废旧路面材料在湿陷性黄土地区公路改建工程中的应用

李东辰

(唐山公路建设总公司，河北 唐山 063000)

我国交通运输部《关于加快推进公路路面材料循环利用工作的指导意见》，提出高速公路、干线公路的路面旧料应尽快实现集中回收与统筹利用。具备条件的农村公路路面旧料可集中回收与统筹利用，不具备条件的应就地利用，避免废弃和污染。[1]

1 工程概况

国道344线公路改建工程李旺至同心段位于宁夏回族自治区海原县，地势东高西低，路线走廊带海拔1 330～1 449 m。所在区域属典型的黄土丘陵地貌。陇东黄土高原—宁夏南部梁峁沟壑区经过清水河、祖历河等河流及其各支流的侵蚀切割及构造运动影响形成。线路经过的项目区地貌类型主要为冲洪积平原、黄土塬。

气候气象：项目属中温带半干旱大陆性气候，区内年平均气温8.4 ℃，极端低温-27.3 ℃，最大冻土深度1.30 m。

根据土工试验结果，该黄土湿陷系数δs=0.015～0.019 9，为非自重湿陷Ⅰ～Ⅱ级湿陷性黄土，地下水位埋深大于12 m。[2]

该工程项目设计过程中综合考虑了以下两个问题：

(1)湿陷性黄土地区的路基处理。(2)公路改建过程中产生的大量废旧路面材料的循环利用。

2 湿陷性黄土路基的常用处理方法

我国黄土主要分布在山西、陕西、宁夏、甘肃等地区。黄土具有颜色淡黄至褐黄、大孔隙、结构疏松和遇水具有湿陷性等显著特点[3]。湿陷性黄土路基的常用处理方法有以下几种。

2.1 换填垫层法

换填垫层法可用于处理厚度3 m以内的湿陷性黄土地基。多采用石灰土垫层形式。石灰土垫层的石灰剂量质量比，消石灰为8%，磨细生石灰为6%。水泥土垫层的水泥剂量质量比为4%～5%。

2.2 冲击碾压法

冲击碾压法可用于处理湿陷等级为Ⅰ～Ⅱ级厚度0.5～1.0 m的非自重湿陷性黄土地基[4]。

2.3 强夯法

强夯法可用于处理各湿陷等级厚度为3～6 m的湿陷性黄土地基。

3 废旧路面材料的循环利用的常用方式

废旧路面材料含有的砂、石等粗细集料从性能上讲并未失效[5]。废旧路面材料的循环利用途径有三个。

(1)用于路面面层：是指将废旧路面材料与再生剂、新沥青、新集料等重新拌和成混合料，铺筑于路面面层的一整套工艺。包括厂拌热再生和就地热再生两种方式。

(2)用于路面基层：旧沥青路面冷再生技术是利用废旧路面材料，与新集料、泡沫乳化沥青拌和成混合料，用于路面基层的技术。

(3)用于路基填料：废旧路面材料本身具有一定的级配和强度，是理想的路基填料。

4 本工程中处理利用方式

4.1 湿陷性黄土路基的处理方式

(1)改建加宽段路基处理

①当原路路堤高度小于1.2 m时，采用砾类土换填路肩处理；

②当原路路基填土高度小于3 m时，对旧路边坡挖宽度不小于1 m台阶，台阶有向内4%的坡度，然后结合新路路基部分整体自下向上分层碾压填筑路基；

③当原路路基填土高度大于3 m时，对旧路边坡挖台阶并在上下路床底部铺设双向钢塑土工格栅，台阶宽度不小于1 m，且有向内4%的坡度，结合新路基部分整体自下向上分层碾压填筑路基[6]。

(2)低填浅挖路基处理

填方路堤路床直接采用砾类土填筑。新建路段及补强路段上路床换填30 cm厚砾类土，下路床换填50 cm厚水泥土处理(掺5%水泥)，压实度均不小于95%，补强路段旧路范围路床不再进行处理。水泥土采用开挖土方掺配5%水泥，开挖土方需运至拌和站集中拌和，其7 d龄期无侧限抗压强度应不小于0.7 MPa，砾类土中粒径大于2 mm的颗粒质量应不小于总质量的50%，路床顶面回弹模量应不小于68 MPa。

(3)陡坡路堤及填挖交界处理

对地面横坡陡于1∶ 2.5的陡坡路堤，应将地面横坡开挖成宽度不小于2 m的台阶，底部台阶宽度为2.5～3 m。路基填挖交界处在上、下路床底部共铺设2层双向土工格栅，土工格栅长度应覆盖过渡区，过渡区采用砾类土换填。

(4)填方路基高度小于路面结构层厚度及挖方路段湿陷性黄土，上部采用30 cm厚砾类土处理，下部采用水泥土处理(掺配5%水泥)，处理深度根据湿陷性等级确定，即湿陷性Ⅰ级50 cm厚，湿陷性Ⅱ级70 cm厚。

(5)对路堤段基底湿陷性黄土先清除30 cm厚表土，上部采用40 cm厚水泥土处理(掺配5%水泥)，并高于原地面10 cm；下部采用翻压处理，翻压处理深度根据湿陷性等级和路堤高度确定，当路堤高度小于4 m时，湿陷性Ⅰ级翻压50 cm厚，湿陷性Ⅱ级翻压70 cm厚；当路堤高度大于4 m时，湿陷性Ⅰ级翻压50 cm厚，湿陷性Ⅱ级翻压120 cm厚[7]。

4.2 本工程中废旧路面材料的利用方式

根据交通运输部关于“绿色公路”指导意见相关要求，本工程设计过程中，就已经将废旧路面材料回收利用考虑其中。根据实测试验，本工程废旧路面材料沥青含量4.07%～4.46%，废旧路面材料的压碎值为22.3%。在设计过程中，没有将废旧路面材料掺配入沥青路面面层设计，而是将铣刨回收的废旧路面材料用作湿陷性黄土路基处理的砾类土，替代砂砾材料，在拌和站与黄土进行集中拌和，掺配体积比为废旧路面材料∶ 黄土=7∶ 3，标准干密度2.11 g/cm3，最佳含水量6.1%。经拌和后的砾类土混合料，自卸汽车运输至路基施工现场，分层摊铺，徐工XS225振动压路机碾压。采用振动压路机碾压时第一遍应静压，然后先慢后快，由弱振到强振，压路机的碾压行驶速度开始慢速，最大速度不宜超过4 km/h，碾压时直线段由两边向中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向进退式进行，压实度大于95%形成砾类土路基。该施工方法充分满足了项目湿陷性黄土路基处理的工程需要同时具有以下优点：

(1)充分利用公路建设废料，变废为宝，节约资源，降低工程造价。项目共减少外购砂砾28 000 m3，减少材料成本166万元。

(2)减少外弃土方征用弃土场征地15亩，节约土地，减少征地费用150万元。

(3)砾类土采用拌和站集中拌和，减少了粉尘环境污染，保护了环境。

5 结 语

废旧路面材料的循环利用，是一个综合复杂的系统课题，本项目仅将废旧路面材料应用于路基填筑处理，虽然节约了一部分资金，创造了一定的效益，但还远没有将废旧路面材料的价值最大化，在以后的公路改扩建工程中，还要争取将废旧路面材料用于沥青路面的基层或面层中，以实现废旧路面材料最大效益。