大厚度厂拌冷再生基层施工技术研究

屈江锋

（1.邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054001；2.河北省钢混组合桥梁技术创新中心，河北 邢台 054001）

1 引言

随着环保形势日益严峻，建筑材料紧缺成为束缚道路建设与养护的重要因素。因此，针对如何利用既有道路，减少原材料的应用，工程师们提出了冷再生技术。冷再生技术分为厂拌冷再生技术和就地冷再生技术。其中，厂拌冷再生技术因其优越的施工质量水平被广泛应用，其做法为：采用铣刨出来的旧沥青混凝土路面材料，经过科学严谨的配合比设计，添加水泥、新集料等材料在稳定碎石拌和站拌和而成的再生材料[1]。

半刚性基层的压实厚度一般为18 cm，厚度大于30 cm 的统称为大厚度半刚性基层。传统施工中采用每层压实厚度不大于18 cm 的分层摊铺法，其主要采用的施工设备为220 kN（22 t）振动压路机，配合最大摊铺厚度为35 cm 的基层摊铺机进行施工。其缺点是施工时间长、成本高、层间结合不好。随着科技的进步，在路基施工中大吨位振动压路机（36 t 以上）的出现及应用，使大厚度（压实厚度大于30 cm）路基施工工艺已日趋成熟；大马力，摊铺厚度在50 cm 以上的摊铺机的出现（如中大DT1600 摊铺机），使大厚度摊铺成为可能。

本文以省道邢和线预防性养护工程为背景，将大厚度和厂拌冷再生两种技术有效整合，实现了厂拌冷再生大厚度基层一次性摊铺技术顺利实施，这种工艺非常符合我国建设任务重、工期短、成本高、建材资源短缺、材料价格高、环保形势严等特点，符合我国绿色发展理念。

2 水泥稳定冷再生混合料设计方法研究

2.1 原材料

2.1.1 旧路面材料

由于再生技术的特点，在进行水泥稳定冷再生路面结构设计和施工前，需在室内进行相关原材料的检测和混合料配合比设计，以便有针对性地结合路况和原材料的特点进行设计和施工。

不同路段、不同光照等影响下的旧路面材料性能不同，因此，必须充分取样，科学评判铣刨材料的化学组分、颗粒级配、材料活性等参数，以此作为再生混合料冷再生稳定剂掺量和配合比设计的关键指标。

2.1.2 水泥和添加剂

考虑到大厚度摊铺和厂拌冷再生基层的设计和施工要求，采用早期强度高的普通硅酸盐水泥，种类为P·O32.5 或P·O42.5，添加剂量应满足试验要求的强度。水泥初凝时间应大于3 h，终凝时间应大于6 h 且小于10 h[2]。缓凝剂和早强剂应符合相关规范的要求。

2.1.3 新集料

新添加的石屑或碎石需满足规范对普通水泥稳定碎石集料的相关要求。

2.1.4 水符合饮用水标准的均可作为基层拌和、养护用水。

2.2 级配设计

通过一系列性能测试结果，充分掌握旧沥青路面铣刨后的级配情况，在满足设计要求的前提下，并结合经济性、施工方便性等因素，确定最终级配设计方案。

2.3 确定最大干密度和最佳含水率

该项目采用振动成型法检测混合料的最大干密度和最佳含水量。按照确定的最大干密度和最佳含水量，以及要求的压实度，计算不同水泥剂量的试件对应的干密度。再按照最佳含水量和计算的干密度，采用静压法制备试件。经过外委试验最后确定水泥冷再生混合料掺配比例为：水泥∶铣刨料=4.5∶95.5，最大干密度为2.160 g/cm3，最佳含水量为4.9%。

2.4 室内试验

按JTG E51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行无侧限抗压强度试验，同时为保证大厚度水泥冷再生基层强度、刚度和耐久性满足要求，还需开展冷再生混合料的力学性能、稳定性能、抗冲刷性能和抗收缩性能检测[3]，通过一系列的试验验证冷再生混合料的路用性能。

3 大厚度水泥冷再生基层施工技术研究

3.1 路况调查分析及施工方案选定

施工前，对原有旧路面进行调查分析，旧路结构层为18 cm水稳碎石基层+9 cm 沥青混凝土面层，路面损坏主要为裂缝、沉陷、坑槽、车辙，路面评定结果（PQI）为56.7，路面状况（PCI）为55.5，目前交通量为9 012 辆/d。由于交通量大，工期短，如采用传统大修方案对基层施工分层摊铺，需要足够长的养护时间，工期将大大延长，不满足该路段的交通运营要求。

近年来，路桥施工机械设备的发展迅猛，大马力、摊铺厚度50 cm 以上的摊铺机（如中大DT1600 摊铺机）性能稳定，大吨位振动压路机（36 t 以上）的出现及应用，使大厚度摊铺成为可能，只要将这两种技术有效整合，就可以使基层一次性摊铺成型，这种工艺能够满足该工程项目工期短、交通量大的施工特点。

本项目采取的方案简单描述就是对大修段旧路结构层（水稳碎石基层+沥青混凝土路面）铣刨回收，进行集中厂拌后铺筑30 cm 冷再生基层，施工时采取全幅宽、大厚度（压实30 cm）一次性摊铺、碾压成型技术，从而提高施工速度，保证基层的整体性，提高工程质量，降低工程建设成本。

