淺談瀝青路面水泥穩(wěn)定就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用
2016-05-23
0 引言
近年來隨著交通建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，我省國(guó)省干線路網(wǎng)已日趨完善，新建項(xiàng)目逐漸減少，隨之而來的是大量的改擴(kuò)建及大修工程。瀝青路面基層大部分采用半剛性材料，目前道路出現(xiàn)的病害多是由于基層開裂、破碎以及強(qiáng)度不足等引起，需補(bǔ)強(qiáng)改善。過去的做法是將面層和基層一并挖除，然后再重新做基層和面層，這樣不僅工程造價(jià)較高、施工工期較長(zhǎng)、污染環(huán)境，并且需要長(zhǎng)時(shí)間中斷交通，給車輛和行人的通行帶來不便。為解決現(xiàn)有傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)改建工程施工中存在的問題，我們?cè)趪?guó)道105太和北段瀝青路面大修工程中采用水泥穩(wěn)定就地冷再生施工工藝對(duì)舊瀝青路面進(jìn)行處理。以下就國(guó)道105太和北段水泥穩(wěn)定就地冷再生技術(shù)的應(yīng)用做一闡述。
1 工程概況
1.1 老路概況 為了合理的選擇維修方案，確定道路結(jié)構(gòu)組合形式及老路冷再生厚度，我們對(duì)老路現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查及檢測(cè)。國(guó)道105太和北段是國(guó)家公路網(wǎng)京珠線的一部分，位于太和縣城以北，是連接阜陽與亳州的重要道路，也是阜陽北大門的重要出口路，路面寬度14米，路基全寬17米，路面結(jié)構(gòu)形式為7cm瀝青混凝土+20cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm10%石灰穩(wěn)定土。由于近年來該段道路交通量驟增，尤其是超載車輛的影響，往北去以運(yùn)送淮河的砂料車為主，往南去以運(yùn)送淮北的石料車為主，該段道路出現(xiàn)了不同程度的病害，主要表現(xiàn)為：龜裂、破碎、坑槽、沉陷、縱向裂縫、橫向裂縫等。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，老路路面狀況指數(shù)為41，評(píng)定等級(jí)為次；老路平均彎沉值為75（10-2mm），彎沉值標(biāo)準(zhǔn)差為47（10-2mm），代表彎沉值為152（10-2mm）；路面強(qiáng)度指數(shù)為0.21，評(píng)定等級(jí)為差。
1.2 維修方案的確定 按照《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，結(jié)合老路檢測(cè)結(jié)果，以上路段需采取大修補(bǔ)強(qiáng)措施以提高其承載能力。由于老路病害多是由于基層開裂、破碎以及強(qiáng)度不足等引起，大修時(shí)需一并處理，為了解決將舊路挖除重建而存在的建筑廢料的運(yùn)輸和堆放問題，降低工程造價(jià)，減少環(huán)境污染和破壞，提高基層的整體性能，為鋪筑上層路面結(jié)構(gòu)提供良好的承載力，增強(qiáng)新建路面使用性能的可靠性，本次大修采用先對(duì)老路進(jìn)行就地冷再生然后加鋪結(jié)構(gòu)層的方案。
2 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)
水泥穩(wěn)定就地冷再生結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的瀝青路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)基本相同，針對(duì)老路改建及大修而言，應(yīng)充分翔實(shí)的調(diào)查收集老路交通量資料，合理的確定增長(zhǎng)率，計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次，結(jié)合設(shè)計(jì)路面等級(jí)和類型，計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值，從而確定冷再生厚度。本工程為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)年限為12年，經(jīng)計(jì)算一個(gè)車道上設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)軸載692.0697×104軸次（換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN），車道設(shè)計(jì)彎沉值為31.7（10-2mm），結(jié)構(gòu)組合為3cm厚AC-10細(xì)粒式瀝青混凝土+5cm厚AC-16中粒式瀝青混凝土+18cm水泥穩(wěn)定碎石+23cm冷再生水泥穩(wěn)定碎石。
