市政道路水稳基层就地冷再生技术应用探究

郑丽

（山西三建集团有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

道路的水稳基层全称为水泥稳定基层，一般作为公路或市政道路的基础结构，通常分为水稳碎石基层和水稳砂砾基层，在施工中主要分为上下两层。道路投入使用一段时间后，路基、路面由于会长时间受到过往车辆的载荷作用力，从而导致道路强度、结构稳定性等在不同程度上下降。基于此，每间隔一段时间，相关单位便会对道路进行一次养护作业，从而达到提高道路使用寿命，降低过往车辆因道路问题而发生交通事故的概率。在诸多养护道路水稳基层的技术中，就地冷再生技术相较于传统技术具有诸多优势，已经得到较为广泛的应用，值得重点分析。

1 市政道路水稳基层应用就地冷再生技术的必要性

1.1 传统市政道路水稳基层养护工艺的缺点

传统道路养护工艺一般具有下列缺点：①效率低下，工期长。当道路基层出现病害时，往往意味着路面同样存在病害[1]。在这种情况下，施工人员需要将路面、路基结构部分甚至全部拆除，再重新建设相关结构。而拆除后的原路面、路基材料无法即时应用，导致施工效率低下，工期较长（工期长必然导致交通协调困难，大概率影响人们正常出行）。②可能造成较为严重的污染及浪费。由于原有材料无法得到有效应用，通常按照废弃物标准进行处理。但大量路基路面废旧材料有可能部分或全部被丢弃在野外自然环境中，在无法回收再利用的情况下，必然造成浪费，有可能对自然环境造成污染。③我国很多地区的市政道路应用以下养护方法：在原有路面的基础上，通过“反复加高路面”的方法完成养护。通过这种方式，虽然能够实现对路面的翻新，提高整体美观性，但路面平整度不足的问题并未从根本层面得到解决，并非长远之计（施工速度虽然较快，但道路病害依然存在，且可能进一步引起反射裂缝）。

1.2 就地冷再生技术的应用优势

相较于传统的道路养护技术，就地再生技术具有如下优点：①能够对原有路面、路基材料就地进行回收处理及再利用[2]。②对道路基层病害能够进行彻底处理。③由于无须使用新材料或很少使用新材料，道路养护翻修成本可大幅度降低，凸显经济性。④道路原有材料全部或大部分得到应用，不会造成浪费，也不存在因随意处理而造成环境污染的情况。⑤施工总体效率高，只会在短时间内对交通造成较小影响，更具实用价值。总体来看，就地再生技术具有较大的优势，应当替代传统的翻修、加铺等道路结构性修复方法，成为主流道路养护技术之一。表1 为采用传统旧路翻新技术以及就地冷再生技术后对应的能耗数据。

表1 不同技术对应工时

2 在市政道路水稳基层中应用就地冷再生养护技术的措施

2.1 结构组合形式对比分析

市政道路水泥稳定就地冷再生基层路面的结构组合形式相关分析如下：某市政道路工程主要对旧路路面、部分路基进行翻新建设，决定应用就地冷再生技术。为了体现出差异性，以旧路面作为比对基层1、基层2、沥青面层；纯基层就地冷再生处理后形成的路面结构自上而下依次为路基、基层（相较于原路面来说是基层1）、水泥冷再生基层（厚度根据路面实际情况而定，为18～25cm）、沥青面层（厚度为8～12cm）；还有一种面层和基层（部分）全深式就地冷再生技术处理后形成的路面结构，自上而下依次为路基、基层（同上，同样为基层1）、剩余基层（厚度至少需要达到12cm）、水泥冷再生基层（18～25cm）、沥青面层（厚度为18～25cm）。上述3 种水泥稳定就地冷再生基层路面组合形式的特点如下：原有道路的路基、基层（更严谨来说是基层1）在养护翻修过程中并没有发生任何变化，全部予以保留，随后对部分或全部基层2 进行就地冷再生处理，形成新的基层2，并在其上重新铺设沥青面层。

