1 工程概况
某公路工程使用多年,由于沥青混凝土出现老化现象,导致裂缝、沉陷、坑槽等病害大量出现。为了改善运输环境、减少道路沿线扬尘及满足交通安全目标,决定对本路段进行维修养护处理。通过多方考虑,决定采取就地冷再生施工技术方案,以提升行车舒适性和安全性。
2 就地冷再生技术原理及优点
沥青路面就地冷再生是指通过旧路面材料进行破碎加工,并按比例将适量新骨料、细集料、乳化沥青、水等掺加拌和,在自然环境下,通过一系列摊铺、碾压等工序,形成具有一定承载能力的结构层。就地冷再生技术优点体现在以下方面。
(1)简化施工工序
就地冷再生技术不存在旧材料运输、废弃等情况。在施工中,可同时进行耙松、破碎等工序,无需将大块材料去除、破碎;无需挖掘与回填处理旧路面基层,可以最大限度确保结构的整体性,且基本不会破坏旧路路基结构。
(2)节约材料
就地冷再生技术可以充分利用旧路面材料和破碎的路基材料,能够大幅降低新材料的使用量,减少资源浪费,节约成本。
(3)提升旧路等级
就地冷再生技术的应用,可以最大限度提升基层承载力,提高公路等级,因此,在低等级公路提级改造中意义重大。
(4)节约工期
就地冷再生技术可以简化施工工序,能够一次完成铣刨、破碎、添加、拌和及摊铺工序,大幅度缩减了工期,提高了施工效率。
(5)保护环境
就地冷再生技术可以充分利用旧路铣刨料,不会出现废弃材料运输、堆放等工序。同时,相比就地热再生工艺,无需加热处理,不会出现有害气体及粉尘,进而减少环境污染。
3 就地冷再生施工技术
3.1 旧料回收
就地冷再生施工可以充分利用旧路铣刨料。路面铣刨施工中,需合理控制铣刨速度,不宜过快,可控制在6~8m/min,铣刨后,保证铣刨料均匀,级配基本达到目标级配要求。为了充分回收利用废旧沥青材料,需根据不同区域、不同规格要求分类放置,不得出现混放等情况,进而提升RAP掺配比率。
3.2 原路面处理
为了保证施工质量,施工前必须做好原路面处理工作,主要做到以下几点:首先,封闭交通。施工前,根据本路段交通量情况,可采取半封闭施工,减少对车辆通行的影响。要求将指示标牌设于再生路段各个路口,对来往车辆和行人起到警示作用。其次,清理原路面。为了避免后期对再生料的配合比、性能等造成不利影响,需将原路面的杂物清理干净。此外,还要做好预整形处理。原路面存在很多病害问题,比如坑槽、沉陷等,若局部路段凹陷严重,需预先铺设适量砂砾料进行填补。通过采取冷再生破碎处理及整平、碾压等工序,有效修复凹陷病害,使路面更加平顺,确保冷再生施工后各项指标均可满足规定要求。
3.3 生产配合比
基于中粒式级配前期已完成乳化配比设计,待安装完筛分设备之后,生产出的RAP材料可实现粗粒式级配设计,但生产配比却无法依靠目标配比设计。针对这一问题,可直接进行生产配比性能检验,若合成的粗粒式级配混合料可达到规范标准,那么,应直接以此作为实际生产配比。一般而言,实际生产用RAP材料,与施工时所使用的RAP材料会存有一定差异,因此,在确定生产配比后,应先进行一小段试拌试铺,从而了解设备拌和、压实等指标参数。
3.4 乳化沥青生产
拌和时乳化沥青温度是乳化再生混合料破乳速度的主要影响因素。拌和过程中,乳化沥青温度较高,那么破乳速度便会迅速增长。生产之后,乳化沥青可直接运送到施工现场,但需保证其温度在50~60℃。但实际应用中,乳化沥青混合料的整体破乳速度太快,将会大大增加拌缸电机负载,启动自保护功能,导致主拌缸停机,这种情况下,需及时清理拌缸,待乳化沥青冷却后,才能进行施工,不得严重影响施工进度。针对此问题,乳化沥青可提前3~4d生产,冷却至常温后才能使用。在同类项目开展期间,乳化沥青罐曾出现因罐体无搅拌装置,导致乳化沥青结皮现象,施工阶段泵送过程中极易堵塞过滤器。针对这类问题,很多时候需拆除、清理整体管路,将会增加工期。或者,乳化沥青搅拌不均匀,极易出现团聚现象,影响沥青泵计量的稳定性,或出现乳化沥青用量添加不准确等问题,进而对混合料整体性能造成严重影响。为了解决上述问题,可在乳化沥青罐体配备搅拌装置,定时开启搅拌功能,将已经呈絮凝状的乳化沥青进行均匀搅拌,保证状态均匀、良好,防止乳化沥青颗粒过度集中,出现油皮等情况。
3.5 拌和与再生施工
根据施工要求,采用间歇式拌和设备进行沥青冷再生混合料拌和,拌和过程中合理控制各类材料拌和时间。拌和后,确保混合料均匀、无花白料。在此过程中,要严控进水量,保证含水率始终在最佳含水率范围内。启动再生机组后,保证再生作业均匀、连续,不允许任意改变速度或出现中途暂停现象。再生施工中,速度不宜过快,可控制在4~10m/min。为确保铣刨后级配波动不大,确定行驶速度为6m/min。若局部路段网裂病害较为严重,再生速度不宜过快。若为多道工序同时施工,需合理控制搭接宽度,需控制在100mm以上。纵向接缝需与快、慢车道的轮迹错开。
