冷再生水稳基层与泡沫沥青下面层结合施工工艺探究

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  【摘 要】本文以洛阳市开元大道大修工程为例,详细阐述了冷再生技术在旧沥青路面上的应用和研究,总结了沥青路面冷再生的施工工艺和施工质量控制要点,对在道路改扩建及养护维修工程中应用冷再生技术起到参考和推动作用。
  【关键词】 旧路改造;就地冷再生;厂拌泡沫沥青再生;施工工艺
  Cold rebirth water steady basic level and foam asphalt underneath the layer combine construction craft investigation
  Yuan xiao-yan1,Chen Wen-shun2
  (1.Luoyang city yituo engineering construction superintendency limited company Luoyang Henan 471000;
  2.Luoyang city municipal services engineering company Luoyang Henan 471000)
  【Abstract】This text with the Luoyang City kaiyuan big way big fix engineering for example, detailed elaborate cold rebirth technique at old sphalt road noodles of application and research, summary asphalt road the noodles be cold rebirth of construction craft and construction quality control important point, rightness in the road change the extension and protect maintain the engineering application cold rebirth the technique have reference and push function.
  【Key words】Old road reformation;Right on the spot cold rebirth;The factory mix foam asphalt rebirth;Construction craft
  1. 前言
  冷再生水泥稳定碎石基层是指原路面基层使用专用再生机按照设计的速度和厚度进行粉碎处理,同时加入一定规格和数量的集料、混合料。按照一定的配合比拌合后进行整行碾压,使其达到路面基层需求的承载力的施工工艺。
  厂拌泡沫沥青冷再生就是旧沥青路面材料经过铣刨,运送至指定的场地,根据需要添加材料,通过固定的再生设备加入泡沫沥青,在常温下拌合形成的新的再生混合料,运送至道路施工现场使用摊铺设备进行摊铺、压实成型后成为路面一个结构层次的全套工艺。
  冷再生作为新工艺,在洛阳市首次推行施工,由于施工试验较少,为了保证工程质量,摊铺沥青时先进行100m试验段,通过旧路材料的筛分和击实试验,对压实度、强度、取芯等指标进行检查,确定了试验段的再生机理,含水量控制以及水泥、沥青的含量,碾压参数和机械组合,用过对对沥青发泡设备的调试;对沥青不同加热温度的发泡效果对比以及通过干湿劈裂试验确定再生泡沫沥青混合料的配合比、沥青及水泥的最佳含量等各项试验参数确定后再进行大面积施工。
  2. 项目简介
  开元大道东段大修工程位于洛阳市龙门大道以东,西起龙门大道,东与二广高速相连,道路红线宽度60米,其中快车道为双向六车道,宽度24米,全长2.75Km,是一条东西向主干道。
  由于其位于城乡结合部,又是一条东西交通主干道,车流量量较大,尤其是重载车过往频繁,快车道路面破损比较严重。为满足交通运行的需要,决定对快车道进行大修改造。
  3. 旧路状况
  3.1 路面结构。开元大道2005年修建通车,快车道路面结构为:3cm细粒沥青混凝土+5cm中粒沥青混凝土+6cm粗粒沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石+30cm石灰土,结构层厚度64cm。路面宽度24m。
  3.2 路况调查。由于开元大道东段地处城乡结合部,车流量大,并且重车超载现象突出。行车道不同程度地出现网裂、龟裂等病害,旧路弯沉值实测为64(0.01mm),已远远大于该路原始设计弯沉值要求。施工前对照设计资料,我们对再生路段的所有病害进行调查,调查包括路面车道组成、宽度、路面损坏状和道路排水情况后发现: (1)路面大量的损坏主要表现为横向裂缝、龟裂和局部沉陷。(2)局部沥青面层细集料剥落,面层粗糙,平整度差,行驶舒适度差。