3.2 旧路面铣刨

为保证铣刨进度与摊铺速度相匹配，采用10 台重型自卸运输车配合两台维特根W2000 型铣刨机进行分段纵向铣刨。铣刨机下刀时要缓且要匀速，同时操作人员对铣刨深度进行测量，以将旧路基层下承载层铣刨0.5 cm 为宜，避免出现夹层和超铣现象。铣刨厚度调好后，铣刨机应匀速缓慢前进，速度控制在3～5 m/min，以保证铣刨料无过多超粒径料块。

铣刨作业时，重型自卸车应与铣刨机同步前进，铣刨料直接运输到拌和厂后集中堆放。将铣刨料进行筛分试验，使其满足设计要求。

3.3 拌和、摊铺

再生料拌和采用WDB600 型稳定土在拌和站集中厂拌，各料斗设置8 cm×8 cm 直径筛子将铣刨料中超粒径大块滤除。应加强拌和现场的试验检测工作，配备试验员对原材料含水量、矿料集配、灰剂量等参数进行检测。

摊铺时采用1 台中大DT1600 型摊铺机全幅摊铺，依据试验段检测结果，松铺厚度按40.2 cm 控制，松铺系数为1.32，混合料运输车压车5 辆后开始摊铺。中大摊铺机最大摊铺厚度能达到50 cm，完全能够满足项目施工需要。摊铺前，应对底基层表面进行洒水湿润处理。在摊铺过程中，测量人员及时检测并记录标高、横坡等确保摊铺质量。

3.4 碾压

碾压采用1 台徐工XS222-1 型22 t 振动压路机、1 台三一SSR360-5 型36 t 振动压路机、1 台25 t 的3YJ21/25-3 型三轮静碾压路机进行碾压。碾压时本着先轻后重，由低向高的原则进行，一般段按先两侧后中间的方式碾压，超高段按先内侧后外侧的方式碾压。碾压时振动压路机重叠不少于1/3，静碾重叠后轮的1/2。碾压速度控制在1.5～2 km/h。

碾压组合如下：

第1 遍采用22 t 振动压路机1 挡静排；第2～3 遍采用22 t 振动压路机2 挡振动碾压；第4～6 遍采用36 t 振动压路机2 挡振动碾压；第7～9 遍采用25 t 三轮静碾，达到压实度要求并消除轮迹。

试验结果测得，振第三遍时压实度平均值为94.8%，振第四遍时压实度平均值为97.1%，振第五遍时为98.7%，静碾1遍时为99.0%，此时压实度不再明显增长，故选用静一振五静三的碾压方式进行碾压。

3.5 养护、取芯

碾压完毕及时进行土工布覆盖洒水养护，养护对于水泥稳定料强度形成影响很大，是施工中的重要环节，故采用土工布覆盖配合洒水养护的方法，铺设过程中注意接缝处搭接约20 cm，不应留有间隙。及时洒水，高温期，上、下午各喷洒一次。养护期不少于7 d，其间始终保持土工布湿润。

养护期间，应封闭交通，除养护车辆外禁止其他重型车辆通行，严禁任何车辆在未达到养护期的基层上急转弯或急刹车。养护期满对基层进行钻芯取样检测，芯样密实完整、级配均匀。

4 效益分析

4.1 经济效益分析

冷再生与传统挖补方案相比，其经济效益较为突出，首先，实现了铣刨材料最大的程度利用，降低了挖补料废弃运输的和处置费用；其次，最大程度上降低了外购石料的采购费用。大厚度、大功率摊铺机和大吨位的压路机碾压设备将原来分为两次摊铺碾压成型的水泥稳定碎石基层进行一次性摊铺碾压成型，其优异性在于碾压后，减少了一道施工工序，大大缩短了施工时间，并且由于工序的减少，使工期、人工、能源等都得到了大幅节约。

4.2 社会效益分析

冷再生层充分实现了旧路路面结构材料的资源化利用，减少了新开采砂石料对环境的破坏和资源的浪费，同时以绿色建造方式降低了碳排放，具有显著的社会效益。大厚度一次性摊铺可减少分层摊铺造成界面黏结整体性差、开裂等问题，极大地缩短施工工期，使工程项目更早投入运营，满足人民群众的出行要求，振兴地方经济建设，社会效益显著。

5 研究结论

本文通过大量的室内试验和丰富的理论分析，积累了适用于水泥稳定冷再生基层大厚度摊铺的生产和施工经验，得到以下结论：

1）旧沥青混凝土老化程度和掺加量不同，水泥稳定冷再生混合料呈现出的规律是：当沥青老化不严重时，掺入较高含量的旧沥青混凝土会降低再生混合料不同龄期的抗压强度、回弹模量、劈裂强度、稳定性等性能，同时会导致再生混合料对温度敏感性更为明显。

2）通过开展一系列室内试验，发现水泥稳定冷再生混合料呈现以下规律：通过添加碎石混合料级配得到了较大改善，基层结构密实度会得到提高；降低最佳含水率，会显著增加混合料的路用性能。

3）依据再生材料组成的不同，提出了水泥稳定冷再生材料应用条件和冷再生混合料的设计方法，得到了旧路面材料的具体取样方法、原材料分析、级配设计、成型方法以及评价指标等。

4）由于大吨位的压路机（36 t），摊铺厚度50 cm 以上的摊铺机（如中大DT1600 摊铺机）的出现，冷再生料基层铺筑施工时，采用全幅宽、大厚度（压实30 cm）一次性摊铺、碾压成型的施工方案，完全能够满足设计及规范要求，施工简单，能有效提高施工速度，缩短施工工期，最大程度减少新采购砂石用量，充分利用旧路面资源，且可以保证大厚度基层的整体性，经济快速，绿色环保，效果良好，具有较强的市场推广前景。