冷再生二灰碎石基层施工方法探讨

陈小虎

随着科技的发展,公路施工的施工设备以及施工工艺的不断创新,运用特种施工设备将路面结构进行再生利用,目前已在国外成熟应用,我国也已在多个项目上进行了应用和研究。而我省在该项技术应用上才刚刚起步,因此,该项施工工艺使用的实际意义远远大于其工程本身。冷再生包括厂拌冷再生,就地冷再生,全深式冷再生3种类型,结合实际工程情况,本项目采用全深式冷再生技术即利用专用的再生设备,使用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料或乳化沥青、泡沫沥青等作为再生结合料,将沥青层和部分基层材料同时进行就地冷再生,形成路面结构层的一种技术。

1 工程概况

世行贷款宿州市S303工程起点与江苏泗洪交界,终于宿州市环城路,全长102 km,该段K0+000～K13+825,原路面结构为二灰碎石(厚度13 cm～20 cm)+沥青碎石(厚度3.5 cm～6cm),该段是连接江苏的重要通道,车流量大,重车多,原路面损坏情况相当严重。通过对道路进行弯沉检测及结构层钻孔取芯检测以及老路的实际情况,结合业主意见,本段进行基层现场冷再生处理。原设计为将旧沥青面层和旧的二灰碎石挖除,经过破碎,添加新料及适量的再生剂,按15 cm再生二灰碎石备料,5 cm新的二灰碎石备料,经过专用的再生设备一起进行摊铺、拌和、整形、碾压成新的再生二灰碎石基层。

2 施工前的准备工作

由于参建各方均没有类似的施工经历,因此在相关咨询单位的指导下,进行了大量的试验工作,包括原路面取芯调查、原路面材料级配分析、液塑性试验、相关击实试验、配合比试验等。

3 试验段施工

经过认真分析数据和方案,在试验段采取再生厚度为20 cm,即5 cm新料+原路面油层+部分二灰碎石,进行冷再生施工。通过混合料配合比设计确定:试验段最大干密度2.016 g/cm3,水泥剂量4.5%,最佳含水量为7.2%。

3.1 原材料要求

1)水泥:水泥的选用是关系到冷再生二灰碎石基层施工成败的关键材料,选用本项目采用山东榴园P.O42.5级袋装水泥,初凝时间大于3 h,终凝时间在6 h～10 h,且安定性必须合格。2)碎石:采用老山碎石场机轧反击破碎石,规格1 cm～3 cm,压碎值不大于26%,针片状含量不大于 15%。

3.2 施工准备及控制

3.2.1 下承层准备

在施工前要对老路面层进行全面清扫和施工放样,并检测路面弯沉以备与施工过的路段进行比较。

3.2.2 施工工艺说明

根据施工放样确定所需材料,运料至现场采用人工配合平地机摊铺1 cm～3 cm碎石,并进行整平;在整平摊铺好的碎石上按试验确定的比例均匀撒布水泥,采用洒水车配合维特根WR2500再生机整体再生,最后碾压洒水养生成型。

3.2.3 撒布水泥

1)水泥撒布量计算:再生厚度按20 cm计算,达到4.5%水泥剂量时撒布量为18.1 kg/m2,考虑10%的正常损耗则撒布量为2.5 m2/袋;2)水泥采用人工撒布,为了保证水泥撒布的均匀性,撒布前用石灰画出方格,尺寸为1.2 m×4.5 m,每方格为两袋水泥的用量,撒布时将水泥拆放在事先准备好的木板上,然后人工用锹把水泥均匀撒在碎石上,为减少水泥损失,撒布时间宜控制在施工前1 h,同时避免在大风和阴雨天气施工;3)水泥剂量检测:在再生后现场及时取样,做EDTA滴定试验,快速测定水泥剂量以及混合料拌和的均匀性。