  3.3 病害坑开挖取样与试验。对病害坑开挖取样与试验,一是进一步了解路面结构的情况和损坏程度,二是确定路面不同铣刨深度的回弹弯沉值,以便进行改造道路结构设计。另外,对不同病害坑铣刨的材料到实验室做筛分为基层和面层的再生提供配合比数据通过对全线病害坑的开挖逐个调查发现,原道路绝大部分石灰土底基层结构完好,不需要进行处理,局部损坏严重的,用C10砼进行补强处理至灰土底基层顶标高。
  综合以上三部分的调查,根据旧路面结构、材料、路面强度和病害的种类,认为该路面具备冷再生条件,适宜进行基层和下面层的冷再生。
  4. 再生方案
  4.1 对原有道路病害进行调查,对病害的形状及范围进行标识;根据开挖病害坑的损坏程度,采用局部的补强措施处理病害坑;用沥青铣刨机对全线快车道旧沥青路面进行铣刨,把铣刨的旧沥青路面混合料运回指定地点以备再生利用。
  4.2 通过实验室对旧路铣刨材料级配筛分组成分析,对快车道中间四车道17m就地再生水泥稳定碎石基层(见表1)。
  表1
  筛孔尺寸(mm)快车道材料通过量(%)水泥稳定碎石级配范围
  31.599.490~100
  26.598.490~100
  19.095.348~68
  9.581.224~34
  4.756611~21
  1.1822.52~12
  0.617.10~6
  0.0751.30~3
  4.3 利用旧沥青路面铣刨料,用一系列试验在指定场地厂拌再生泡沫沥青混合料,对快车道全幅24米做再生泡沫沥青混凝土下面层。
  4.4 养生后摊铺稀浆封层0.8cm;摊铺5cmAC~16F改性沥青上面层。
  5. 再生基层及面层施工工艺及质量控制
  5.1 就地再生水泥稳定碎石
  5.1.1 拌合前准备。就地再生水泥稳定碎石采用Wirtgenwr220冷再生机,该机最大工作宽度220cm,最大拌合深度40cm,能保持连续作业,生产效率高,能够精确控制再生的厚度,工作深度一旦设定,则转子的切削深度将由传感器及控制系统保证,从而获得精确的冷再生厚度。
  由于开元大道地处交通繁重位置,按照市委市政府的要求,交通不断行,施工采用半封闭施工,根据设计文件,对快车道六车道中间四车道进行半幅8.5米施工,根据设备的生产力,每天完成2000m2,在施工过程中充分考虑水泥的初凝时间,事先把每天完成的工程量划线分段。
  5.1.2 布设摊铺新骨料及水泥。根据事先铣刨的旧水稳料送至实验室做的筛分结果(见表1),认为原路面基层骨料偏少,由现场设计代表、监理共同确定再生水稳最大干密度为2.28g/cm3,新加2~4 cm碎石20%,再生厚度22cm(原厚度15cm),按照设计文件,考虑施工时水泥损失,确定水泥投放量为7%,现场经厚度计算,每横向1.0m(纵向重叠10 cm左右)、纵向8.5m范围内先摊铺6cm厚2~4 cm碎石,再投放水泥量为600Kg,水泥采用袋装水泥,投放的碎石及水泥采用人工均匀摊平。
  5.1.3 旧水稳再生拌合及整平。再生机就位,开动再生机转子沿着画好的分幅线进行作业,在作业过程中按试验段确定含水量,控制每延米添加水量50.8kg(最佳含水量5.0),工作时保证有一台洒水车供水,拌合时由再生机机载电脑控制加水量,施工过程随时检查拌合料的含水量及再生厚度,拌合速度控制在5~7m/min,以保证铣刨下来的再生料质量,施工过程中试验人员及时做出无侧限抗压强度试块。平地机整平、碾压。
  5.1.4 碾压及养护。碾压工作必须在水泥的初凝之前完成,拌合段长度控制在200m以内。拌合完成一个作业段后进行稳压,采用振动压路机关闭振动稳压一遍后;振动压路机小振幅、高频率碾压2遍;18t平碾碾压3-4遍,达到要求压实度。
  碾压检测合格后,采用乳化沥青进行养生,乳化沥青用量为0.9Kg/m2,养生期间封闭交通。
  5.2 厂拌冷再生泡沫沥青
  5.2.1 施工准备
  5.2.1.1 场地设备准备。再生沥青搅拌站准备水泥料仓15吨,装载机4台,15吨热沥青保温罐车2台,水车2台,自卸汽车若干辆。厂拌再生设备采用维特根KMA200专用沥青冷再生拌合设备。具有与测量传感器和数据显示仪相连的全电脑控制系统。检查沥青喷嘴是否能自动情况,其连续生产的能力在150t/h以上;施工现场准备12t双钢轮压路机一台(带强弱振动的调整),单钢轮压路机一台(带强弱振动的调整),摊铺机一台。
  5.2.1.2 旧路面铣刨与筛分。根据铣刨机的功率和铣刨材料的级配,对铣刨机的铣刨速度进行调整,通过铣刨机在试验段上的铣刨效果及实验室对铣刨材料的筛分,确定铣刨速度为控制在6~7米/min范围内。