2.2 市政道路水泥稳定就地冷再生基层材料配合比设计及性能评价

2.2.1 水泥稳定基层就地冷再生成型方法

基于就地冷再生技术处理道路水稳基层时，具体的成型方法包括但不限于：①振动成型法。首先，需要确定道路相应结构层级的最大干密度、最佳含水量。其次，通过振动试验的方法，完成对试件的制备。②重型击实法。同样需要在确定最大干密度以及最佳含水量后，基于静压方法完成对试件的制备[3]。

2.2.2 材料组成影响分析

实践表明，使用就地冷再生技术处理道路水泥稳定基层时，大概率需要将水泥、石灰等无机结合材料作为再生材料。如果预设的水泥稳定基层路面结构组合形式为全深式就地冷再生形式，则在该基层上方铺设的路面沥青层厚度占“再生”厚度的比例必须控制在50%以下。

2.2.3 级配影响分析

有研究人员针对水泥稳定再生基层材料的不同配合比开展试验，给出了3 个级配方案，级配类别分别为：①未掺加任何新材料的级配（基层的铣刨料比例达到100%）。②一般级配方案（基层铣刨料的比例达到85%，添加15%碎石作为新材料）。③振动成型级配（基层的铣刨料比例达到80%，新添加材料同样为碎石，比例达到20%）。上述3 种不同级配方案应用后，对应水泥稳定就地冷再生基层性能如表2 所示。可知，不同级配方案下，不同水泥添加剂量对应的最大干密度、最佳含水率、无侧限抗压强度代表值等均具有差异性。基于此，在实际施工期间，施工人员应根据不同的级配方案，结合道路原有水泥稳定基层的材料使用情况确定配比，从而使就地冷再生技术发挥出更大的价值。

表2 水泥再生基层材料配合比设计与性能评价之级配影响对比

2.3 市政道路水泥稳定就地冷再生基层施工工艺

2.3.1 施工流程

市政道路水泥稳定就地冷再生基层施工主要流程如下：①封闭施工段道路，协调交通。②做好施工放样工作，为后续施工做好准备。③对原有道路路面、部分路基进行前期准备处理（主要是清洁杂物，进一步确定作业区段）。④将新加材料、水泥等预先撒布在无须处理的原有道路路基之上，随后将就地冷再生处理原道路路面、部分路基材料的设备移动至目标区域，开始对旧路面、路基进行铣刨、破碎作业。在此期间，可根据旧料处理进度，随时加入稀浆状的水泥，动态连续加入新材料。⑤新材料、水泥、旧料逐渐融为一体的过程中，需不断向其中加入适量水分，并对混合料均匀拌和。⑥完成对再生层的碾压、整形作业，最后处理好接缝、掉头处。⑦在施工结束之后，对路面进行养护[4]。

2.3.2 施工前的准备工作

施工前需要做好的准备工作如下：首先，应当准备好下列设备。①就地冷再生处理设备。②平地机。③静压作业当量达到25t 的单钢轮振动压路机，需具备强弱振动调整功能，共计2 台。④带洒水功能的双轮压路机2 台。⑤2～3 台水车。其次，施工单位应该组织专人对目标施工区域道路路面的石块、垃圾、杂草等所有杂物以及路面积水清理干净。再次，针对原道路的预整形作业。原有道路的横坡（超高及路拱）、纵坡线均需得到调整，务必保证原有道路已经出现隆起、凹陷的区域重新回归“平整”，从而符合设计要求。针对超过再生层厚度的沉降以及坡度变化，需要在就地冷再生技术应用前进行单独处理。最后，在施工期间很可能遇到降雨天气，为避免降雨导致施工区段路面积水，需要在再生路段两侧路肩之上，每间隔10～30m 距离，交错开挖泄水沟或盲沟，从而对可能出现的施工段路面积水情况进行有效处理。

