就地冷再生在路面重铺中的应用

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  【摘  要】就地冷再生技术是一种新的施工工艺,其原理是将原路面及基层破碎后作为集料,需要时可加入部分新骨料,再辅以一定比例的水泥、石灰、粉煤灰等稳定剂,经铣刨、破碎、拌和、摊铺、碾压等工艺,重新处理后而形成新的路面基层或底基层的施工工艺。
  【关键词】就地冷再生;路面重铺;应用
  一、前言
  近年来,随着公路的快速发展,道路里程逐年增加。随着公路使用年限的延伸,特别是近几年来交通量快速增长和车辆超载的日益加剧,加速了沥青路面的损坏,大大缩短了路面重铺的时间间隔,道路养护、改造及重铺任务越来越多。路面进行重铺补强的传统做法是将沥青路面结构层全部挖除,然后再重新铺筑基层和面层,这样不仅工程造价高,施工工期长,而且施工时需要长时间中断交通,给车辆的通行带来极大的不便,废弃的旧沥青料又需拉运堆放,对环境造成一定的污染。由于传统施工方法存在的以上弊端,国内外同行经过多年的试验研究,通过采用新型冷再生机械,将旧路材料一次性进行铣刨、破碎、拌和、摊铺及压实成型,彻底解决了旧路面材料重新就地利用的问题,该方法施工工艺简单连续,为旧路补强和重铺开创了一个新的施工工艺和施工方法。
  二、就地冷再生技术简介
  冷再生施工技术按温度可分为热法施工和冷法施工,冷法施工按施工工艺又可分为就地冷再生法和厂拌冷再生法。就地冷再生法是充分利用现有沥青道路旧铺层材料(一般为面层与基层),必要时加入部分新骨料,并按比例掺配一定量的添加剂(如水泥、石灰和粉煤灰等稳定剂),在自然环境温度下就地连续地完成材料的铣刨、破碎、拌和、摊铺及压实成型,从而修筑出具有所需强度的新基层或底基层的作业过程。
  就地冷再生技术不仅适用于高等级公路的维修与改造,也适用于一般道路及乡村道路的维修与改造。此项技术在欧美等国家已得到了较为普遍的应用,并常常作为路面维修的首选方案,近年来,冷再生在我国也得到了大面积推广应用,推广普及速度很快,尤其近两三年中,我庆阳公路管理局在道路重铺中全部采用了就地冷再生施工技术,取得了良好的实施效果。
  就地冷再生施工技术主要施工机具为集破碎与拌和为一体的冷再生机(如维特根2000),冷再生机的核心是装有大量专用刀头的铣刨和拌和转子,作业时转子向上旋转铣刨原路面材料,同时水通过软管从再生机连接的水车中运送过来,并向再生机的拌和仓中喷洒,水量通过微处理器控制的泵送系统精确控制,铣刨转子将水与铣刨料充分拌和,并达到预先设定的最佳含水量,拌和料中添加的稳定剂(如水泥、石灰、粉煤灰等)按需要的添加量事先撒布在再生机前的路面上,再生机向前行走时将粉状稳定剂与旧路面铣刨料和水一次性拌和,如遇原路面料级配不良的情况,可按设计添加量事先撒铺在再生机前进的路面上,通过与旧料共同铣刨拌和来改变原路面材料的级配,从而保证了再生料能达到要求的级配和稳拌质量。
  三、就地冷再生的优点
  (一)施工简单,效率高。就地冷再生施工机械一次性可以完成铣刨、破碎、添加、拌和及摊铺过程,从而简化了施工程序,缩短了施工工期,每天一台机械可完成5000—8000平方米的工作量,通过机械连续作业,一次完成,实现了道路重铺作业快速连续。
  (二)省材料、低成本,不产生废料,利于环保。就地冷再生由于利用了全部旧路面材料,从而减少了道路改造或重铺时旧路面的挖起运输、废弃和新材料的购置,大大减少了新材料的用量,从而导致成本大幅度的下降,根据再生层厚度的不同,可以降低成本20%—46%,极大地减少了对自然资源的利用和破坏。
  (三)提升了旧路基的承载能力,施工质量得到提高。就地冷再生可以根据不同道路材料的实际情况进行配比设计,选择不同的添加剂和掺配量,掺配均匀准确,保证了再生材料的优秀品质和施工质量,通过加入部分新骨料(必要时),添加水化胶凝材料(如水泥、石灰、粉煤灰等),改善了旧路材料的级配,通过胶凝材料的凝结作用,提高了路基材料的密实度,从而提升了路基的承载能力。
  (四)实现了“绿色、环保、资源重复利用”的施工要求。施工时受自然条件限制少,对周围环境的影响和破坏小,通过对旧路材料的重复利用,减少了对自然资源的开采和对环境的破坏,施工时不需中断交通,可进行开放式施工,特别适用于各种道路的养护维修作业。
  四、路面重铺中的应用
  国道211线K321+800—K331+300段3.2公里就地冷再生底基层是我局首次采用就地冷再生施工技术进行路面重铺的试验项目,该工程共完成18cm厚就地冷再生底基层94300平方米,经过两年多的行车检验,目前该路段面层平整,基层稳定,出现沉陷、坑槽、车辙等病害面积较小,道路使用状况良好,下面就其施工过程、工艺操作、质量控制要点等方面进行分析和总结,以利今后的应用和推广是很有必要的。
