泡沫瀝青就地冷再生基層在磨思二級公路的應用

馮云

【摘 要】通過介紹磨思二級公路泡沫瀝青就地冷再生基層的施工，分析了公路泡沫瀝青就地冷再生基層施工技術要點和需要注意的問題。

【關鍵詞】公路；泡沫瀝青；冷再生；基層；應用

泡沫瀝青就地冷再生是指采用專用機械設備對瀝青路面進行現場冷銑刨，破碎，摻加一定比例的再生結合料、活性填料、新集料（必要時）經常溫拌和、攤鋪、壓實形成新路面結構層的技術。瀝青路面就地冷再生技術具有如下顯著優點而在近幾年得到推廣和應用：可用于處治多種路面病害類型； 在不改變路面縱橫線形的前提下改善路面的結構承載力；與傳統的路面維修技術相比，冷再生技術可減少路面施工過程中對能源、集料、瀝青等的需求，從而可以降低工程成本；可以減少環境污染，節約自然資源，解決廢物堆置問題等，利于環保；施工工期相對較短，減少對交通的影響，降低工程造價。磨思二級公路由于行車量大，交通環境復雜，路面大修時必須維持通車，施工難度大，通過研究對比，采用泡沫瀝青就地冷再生技術能相對降低施工難度，有利于維持通車，保證施工質量。

一、項目概況

（一）歷史背景

國道213線磨思二級公路段于1997年12月17日正式建成通車，是昆曼大通道中的一段，原路面為3cm瀝青混凝土+4cm瀝青碎石+30cm水泥穩定碎石基層。磨思二級公路起于寧洱縣黃莊村（元磨高速公路止點），途經磨黑鎮、寧洱縣城、同心鄉、止于普洱市，全長70.7公里，是寧洱縣和普洱市經濟和社會發展不可缺少的一條經濟干線。項目施工時磨思二級公路已通車近13年，公路嚴重超期服役，造成部份路段嚴重變形、龜裂、縱向裂縫、橫向裂縫、塊狀裂縫分布較多，坑槽、沉陷、車轍很多，路面損壞嚴重，必須通過大、中修來恢復其使用功能。

（二）項目地理位置

本次大修路段位于普洱市寧洱縣，自然區劃屬V5區。寧洱縣（原普洱縣）位于云南省南部，普洱市中部，地處無量山南部邊緣，地理位置位于東經100°43′至101°37′，北緯22°41′至23°36′。東部及東北部以把邊江與墨江縣分界，西南部以小黑江與景谷縣為鄰，南部與思茅區接壤，東南部與江城縣相連，北部接鎮沅縣。東西寬91公里，南北長101公里。

（三）技術標準

1.公路等級：二級公路。

2.路面設計荷載：BZZ-100。

3.交通量及組成：經現場調查和查閱歷年交通量調查資料確定軸載換算的車型和交通量為：北京BJ130為1762輛/晝夜；東風EQ140為988輛/晝夜；紅巖CQ261為378輛/晝夜；東風CS938為338輛/晝夜；三湘CK6560為2466輛/晝夜；黃海DD690為189輛/晝夜。年增長率為8%。經計算得路面營運第一年（2010年）雙向日平均當量軸次為1898次，設計年限內（12年）的累計當量軸次為854.54萬次 ，設計彎沉值Ld=43.4（1/100mm）。

4.路基寬：8.5米。

5.路拱橫坡：2%。

6.設計路面結構：采用《公路路面設計程序系統》（HPDS2006）驗算，把泡沫瀝青冷再生層作為設計層位，驗算結構層厚度為15～17cm，為方便施工、保證質量，統一取用18cm厚泡沫瀝青冷再生基層+1cm瀝青碎石同步封層+4cm細料式瀝青混凝土面層。

二、配合比設計

（一）取料：采用施工設備在施工現場老路面取料（RAP），取料時必須取至設計再生深度（18cm），以保證試驗的可靠性。

（二）瀝青發泡特性試驗：本次設計采用茂名90#B級瀝青，其三大指標見下表：

由表2和圖1可以看出，瀝青發泡特性一般，滿足泡沫瀝青的最低發泡標準，即膨脹率>10倍，半衰期>8S；本次檢測確定了瀝青發泡條件：溫度在160℃時，最佳發泡用水量2.5%。

（三）混合料的級配設計

泡沫瀝青冷再生混合料用集料采用磨思二級公路瀝青路面銑刨料（RAP），其顆粒級配見

表3及圖2：

由表3和圖2可以看出，磨思二級公路的瀝青路面銑刨料（RAP）已經滿足規范要求的泡沫瀝青混合料中粒式級配范圍，不需要再添加新集料。因此，確定合成集料配比為100%RAP料。

（四）活性填料

根據《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG F41-2008）的規定，本工程參考其它工程施工經驗，決定采用云南元江棟梁水泥有限責任公司生產的礦渣硅酸鹽水泥P.S.A32.5為活性填料，摻量1.3%。