3 水泥穩(wěn)定就地冷再生底基層級(jí)配設(shè)計(jì)
在水泥穩(wěn)定就地冷再生層施工前，在原道路上取有代表性的銑刨料樣品嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量超過2%或硫酸鹽含量超過0.25%的舊路混合料，不得用水泥穩(wěn)定就地冷再生。銑刨料單個(gè)顆粒的最大粒徑不應(yīng)超過37.5mm，其顆粒組成應(yīng)在表1所列范圍內(nèi)。對(duì)級(jí)配不良的銑刨舊料，應(yīng)通過參加部分新料以改善其級(jí)配。
水泥應(yīng)選用初凝時(shí)間3h以上和終凝時(shí)間6h以上的普通硅酸鹽水泥，不應(yīng)使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及已受潮變質(zhì)的水泥。宜采用32.5級(jí)的水泥，水泥劑量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定，應(yīng)不低于3%，不大于5%，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上限制水泥用量。水泥穩(wěn)定碎石7天抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥2Mpa，壓實(shí)度不小于97%。
4 水泥穩(wěn)定就地冷再生技術(shù)施工工藝
4.1 鋪筑試驗(yàn)段 水泥穩(wěn)定就地冷再生施工前必須鋪筑試驗(yàn)段，其目的是為了通過現(xiàn)場(chǎng)試拌確定再生機(jī)械的操作工藝、行走速度、鉆子速度，考察再生料的各項(xiàng)指標(biāo)，驗(yàn)證再生料的級(jí)配，確定壓實(shí)機(jī)械組合、壓實(shí)工藝、碾壓速度及變數(shù)，了解再生后老路的膨脹率。 試驗(yàn)段的長(zhǎng)度應(yīng)不短于200m，根據(jù)道路結(jié)構(gòu)形式和損壞狀況進(jìn)行選取，使試驗(yàn)段要具有代表性。再生時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制再生深度，如遇問題應(yīng)及時(shí)解決。
4.2 施工
4.2.1 施工準(zhǔn)備 冷再生全面施工前，應(yīng)備足施工所需各種材料，并按規(guī)定進(jìn)行抽檢，對(duì)于不合格材料堅(jiān)決拒收。根據(jù)試驗(yàn)段結(jié)果，配備合適的人員及機(jī)械以滿足大面積基層施工需要。施工前應(yīng)再次檢測(cè)老路彎沉，并進(jìn)行老路病害調(diào)查，對(duì)彎沉特異點(diǎn)及由底基層損壞引起的病害進(jìn)行挖補(bǔ)處理，對(duì)原路的車轍、波浪等嚴(yán)重變形的路面應(yīng)進(jìn)行預(yù)整平。施工前還應(yīng)清除再生路段上存在的井蓋、路緣石等類似結(jié)構(gòu)物，原道路表面的石塊、垃圾、雜草等雜物和積水亦要徹底清除。
在再生施工之前，應(yīng)在道路的兩側(cè)放置一系列的標(biāo)樁（桿）作為基線，用來恢復(fù)道路的中心線。標(biāo)樁（桿）的間距，曲線距離不應(yīng)超過20米，直線距離不應(yīng)超過40米。
4.2.2 新材料的準(zhǔn)備 根據(jù)原道路再生深度內(nèi)的平均密度，計(jì)算每平米新料的添加量。水泥采用人工撒布，為了保證水泥撒布的均勻，撒布前用石灰彈出方格，方格為一袋水泥或兩袋水泥的用量，撒布時(shí)將水泥拆放在事先準(zhǔn)備好的木板上然后人工用鐵鍬均勻撒在路面上，水泥撒布完后，表面應(yīng)沒有空白位置，也沒有水泥過分集中的地點(diǎn)。為減少撒布后水泥損失，人工撒布水泥時(shí)，實(shí)際采用的水泥劑量應(yīng)比試驗(yàn)室確定的水泥劑量多0.5～1.0%，撒布時(shí)間控制在施工前一小時(shí)左右，且應(yīng)選擇在無風(fēng)天氣。
4.2.3 冷再生機(jī)銑刨與拌和 本工程再生厚度為23cm，再生施工速度為5m/min，再生拌和的速度必須緩慢、均勻、連續(xù)，以使銑刨后料的級(jí)配波動(dòng)范圍不大，遇到網(wǎng)裂嚴(yán)重地段降低再生機(jī)組行進(jìn)速度，提高銑刨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。再生機(jī)后配有專人跟隨，隨時(shí)檢查再生深度、水泥含量和含水量。水泥含量的檢測(cè)采用現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)采樣做EDTA滴定試驗(yàn)，快速（10min內(nèi)）測(cè)定水泥劑量及混合料的拌和均勻性，以確保及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)水泥劑量進(jìn)行調(diào)整。含水量采用酒精燃燒法做含水量試驗(yàn)，測(cè)定含水量變化并及時(shí)調(diào)整加水量，加水量可由再生機(jī)精確控制。再生深度的檢查采用鋼纖刺入土中，測(cè)量其刺入深度，看其深度是否合格，嚴(yán)禁冷再生施工時(shí)損壞老路底基層。再生機(jī)后還安排數(shù)人處理邊線和清理混合料中的雜質(zhì)以及每刀起始位置的余料，以防止影響縱向接縫、橫向接縫、平整度和再生材料的密實(shí)性。
