市政道路泡沫瀝青就地冷再生施工方案
近年來，隨著城市的不斷發(fā)展，居民生活的不斷提高，對(duì)市政道路的要求也越來越高，舊的瀝青路面隨著行人行車作用，加之使用年限的限制，路面出現(xiàn)了不同程度的裂縫、沉陷、坑槽等病害，限制了城市的發(fā)展和人民生活水平的改善，市政道路的維修養(yǎng)護(hù)和改造。為了解決在養(yǎng)護(hù)與維修中存在的如高度受限等問題，我公司建議采用泡沫瀝青路面就地冷再生技術(shù)。該技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)有效的維修工藝，為現(xiàn)代化道路養(yǎng)護(hù)帶來了新的思路，符合當(dāng)前構(gòu)建和諧社會(huì)和建設(shè)節(jié)約型行業(yè)的時(shí)代要求。
冷再生是指在常溫下對(duì)瀝青路面進(jìn)行加工改造，使其形成新的結(jié)構(gòu)層，就地冷再生技術(shù)是一項(xiàng)新的施工工藝，是指充分利用舊路瀝青道路面層及基層材料，采用冷再生機(jī)進(jìn)行就地拌和，然后按試驗(yàn)室設(shè)計(jì)配合比摻加一定劑量的穩(wěn)定劑(瀝青、水泥)、新料(碎石或石屑)等，在常溫下就地連續(xù)完成材料的銑刨、破碎、拌合、攤鋪及整形壓實(shí)，從而形成新的結(jié)構(gòu)層，從而提高路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
1.泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)概述
1.1技術(shù)特點(diǎn)
泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)適用于路面的功能性和結(jié)構(gòu)性維修，將瀝青面層或基層損壞的路面進(jìn)行破碎和重新穩(wěn)定，產(chǎn)生一個(gè)新的具有一定強(qiáng)度和柔性的均勻路面結(jié)構(gòu)層。該技術(shù)不但能夠提高路面結(jié)構(gòu)的承載能力、抗疲勞和抗水損害的能力，而且可以有效抑制水穩(wěn)基層材料干縮和溫縮變形引起的反射裂縫問題，從而延長路面的使用壽命。
1.2適應(yīng)性
泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)主要用于舊瀝青路面材料的再生利用，適用于各等級(jí)公路及市政道路瀝青路面的大修、改擴(kuò)建工程，其再生的范圍包括高速公路、一級(jí)公路和二級(jí)公路瀝青路面的下面層、基層，以及三、四級(jí)公路瀝青路面的上面層。城市道路的大修與改擴(kuò)建工程可參照應(yīng)用。
1.3擬采用的方案
根據(jù)舊路面的結(jié)構(gòu)及損壞情況，可采用以下兩種方案：一是瀝青面層的就地冷再生(CIR)；二是瀝青面層及部分基層的就地再生，也稱為全厚式再生(FDR)。
1.3.1方案一：瀝青面層的就地再生
當(dāng)舊路面的損壞主要局限于瀝青面層(舊瀝青路面厚度≥10cm），半剛性基層沒有產(chǎn)生明顯病害，舊路面的代表彎沉能夠基本滿足設(shè)計(jì)彎沉?xí)r，只需對(duì)瀝青面層進(jìn)行再生處理。這時(shí)泡沫瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)由瀝青面層(磨耗層)、泡沫瀝青冷再生層、剩余路面結(jié)構(gòu)層(包括原有路面的基層、底基層、墊層和路基等)等多層結(jié)構(gòu)組成。再生層用于上面層時(shí)，應(yīng)采用稀漿封層、碎石封層、微表處等做上封層。典型的路面結(jié)構(gòu)組合形式如圖1所示。
經(jīng)計(jì)算，此方案（瀝青摻入量2.5%，水泥摻入量1.5%）。
1.3.2方案二：瀝青面層及部分基曇的就地再生