3.2.4 再生施工

1)再生拌和:根据设计文件要求(半幅宽度4.5 m)半幅一次成型,而再生机的宽度一次不能达到,因此施工时按厚度20 cm对老路进行铣刨、拌和,再生时根据机械特点施工速度为5 m/min,拌和时必须缓慢、均匀、连续进行。单幅再生施工至一个作业段终点后,将再生机和洒水车倒至施工起点,进行第二幅施工。纵向接缝位置应尽量避开快、慢车道上的车辆行驶的轮迹,纵向接缝处相邻两幅作业面的重叠不宜小于10 cm。2)含水量控制:施工前现场取样测定原结构层天然含水量,根据此天然含水量计算实际用水量,并及时根据现场实际情况随时测定及时调整,加水量由冷再生机精确控制。试验段共测定含水量8点,最大值8.5%,最小值7.4%,其余均在7.4%～8.5%之间。3)摊铺整形:整幅路段拌和结束后,用YB18J振动压路机稳压一遍,再用平地机初步整平,根据测量放样要求,按既定的松铺系数,带交叉线人工找平,整形后的再生表面无明显的再生轮迹和集料的离析现象。4)碾压、养生。在施工结束后,立即采用覆盖土工布结合洒水养生,正常养生7 d后,仍要加强洒水养护,确保基层强度继续缓慢增长。5)接缝处理:两工作段的衔接处应搭接拌和,前一段拌和后,留5 m～8 m不进行碾压,后一段施工时,前段留下未碾压部分,应再加水泥重新拌和,并与后一段一并碾压。冷再生在纵向接缝时,必须采用搭接重叠拌和,留10 cm～20 cm加部分水泥重新拌和与后一段施工一并碾压成型,且纵缝须垂直相接。6)再生施工的混合料离析控制:a.为改善路面结构层的级配,经试验所添加的碎石为粗集料(1 cm～3 cm),因此在材料使用时减少并限制较大粒径的碎石用量,确保混合料不产生离析;b.合理选择再生机的拌和行走速度,保证拌和的速度均匀,保证了再生料的拌和均匀,避免因拌和产生离析;c.在平地机整平结束后,及时采用人工处理局部的离析部位。

表1 没加集料前混合料筛分

4 试验段成果

4.1 混合料级配分析

表1,表2比较可以得出经过添加碎石并经过再生处理,混合料的级配明显达到改善,并符合规范要求。

表2 再生后混合料筛分

4.2 主要质量指标成果

主要质量指标成果见表3。

表3 主要质量指标成果表

经过认真的组织和精心的施工管理,应该说冷再生施工取得了成功,通过总结分析和研究,完全可以指导下一步正常施工。

5 结语

1)由于原路面结构材料和现状存在不同程度的差异,在实际施工过程中,一定要强化前期的试验工作以及老路状况的调查,做好材料级配分析,确定添加碎石的规格。2)由于原有结构为二灰碎石+沥青碎石,再生时添加结合料水泥后,在一定程度上延缓了基层结构强度的快速增长,因此建议采取延长养生时间,推迟至14 d或更长时间取芯,确保检测数据能更好地评价基层质量,同时,在试验条件允许的情况下,进行有关方面的研究,以获取更有价值的数据。3)充分考虑原有结构为二灰碎石+沥青碎石对水泥剂量的影响,施工前可取没加水泥的样品进行EDTA试验,并与添加水泥的样品试验对比,确保水泥剂量的准确和拌和均匀。4)选择合适的碾压机械组合,振动压路机不宜过大,宜在18 t～22 t,避免因振动过大对基层的下承层造成破坏,从而影响基层的整体质量。5)采用流水作业,各道工序必须有序地紧密结合,严格控制在规定的时间内完成碾压,应尽量缩短从拌和到完成碾压之间的延迟时间。

[1] JTG F41-2007,沥青路面再生技术规范[S].

[2] JTJ 034-2000,公路路面基层施工技术规范[S].

[3] 谢晓树,杨箭旭.城市道路二灰碎石基层平整度施工控制[J].山西建筑,2009,35(8):274-275.