  (一)设计配合比的确定
  我方委托甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司试验中心进行配合比设计,选取与设计深度相同的原路面铣刨料四组,经试验其天然含水率为4.1%,塑性指数为7.8,路面底基层冷再生配合比设计中,采用海螺牌PC32.5缓凝水泥,其初凝时间为402min,终凝时间为502min,其性能符合冷再生工艺的时间要求,设计配合比中水泥剂量3.0%,石灰剂量3.0%,最佳含水量7.1%,最大干密度2.263g/cm3,7天无侧限抗压设计强度1.5MPa。
  (二)施工配合比的確定
  根据设计配合比,本工程按不同添加剂比例分别做了4个试验段:添加3%水泥和3%石灰150米长;只添加4%水泥150米长;只添加4.5%水泥150米长;只添加5.0%水泥150米长,经过7天养生期后其无侧限抗压强度分别为1.85Mpa、2.26Mpa、3.6Mpa、3.3Mpa,故采用只添加4.5%水泥作为施工冷再生底基层添加剂,其添加剂单一,施工工艺简单,强度符合设计要求。   (三)施工措施的确定
  1.铣刨深度的确定,原设计要求铣刨深度为18cm,现场按18cm深度进行铣刨后发现,混合料中含土量太大,混合料级配达不到设计要求,后将铣刨深度调整为15cm深,经现场检验,铣刨后的混合料级配满足要求,因此現场确定铣刨深度为15cm。
  2.水泥添加量的确定,由于现场使用的冷再生机--维特根2000其工作宽度为2米,施工现场按2m*5m划成方格,经计算每格内需用水泥三袋,用人工拆卸、摊铺、抹平后由冷再生机及时进行铣刨拌和。
  3.冷再生机拌和。当摊铺水泥超过50米长后,启动冷再生机缓慢下刀,下刀深度满足设计要求后开足马力前行,冷再生机行进速度控制在5m/min左右,行进时后应有专人跟随,每行走5m检查一次铣刨深度,当大于或小于设计值1cm时,及时通知再生机操作员进行调整,并随时注意冷再生两边的搭接宽度应控制在20cm左右,一般以每50米长为一个单刀作业段落,完成后倒回到起始工作位置,重新开始下一刀施工,如此循环,逐段完成全幅断面铣刨施工。
  4.施工时冷再生机喷水量的确定,经试验混合料最佳含水量为7.0%左右,施工时拌和后混合料含水量按比最佳含水量大1-2%控制,原路面混合料天然含水量经测定多数在4.5-5.5%之间,拌和时其喷水量在3.6-4.6%之间进行调整,每50m长检测一次含水量,若含水量达不到要求,应及时调整后续作业的喷水量,现场含水量采用微波炉加热法快速进行测定。
  5.接缝的整平,路拱的调整,当冷再生机两刀搭接铣刨完成后,由平地机进行整平,平地机作业时中间不允许停顿,一次完成,并根据设计要求整修出路拱横坡。
  6.碾压与养生,冷再生机作业同时,后跟一台20吨振动压路机进行碾压作业,振动碾压5遍,后再用26吨胶轮压路机碾压3遍以上,以达到表面密实平整为准,经抽检压实度达到合格后用土工布进行覆盖并洒水养生,养生期间严禁车辆通行,确保达到设计要求强度后再通车或进行基层施工。
  (四)施工控制要点及存在的问题
  1.铣刨时要注意纵向及横向搭接,保证铣刨与拌和纵向到底,横向到边,原路面铣刨时铣刨深度和添加层厚度一定要严格控制,随时检查,防止出现铣刨不到位,级配不达标的“夹层”。
  2.施工过程中,要经常检查“刀头”的磨损情况,及时更换损坏的刀头,确保冷再生的铣刨深度和铣刨质量;要经常检查水嘴喷头是否被堵塞,及时进行清理,保证喷头畅通,防止出现喷淋不均匀影响拌和质量。
  3.整个冷再生过程至终压完毕所用时间应控制在4小时以内,所以冷再生施工要分段实施,每段施工长度一般应控制在200m为宜。
  4.作业时要对交通进行管制,预防交通事故的发生,确保安全施工。碾压完
  成后,及时覆盖并洒水养生,在养生期间严禁车辆通行,确保达到设计要求强度后再开放交通或进行基层施工。
  5.冷再生技术仅适用于利用现有面层及基层的施工,不适用于同时需修补路基的施工;再生宽度有路缘石的地段达不到路肩边缘,一般需离开路缘石约20cm,不能实现全断面施工;冷再生机摊铺时对路拱不能进行调整,摊铺的横坡及平整度达不到要求,需用平地机进行二次整修作业,实现不了一次施工成型的效果。
  五、结束语
  冷再生作为一种新兴的施工技术,特别适合于路基不需要整修及补强的路面重铺工程,它以其高效率的施工工艺,即破碎拌和摊铺就地一次完成,材料的完全重复利用,极大地节约施工成本和对交通干扰最小等优点,开创了旧路更新改造的新途径,特别适宜于不能中断交通的路面重铺工程的施工,相信不久的将来,就地冷再生将以其快捷、高效、节能、环保的技术优势,在今后的路面改造工程中将得到更加广泛的推广应用。
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