當(dāng)舊路面的損壞主要局限于瀝青面層(舊瀝青路面厚度≥10cm）和半剛性基層（厚度≥18cm），舊路面的代表彎沉不能夠滿足設(shè)計(jì)彎沉?xí)r，需對(duì)瀝青面層及基層進(jìn)行再生處理，再生后的路面彎沉能夠滿足柔性基層路面的設(shè)計(jì)彎沉。這時(shí)泡沫瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)由瀝青面層(磨耗層)、泡沫瀝青冷再生層、剩余路面結(jié)構(gòu)層(包括原有路面的部分基層、底基層、墊層和路基等)等多層結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)再生層用于三、四級(jí)公路瀝青路面的上面層時(shí)，應(yīng)采用稀漿封層、碎石封層、微表處等做上封層。典型的路面結(jié)構(gòu)組合形式如圖2所示。
經(jīng)計(jì)算，此方案要求舊瀝青路面厚度≥10cm（瀝青摻入量2.5%，水泥摻入量1.5%）。
1.3.3泡沫瀝青就地冷再生路面常用結(jié)構(gòu)厚度見下表：
泡沫瀝青就地冷再生路面常用結(jié)構(gòu)厚度
交通荷載等級(jí) | 瀝青面層（mm） | 冷再生層厚度（mm） | 下承層 | |
推薦厚度 | 最小厚度 | |||
特重、極重交通 | 150~220 | 120 | ≥120 | 下承層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度應(yīng)滿足路面基層或底基層設(shè)計(jì)要求 |
重交通 | 120~150 | 100 | ≥100 | |
中等交通 | 60~120 | 50 | ≥80（≥160） | |
輕交通 | ≥30或采用微表處、稀漿封層、碎石封層等磨耗層 | ≥80（≥160） | ||
2.泡沫瀝青就地冷再生施工工藝
2.1 施工工藝流程
泡沫瀝青就地冷再生施工流程如圖下所示。
2.2 設(shè)備要求
施工需配備泡沫瀝青就地冷再生機(jī)1臺(tái)、攤鋪機(jī)1臺(tái)、單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)1臺(tái)(帶強(qiáng)弱振動(dòng)調(diào)整)、20 t以上膠輪壓路機(jī)1臺(tái)、雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)1臺(tái)(帶強(qiáng)弱振動(dòng)調(diào)整)、20 t以上熱瀝青運(yùn)輸罐車1臺(tái)、灑水車2～3輛以及碎石撒布車1臺(tái)。
2.3 病害處理
就地冷再生設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)原路面進(jìn)行詳細(xì)的病害調(diào)查。對(duì)泡沫瀝青再生銑刨不能處理的病害或僅再生施工尚不能滿足設(shè)計(jì)要求的區(qū)域，應(yīng)進(jìn)行病害處理或補(bǔ)強(qiáng)處理。
進(jìn)行就地冷再生施工之前必須保持路面干凈、平整。如果再生層表面不規(guī)則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)恼薹绞剑赃_(dá)到線形要求，并保證最終壓實(shí)后的再生層厚度滿足要求。
2.4 試驗(yàn)路段
在就地冷再生施工之前須先鋪設(shè)試驗(yàn)路段。試驗(yàn)段應(yīng)當(dāng)位于施工路段之內(nèi)，長度控制在100～200m。在試驗(yàn)路段內(nèi)可根據(jù)不同的施工組合方式，確定2～3個(gè)試驗(yàn)分段。通過試驗(yàn)路應(yīng)當(dāng)確定以下內(nèi)容。
(1)驗(yàn)證現(xiàn)場材料的級(jí)配和實(shí)際生產(chǎn)配合比。
(2)冷再生材料的最大干密度、最佳含水量和添加的水量。
(3)熱瀝青的出廠溫度。
(4)瀝青的發(fā)泡性能。
(5)再生層壓實(shí)厚度及松鋪系數(shù)。
(6)不同壓實(shí)組合下的壓實(shí)度。