  5.2.1.3 材料。
  (1)沥青:A级70号重型交通石油沥青,产地:西安。
  (2)水泥:作为活性再生材料,采用32.5普通硅酸盐水泥,初凝时间大于3h,终凝时间6h以上。
  (3)混合料:旧沥青铣刨材料经过筛分分析,加适量石屑,配合比设计其颗粒组成范围见表2。
  表2
  
  筛孔(mm)31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075
  级配上限100.0100.095.090.085.075.060.050.040.032.025.020.015.0
  级配下限100.078.070.065.060.050.040.030.020.015.010.06.03.0
  注:级配上下限为通过百分率
  5.2.1.4 相关试验参数:经过拌合场反复试验,验证现场材料的级配和确定实际生产配合比,最终确定再生材料级配、沥青发泡温度及其它相关参数的结果如下:
  (1)旧沥青铣刨材料81%,石屑(0~3mm)17.5%,水泥1.5%;
  (2)热沥青的发沫温度160,,沥青发泡用水量3.8%;
  (3)新加再生沥青用量2.1%;
  (4)冷再生材料的最大干密度为2.26g/cm2,最佳拌合用水量6.2%;
  (5)泡沫沥青混合料的性能指标:发泡膨胀率10倍以上、半衰期10s以上。
  5.2.2 再生沥青混合料的拌制。拌合设备就位后,按照设计配合比往专用再生机REI添加碎石、石屑、水泥和旧铣刨材料。超粒径的铣刨材料在加入设备时先经过设备进料口的筛子被筛出剔除,在拌制过程中经常检测拌合是否均匀,一旦发现条状或结团现象必须立即停止生产,拌合过程控制沥青的最佳发泡温度150°~160°之间,每个工作班结束要打印一个工作班材料用量的统计量,计算沥青、水泥及添加新材料的用量,与设计值与实计值相比较,评定是否符合要求,以便下一个工作班对设定值进行适当调整。
  5.2.3 再生沥青混合量摊铺与养护。再生料拌合完成后尽快运到现场摊铺,摊铺采用自动找平(钢丝绳引导的高程控制)方式的摊铺机摊铺,摊铺速度控制在2~5m/min,再生料根据试验段的数据,松铺系数为1.25,采用半幅8.5米一次成型,摊铺过程随时检查厚度与含水量,摊铺的缺陷随即由人工局部找补。
  再生混合料的碾压在水泥初凝前完成,碾压时压路机重叠1/3
  压实流程:双钢轮压路机静压一遍→单钢轮压路机高幅低频强振压实→双钢轮压路机高频低幅弱振压实→视表皮干燥情况决定是否洒水 胎轮压路机压实。
  工作缝处理:无论纵缝与横缝均采用垂直的平接缝,所有接缝处都要去除未压实的部分混合料,纵向接缝去除20cm以上,横向接缝去除10cm 以上。
  5.2.4 养护:每一段碾压完成并经压实度检查合格后,应立即开始养生,养护采用自然养护,养生时间不少于5天。在养生期间的泡沫沥青稳定再生层上,不可以开放交通在养生过程中及时检测路面中的含水量,当再生基层含水量≤2%时,在摊铺改性沥青混合料上面层前,摊铺0.8cm厚稀浆封层。
  6. 结束语
  通过冷再生技术在开元大道东段道路工程的改造施工中的应用,总结出冷再生有以下几个方面的有点:
  (1)降低成本:把旧路材料重复利用,可大大降低成本的40-50%,经济效益显著。
  (2)不损坏路基:与传统施工机械修复道路相比,冷再生施工均为一次性作业,很少损坏路基。
  (3)施工周期较短:与其它施工相比,大大缩短了工期,降低了交通中断时间。
  (4)原路面标高变动不大:避免对沿线构筑物及周围基础设施的不良影像,尤其是标高受限制路段。
  (5)绿色环保:既是废旧材料再利用,又提高了旧路等级,减少了路面大修或维修改造的频率,从而减少对空气、环境的污染。
  通过对冷再生技术的应用和大量试验数据分析,虽然此项技术各项指标均符合有关要求,但还要继续深入研究冷再生结构强度形成机理,随着此项技术的不断应用、总结和研讨,针对不同结构类型的旧路面,研究出不同的再生方案,建立一个有规律的再生结构组成模型,相信此项技术在旧路改造中必将得到广泛的应用。
  
  参考文献
  [1] 《公路沥青路面再生技术规范》 JTG F41-2008
  [2] 《公路路面基层施工技术规范》 JTJ 034-2000
  [3] 《公路沥青路面施工技术规范》 JTG F40-2004
  
  [文章编号]1619-2737(2010)05-13-099
  [作者简介]原晓燕(1969.5-),女,河南省栾川县人,洛阳一拖工程建设监理有限公司工程技术部经理,从2003年至今担任项目总监,主要从事市政道路工程监理工作。
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