首先对裂缝两侧道路进行清扫、吹尘和清洗；后沿裂缝为中心两侧各0.5m范围铺设玻纤格珊，并用铁钉固定。尽量缩短施工间隔，尽快完成基层及面层施工。

5 结语

本文结合某二级公路大修工程就地冷再生混合料底基层施工过程中产生裂缝等病害的原因进行了分析，制定了合理的处治措施并付诸实施，后期工程质量检测效果良好，充分表明就地冷再生底基层在道路大修工程中具有较高的经济性和实用性。