(7)泡沫瀝青冷再生混合料的性能指標(biāo)。
(8)檢驗(yàn)再生機(jī)的銑刨深度及速度、各種施工機(jī)械的效率及組合方式、冷再生施工的效率及再生施工的段落長度。
2.5 撒布石屑和碎石
石屑和碎石應(yīng)保持干燥，石屑的濕度不能太大。宜將石屑和碎石按照設(shè)計(jì)比例事先拌和均勻，再撒布到路面上。石屑和碎石宜采用撒布車進(jìn)行撒布或攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪。
2.6 水泥
可采用水泥稀漿攪拌機(jī)在再生機(jī)銑刨攪拌室內(nèi)添加液態(tài)水泥，沒有條件時(shí)采用人工撒布，水泥類填料的用量按撒布區(qū)域的面積來確定（現(xiàn)大多采用水泥撒布車撒布水泥-REWAY注）。水泥撒布必須均勻，所有待施工區(qū)域不應(yīng)出現(xiàn)沒有撤布水泥的情況。水泥撒布一旦完成，除了再生機(jī)(包括附屬設(shè)備)以外的其他車輛一律不得進(jìn)入施工區(qū)域。
2.7 再生機(jī)作業(yè)
(1)在直線和不設(shè)超高的平曲線段，再生機(jī)應(yīng)首先沿著路幅的外側(cè)開始，然后逐漸向路幅內(nèi)側(cè)施工；在設(shè)超高的平曲線段，再生機(jī)應(yīng)首先沿著路幅的內(nèi)側(cè)開始，然后逐漸向路幅外側(cè)施工。
(2)應(yīng)考慮在再生路面上設(shè)置再生機(jī)的方向引導(dǎo)措施，保證再生機(jī)沿著正確的方向前進(jìn)。若偏差超過100mm，應(yīng)立即倒退至開始出現(xiàn)偏差的地方，然后沿著正確的銑刨指引線重新施工(無需再加水或者穩(wěn)定劑)。
(3)應(yīng)至少每隔200 m檢測一次并記錄再生機(jī)的工作速度，以確保再生機(jī)保持一定的生產(chǎn)效率和良好的再生效果。工作速度取決于再生機(jī)和再生材料的類型，但一般不得小于3m/min，也不得大于8m/min。
(4)應(yīng)當(dāng)安排經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員在再生機(jī)后連續(xù)觀測拌和材料是否均勻，一旦發(fā)現(xiàn)瀝青出現(xiàn)條狀或結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，應(yīng)立即停止施工。隨時(shí)檢查再生深度和再生材料的含水量，并配合再生機(jī)操作員進(jìn)行調(diào)整。
2.8 超寬路段
在有超寬路段預(yù)先進(jìn)行超寬處理，W380CR冷再生機(jī)一次施工寬度為3.8米，為保障施工的整體性對(duì)超寬路段進(jìn)行預(yù)先銑刨。
2.9冷再生施工作業(yè)段及長度
(1)為了避免產(chǎn)生夾層，宜對(duì)冷再生施工的每個(gè)作業(yè)段一次性整平、壓實(shí)。
(2)應(yīng)根據(jù)再生施工的效率以及添加水泥等活性填料的終凝時(shí)間確定冷再生施工作業(yè)段的長度，一般控制在100～200m為宜。
2.10 攤鋪機(jī)攤鋪
由W380CR冷在生機(jī)拌和好的新混合料，由輸送帶輸送至攤鋪機(jī)料斗進(jìn)行攤鋪，確保路面的平整度、厚度、橫坡達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
2.11接縫
2.11.1 縱向接縫
為了保證全幅路面的再生施工，必須保證相鄰兩個(gè)再生幅面具有一定的搭接寬度。第一個(gè)再生作業(yè)的寬度應(yīng)與銑刨毅的寬度一致。所有后續(xù)有效再生幅面的縱向搭接寬度不宜小于150 mm。通常情況下，再生層越厚，搭接寬度越大；材料最大粒徑越大，搭接寬度越大?？v向接縫的位置應(yīng)盡量避開慢行、重型車輛的輪跡。道路寬度小于7m，縱向重疊較多時(shí)，不宜半幅施工，應(yīng)考慮全幅施工，以減少重疊量，提高施工效率。