4.2.4 碾壓整形 在再生機(jī)后應(yīng)緊跟一臺(tái)鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行初壓，采用高幅低頻進(jìn)行壓實(shí)，鋼輪壓路機(jī)的工作速度不得超過3km/h。在初壓完成后，用平地機(jī)初步整形，測(cè)量人員每10米測(cè)量出一個(gè)斷面的中樁及邊樁高程，根據(jù)設(shè)計(jì)縱斷面高程和橫坡，按試驗(yàn)段確定的松鋪系數(shù)1.13帶線找平，高出部位用平地機(jī)刮平，局部低洼處，應(yīng)用齒耙將其表層5cm以上耙松，并用新拌的混合料進(jìn)行找平，不應(yīng)形成薄層貼補(bǔ)現(xiàn)象。在整形過程中，嚴(yán)禁任何車輛通行，并保持無明顯的粗細(xì)集料離析現(xiàn)象。整形后，當(dāng)混合料的含水量為最佳含水量時(shí)，立即用光輪壓路機(jī)先以高幅低頻振動(dòng)模式后以低幅高頻模式進(jìn)行壓實(shí)。直線和不設(shè)超高的平曲線段，由路肩向路中心碾時(shí)，應(yīng)重疊1/2輪寬，后輪必須超過兩段的接縫處，后輪壓完路面全寬時(shí)，即為一遍。一般需碾壓6～8遍。壓路機(jī)的碾壓速度，頭兩遍以采用1.5～1.7km/h為宜，以后采用1.8～2.2km/h。壓路機(jī)不得在已完成的或正在碾壓的路段上急剎車或調(diào)頭，壓路機(jī)的啟動(dòng)及停止都應(yīng)低速、緩慢進(jìn)行，以保證再生層表面不受破壞。碾壓過程中，應(yīng)始終保持再生層表面濕潤(rùn)，如水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)灑少量的水，嚴(yán)禁大量灑水碾壓。從拌和開始到壓實(shí)結(jié)束，應(yīng)控制在水泥初凝前且在試驗(yàn)確定的延遲時(shí)間內(nèi)完成碾壓，并達(dá)到要求的密實(shí)度，同時(shí)沒有明顯的輪跡。在碾壓結(jié)束之前，用平地機(jī)再終平一次，使其縱向順適，路拱和超高符合設(shè)計(jì)要求。
4.2.5 接縫和調(diào)頭處的處理 兩工作段的銜接應(yīng)搭接拌和，前一段拌和后留5～10米不進(jìn)行碾壓，待后一段施工時(shí)，將前段未碾壓部分重新加水泥拌和，并與后段一同碾壓。冷再生施工應(yīng)避免縱向接縫，不能避免時(shí)應(yīng)搭接拌合，搭接寬度為50cm，加水泥重新拌和后與后段一同碾壓成型。縱向接縫的位置應(yīng)避開慢行、重型車輛的輪跡。
4.2.6 養(yǎng)生 每一段碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后，應(yīng)立即開始養(yǎng)生。養(yǎng)生方案可采用覆蓋（吸水土工布等）養(yǎng)生。養(yǎng)生結(jié)束后，必須將覆蓋物清除干凈，嚴(yán)禁采用草簾進(jìn)行養(yǎng)生。在養(yǎng)生期間應(yīng)封閉交通。水泥穩(wěn)定就地冷再生層養(yǎng)生7d經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可鋪筑上層混合料。
5 結(jié)語
水泥穩(wěn)定就地冷再生不僅能解決舊路挖除重建而存在的建筑廢料的運(yùn)輸和堆放問題，降低工程造價(jià)，減少環(huán)境污染和破壞，而且能解決基層病害，提高基層的整體性能，為鋪筑上層路面結(jié)構(gòu)提供良好的承載力，增強(qiáng)新建路面使用性能的可靠性。
參考文獻(xiàn)：
[1]交通部公路科學(xué)研究院.公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范.人民交通出版社，2008.
[2]安徽省公路管理局.安徽省路網(wǎng)項(xiàng)目精細(xì)化管理與關(guān)鍵技術(shù)施工指南.合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2009.
[3]遼寧省交通廳公路管理局.瀝青路面水泥穩(wěn)定就地冷再生基層設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南. 遼寧省交通廳公路管理局，2007.