（五）確定最佳含水率和最大干密度

由圖可以看出，最佳含水率為6.2%；最大干密度為2.093g/cm3。

（六）確定泡沫瀝青用量

通過不同泡沫瀝青用量的冷再生混合料劈裂強度試驗，確定最佳泡沫瀝青用量，試驗結果見表4：

綜合技術和經濟考慮，泡沫瀝青用量確定為2.5%。

（七）試驗結論

綜合考慮技術和經濟方面的因素，最終確定配合比方案見表5：

三、施工準備工作

（一）施工組織機構

施工單位成立項目經理部，配備項目經理、項目總工、質檢負責人、試驗負責人、合同負責人、安全保通負責人、后勤負責人，管理人員根據需要配備，機械操作人員12～14人，民工約30人。

（二）施工機械設備

工程應準備WR 2500 S或WR 2000冷再生機組一臺；22～26t振動鋼輪壓路機1臺；22～26t輪胎壓路機1臺；可裝載10t以上水車2輛；PQ230C平地機1輛；可裝載15t以上熱瀝青罐車2輛；后勤小貨車2輛；工作用車（越野車或皮卡車）2輛。工作前應對各種機械進行調試，確保各種機械處于性能良好狀態。

（三）施工材料

根據現場試驗結果計算出水泥、瀝青用量，準備足夠的瀝青和水泥，防止斷料、等料等窩工現象的發生。

四、施工管理

（一）原路面病害處治

根據磨思二級公路的現狀，原路面病害處治的目的主要有四點，一是用級配碎石填平原路面坑塘并壓實，鏟除原路面擁包，從而達到老路面基本平整的目的，經冷再生機組施工后，新路面有較好的平整度；二是排除老路結構層積水，磨思二級公路行車量大，車輛剎車水經舊路面裂縫滲入路面結構中，影響再生后的路面材料（RAP）含水率，導致彈簧、無法壓實的情況，施工前7d在原路緣石每隔一定距離切割開口，把舊路結構層中的水排除，從而均衡再生后的路面材料（RAP）含水率，便于壓實；三是處治舊路面彎沉特異點，保證路面再生后基層的下承層有足夠強度。四是根據磨思二級公路行車量大，剎車水多的現狀，每30m設一道橫向盲溝，排除路基結構層中的水，防止水損害路面結構層。

（二）就地冷再生基層施工

根據磨思二級公路的交通量和路面寬度，確定每個作業段長度150～200m。相鄰兩幅搭接寬度不少于10cm。采用冷再生機組，對原路面進行銑刨、破碎并加入水泥、水、泡沫瀝青進行拌和，經整型、碾壓、整平等工序，一次性實現老路面再生成型。攤鋪出的混合料如出現明顯的離析、波浪、裂痕，應用人工及時消除，施工工藝流程見圖4。

施工中要隨時檢查再生路面松鋪厚度，確保就地冷再生層基層厚度滿足設計要求。隨時檢查瀝青溫度不得低于160℃。施工現場要安排經驗豐富的試驗人員，及時調整混合料（RAP）含水率，壓實過程中如發現彈簧、松散、起皮現象時，如及時翻開重新拌和，必要時可加少量水泥，使混合料（RAP）含水率滿足要求，能及時壓實。初壓時含水率應大于最佳含水率1～2%，且在混合料表面濕潤時開始碾壓，如表面干燥，可適量灑水，初壓采用鋼輪壓路機，復壓采用輪胎壓路機，輪胎壓路機獨有的搓揉作用能增加基層密實度。施工時應采用流水作業，盡量減少再生到壓實之間的延遲時間。

施工現場應安排專人負責記錄每天施工面積和水泥、瀝青、水的消耗量，將理論用量和實際用量作對比，根據對比結果作出相應調整，使理論值盡量接近實際使用值，節約工程成本。

（三）施工試驗檢測

（四）施工過程質量檢查項目

施工過程中要進行平整度、縱斷面高程、再生層厚度、寬度、橫坡控制，對外觀質量跟蹤檢查。其中重點控制的項目是再生層厚度和外觀質量，再生層厚度要求碾壓前和碾壓后均要檢測，每個作業段每5m一個檢測點，嚴格控制施工質量和施工成本；外觀質量要求表面平整密實，無浮石、無彈簧，無明顯的壓路機輪跡，不符合要求及時進行修正。

（五）養生

根據實際情況，施工單位封閉養生時間為24h，24h后開放交通，同時限制行車速度和急剎車，設提示牌限制剎車淋水。養生時間至少7d，但可以取出完整芯樣或基層含水率低于2%時可提前結束養生。

五、檢查驗收

泡沫瀝青就地冷再生基層施工完成后，以1公里為一個評定路段，進行施工質量檢查驗收。檢查的項目有平整度、縱斷面高程、厚度、寬度、橫坡度、外觀質量和壓實度。相對于水泥穩定碎石基層而言，泡沫瀝青就地冷再生基層水泥劑量較小，抗剎車淋水剝蝕能力相對較弱，冷再生基層施工質量檢查驗收合格后，應盡快鋪筑瀝青面層，防止冷再生基層急劇磨損形成基層車轍，埋下施工質量隱患。