當(dāng)搭接寬度超過再生機(jī)噴嘴的有效噴灑寬度時(shí)，后續(xù)施工應(yīng)當(dāng)關(guān)閉若干噴灑嘴，以保證重疊區(qū)域沒有多余的瀝青和水。
2.11.2 橫向接縫
一個(gè)工作日結(jié)束、兩個(gè)相連作業(yè)段連接、再生途中更換罐車或因其他情況造成的停機(jī)均會(huì)形成橫向接縫，重新開始作業(yè)前整個(gè)再生機(jī)組必須后退至再生過路段至少1.5m的距離，以保證接縫寬度上的材料得到處理。對(duì)于超過水泥等活性填料初凝時(shí)間的段落，在接縫處應(yīng)重新撤布水泥，但不用撒布石屑、碎石以及噴灑泡沫瀝青。
2.12 壓實(shí)
(1)應(yīng)當(dāng)及時(shí)壓實(shí)泡沫瀝青再生料，泡沫瀝青冷再生材料的單層壓實(shí)后最大厚度不宜大于25 cm，最小厚度不宜小于12 cm。當(dāng)單層壓實(shí)厚度大于20cm時(shí)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)路段確定各項(xiàng)施工參數(shù)。
(2)對(duì)于直線和不設(shè)超高的平曲線段，由兩側(cè)路肩向路中心碾壓；對(duì)于設(shè)超高的平曲線段，由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)應(yīng)重疊1／3輪寬，后輪壓完路面全寬時(shí)即為一遍。
(3)壓實(shí)施工流程為：雙鋼輪壓路機(jī)穩(wěn)壓→雙鋼輪壓路機(jī)低頻高幅壓實(shí)→鋼輪壓路機(jī)高頻低幅壓實(shí)→視表面干燥情況決定→是否灑水一輪胎式壓路機(jī)壓實(shí)。鋼輪壓路機(jī)的工作速度不得超過3 km/h，輪胎式壓路機(jī)速度不得超過4km/h。
2.12 養(yǎng)生
泡沫瀝青冷再生層養(yǎng)生的主要目的是將再生層內(nèi)的水分進(jìn)行必要的蒸發(fā)，見圖8。應(yīng)保證在泡沫瀝青冷再生層上加鋪封層前，其含水量低于拌和時(shí)含水量的40％。天氣晴好時(shí)，可以采取邊通車邊養(yǎng)生的方法，養(yǎng)生時(shí)間通常為2～10 d，氣溫較低時(shí)可適當(dāng)延長；如果天氣不穩(wěn)定，再生層易遭受雨淋，應(yīng)避免開放交通。在進(jìn)行必要的蒸發(fā)養(yǎng)生后，應(yīng)及時(shí)加鋪封層。
3.工藝優(yōu)點(diǎn)
（1）W380CR一次在生3.8米寬的一個(gè)車道。
（2）下切作業(yè)可優(yōu)化再生材料級(jí)配。
（3）直接把再生好的材料輸送到攤鋪機(jī)料斗。
（4）清除原路面材料的不均勻性，并確保理想的平整度與橫坡度。
（5）顯著提高施工效率，環(huán)保節(jié)能效果明顯。
4.結(jié)語
通過近4年的實(shí)踐證明，泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)使現(xiàn)有路面上部結(jié)構(gòu)層的材料得到最大程度的利用。此外，通過加入泡沫瀝青粘結(jié)劑，產(chǎn)生一個(gè)柔性基層，與剛性高得多的水泥穩(wěn)定基層和二灰基層相比，顯著減少了路面反射裂縫的產(chǎn)生，避免了路面的早期損壞，延長了路面的使用壽命；就地再生不需要專用料場，新材料的用量大幅減少，運(yùn)輸量大為下降，因運(yùn)輸車輛對(duì)整個(gè)路網(wǎng)的損壞減少，總的能源消耗也將大幅度降低；與傳統(tǒng)工藝相比，就地冷再生機(jī)簡化了施工工序，大大縮短了工期。一般情況下，再生層鋪設(shè)完成后養(yǎng)護(hù)2 d后即可鋪設(shè)細(xì)瀝青面層并開放交通，由此將對(duì)公共交通的影響降到最低。
綜上所述，從經(jīng)濟(jì)性的角度看，冷再生施工是路面維修工藝中的一種極具吸引力的方法，可降低工程造價(jià)20%～30%。
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