3.6 找平与整形处理
为了保证路面平整度,紧随再生机后,可采取单轮压路机进行1遍稳压,保证压实整个横断面的混合料。随后,通过平地机整形和找平,在本阶段严禁施工机械设备以外的车辆通行,保证无明显的粗、细集料离析现象。若出现混合料表层水分散失过多的情况,需及时补水。整平施工之后,若发现部分位置厚度不足,需向下铣刨一定距离,并进行补料、碾压,不得直接贴料找平。
3.7 再生层碾压
碾压施工中,禁止任何车辆通行,保证在碾压中压路机不会受到外界影响停车。不论是在已经碾压完成后的路段,或是正在碾压的路段,都不允许压路机急刹车、急转弯,避免再生层表面受到损害。在碾压施工中,一般分为3个阶段,具体如下:
(1)初压
采用1台双钢轮压路机进行初压施工,以静压方式进行1~2遍碾压,碾压速度前期不宜太快,可控制在1.5~3.0km/h。
(2)复压
采用2台单钢轮压路机进行复压施工,通过高幅低频法进行4~6遍碾压,随后利用高频低幅法进行3~4遍碾压。碾压速度可适当提升,控制在2.0~4.0km/h。
(3)终压
采用1台胶轮压路机进行碾压,碾压遍数为4~6遍,保证消除明显轮迹,路面平整。
3.8 接缝处理
在沥青路面冷再生施工中,极易产生接缝问题。主要分为两类,即横向接缝、纵向接缝。一旦接缝处理不当,将会对基层的收缩性造成极大影响,甚至会导致基层开裂,或产生反射裂缝。因此,必须重视接缝处理。
(1)做好纵向接缝处理
当道路宽度在7m以内,且纵向重叠过多的情况下,需采取全幅施工,不得采取半幅施工法,尽可能减少重叠量,有效提升施工效率。相邻两段施工时,间隔时间不宜过长,若时间超过12h,需适当增加重叠量。
(2)做好横向接缝处理
施工过程中,尽可能减少停机次数,一旦再生设备停止运行,均会产生横向裂缝。若停机,需在下次施工前,将整个再生机后退到再生过的材料1.5m处,保证再生施工质量。同时,必须详细检测机械设备的运行状况,确保水管排气正常。在两个施工段的衔接部位,拌和前一段时,预留一定距离不碾压,在后一段施工中,需重叠一定距离,并掺加一些水泥材料进行重新拌和,并将前段未碾压部位和后一段同时碾压,保证碾压质量。
3.9 养护施工
完成各段碾压施工后,待压实度检测合格,即可按照现行规定要求进行养护施工。养护期间,为了确保整个养护周期的湿润度,需采取洒水养生法,可根据气温情况合理确定每天的洒水次数。一般养护时间不得少于7d,并做好交通管制工作,严禁重型车辆通行。养护施工完成后,便可开放交通。
4 就地冷再生施工质量控制措施
4.1 现场原材料
施工前,为了确保施工质量,必须做好各项准备工作。应结合现场实际情况,复测导线点、水准点,并加大保护力度,为后期施工提供便利条件。针对施工材料,需在进场前进行质量检测,做好各种施工原材料质量控制工作,比如运送到施工现场后,需及时进行抽样检查,一旦发现问题,需及时处理,严禁使用不合格材料。本工程采用乳化沥青冷再生混合料,在施工前,必须合理选择各类材料,保证混合料拌和均匀,级配合理,无离析、花白料。
4.2 施工时间
从拌和到碾压施工结束,再到水泥初凝前完成整个施工,需要控制好各工序的施工时间。第一,各个施工作业段不能太长,必须将其长度控制在200m以内。第二,确保各道工序紧密衔接,不得出现等、停现象,要确保施工的连续性,减少工期,提高工程质量。
4.3 拌和质量
在冷再生机破碎、拌和施工中,冷再生机的行驶速度、转子速度等因素都会对混合料拌和是否均匀造成极大影响。当行驶速度太慢而转子速度过快时,极易产生混合料级配不合理或基层强度不足等现象。反之,行驶速度太快而转子速度很慢时,极易出现冷再生基层混合料不均匀现象,甚至会对冷再生基层质量造成不利影响。为此,必须重视冷再生机行驶速度控制,并合理设定转子速度,这样才能最大限度提升混合料的均匀性,确保施工质量。
5 结语
综上所述,随着公路使用年限的不断增加,大量初期建设的公路工程已进入大中修阶段,“节能、环保”是新时代公路建设的新要求。为减少资源浪费,降低环境污染,沥青冷再生技术在公路养护维修中得到了广泛应用与推广。就地冷再生技术作为一种性能优异的再生技术,在我国半刚性、刚性基层沥青路面大中修、改扩建路面重修中具有广泛的适用性,可消除路面反射裂缝,减少路面早期损坏,提升路面耐久性,大大降低养护成本,对推进公路建设事业持续、健康发展具有重要意义。