2.3.3 施工期间需要使用的设备

与“预洒水泥冷再生”作业相关的重型设备应包括水泥洒布车、水罐车、WR250 再生机、单钢轮压路机、平地机、双钢轮压路机、轮胎压路机。与“水泥稀浆冷再生”作业有关的重型设备包括WM1000 稀浆搅拌车、WR250 再生机、单钢轮压路机、平地机、双钢轮压路机、轮胎压路机。

2.3.4 路况调查作业要素

在正式施工前，需做好下列路况调查工作：①对旧路面已经出现的损坏情况进行仔细调查。②对路段内的交通量进行调查，随后做好协调交通作业。③开展路面路基承载能力试验。④钻芯取样。⑤开挖探坑。

2.3.5 撒布碎石及水泥使用注意事项

是否需要新加入骨料、加入多少骨料均取决于实验结果。具体来说，①首先，应完成原道路再生深度内平均密度的计算；其次，分摊到每平方米路面中需要新添加的新料用量。②应根据每车料的质量及体积，完成对每车料堆放距离的计算。③新加入的骨料必须被摊平且保持均匀性。

2.3.6 基于冷再生机的铣刨及拌和作业

就地冷再生机以及推动水车均应布置在原有路面之上，且一边行进一边作业。再生机的运行速度需根据路面损坏情况以及再生深度进行适当调整，但总体范围应当控制在4～8m/min，从而确保铣刨后料不会出现较大的级配波动范围。

如果路面存在严重的“网裂”情况（即路面多处存在“蜘蛛网”形状的细小裂缝），则再生机作业速度必须降低。此外，现场管理人员应当派遣专人，定期跟踪调查再生深度的准确性，发现任何细小偏差，应当进一步降低再生机运转速度，继续跟踪观察一段时间。如果发现再生深度已经超过设计深度的1cm（上下限均为该值），必须立刻暂停当前作业，查清原因并解决后，方可开展后续作业。

2.3.7 水稳基层整平作业

作业人员需要根据路宽、压路机的轮宽、轮距的差异性，制定具有较强针对性的碾压方案，从而使道路各区域受到碾压的次数尽可能地保持一致。但应注意，路面两侧区域的碾压次数应当超出中间区域2～3 次。再生机后方应该紧跟一台钢轮压路机，随着再生机进行初压，每小时前行压路长度不应超过3km。完成一个路段的再生及初压作业后，需要立刻使用平地机对道路进行整形，再进行复压、终压。

2.3.8 施工各个环节的质量控制要素

施工准备阶段的质量控制要素如下：①针对路面病害进行处理时，应对原路面进行弯沉测试、病害调查，并按照规定进行开挖换填作业。②在撒布新材料的过程中，施工人员必须确保石屑、水泥、粗料的撒布作业在施工正式开始前完成。

铣刨再生过程中的质量控制要素如下：①铣刨再生作业期间，现场人员必须将再生机铣刨的速度控制在6～8m/min。②针对接缝离析、轮胎印记进行处理以及压实作业期间，应确保搭接宽度至少达到150mm，且在刮平深度井的过程中，需要配合人工补料[5]。

整平压实作业期间的注意事项如下：①必须严格确定一次施工长度，确保罐车能够完成全部路面的再生施工。②压实作业期间，必须首先使用单钢轮压路机完成一遍静压作业，再由平地机整平，随后使用单钢轮压路机依次进行4 遍强振、4 遍弱振、4 遍胶轮压实作业。

3 结语

综上所述，就地冷再生技术应用于道路养护时，具有就地作业、施工期短、影响范围小、效率高等优点。此外，相较于传统的翻修、加铺等道路结构性修复养护方法，就地冷再生技术对道路基层常见病害的处理更加彻底、到位，成本更低，更能凸显节能环保的特性。总体而言，就地冷再生技术应用于市政道路水稳基层时，综合应用价值较高，应当推广此种技术。