黃治湘

(湖南省高速百通建設(shè)投資有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410003)

0 前言

21世紀(jì)的世界，能源危機(jī)已經(jīng)波及到方方面面。而在我國(guó)的公路建設(shè)中，已經(jīng)進(jìn)入了養(yǎng)護(hù)的黃金時(shí)期，在這種情況下，大量的瀝青路面被銑刨而丟棄，不僅造成了瀝青和石材的極度浪費(fèi)，而且被廢棄的瀝青會(huì)一定程度的污染環(huán)境，這種做法是與可持續(xù)發(fā)展觀背道而馳的。與此同時(shí)一種新技術(shù)瀝青路面就地?zé)嵩偕鷳?yīng)運(yùn)而生，得到了應(yīng)用和推廣。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)合理利用有限資源，保護(hù)環(huán)境都有著重大的意義。

2010年，湖南省引進(jìn)瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)，并在衡大高速公路中開展養(yǎng)護(hù)施工，取得了良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效果。目前，在我國(guó)該項(xiàng)技術(shù)還處于起步階段，配套的施工設(shè)備和相關(guān)政策還不是特別的完善，需要進(jìn)一步的研究與探索，作者結(jié)合衡大高速公路應(yīng)用就地?zé)嵩偕夹g(shù)做相關(guān)闡述和說明。

1 項(xiàng)目背景

衡大高速公路是國(guó)家重點(diǎn)公路江西吉安至湖南邵陽的一段。線路全部在衡陽境內(nèi)，起于衡陽市西外環(huán)路的柳公塘，止于京珠高速公路大浦通道口，與京珠高速公路和衡炎高速公路相接。該段于2003年7月起施工，2005年12月建成通車。該路段通車5 a多來，交通流量大，重載交通多，路面已產(chǎn)生不同程度的病害。經(jīng)路面實(shí)地病害調(diào)查，路面右幅比路面左幅車轍病害較嚴(yán)重，需要進(jìn)行瀝青路面處治?？紤]到就地?zé)嵩偕诤鲜∈鞘状螒?yīng)用，為充分評(píng)估就地?zé)嵩偕诤系倪m用性，在衡大高速公路做就地?zé)嵩偕c銑刨的對(duì)比方案，實(shí)際就地?zé)嵩偕L(zhǎng)度為25 260 m，共100 903 m2。修復(fù)后的路面達(dá)到高速公路瀝青路面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2 工藝技術(shù)

2.1 就地?zé)嵩偕に嚰夹g(shù)

就地?zé)嵩偕窃诂F(xiàn)場(chǎng)維修損壞的道路，因此使用的新料最少。該工藝一般包括四個(gè)步驟:①使用熱量軟化瀝青面層;②耙松清除路面材料;③將材料與再生劑、瀝青膠結(jié)劑或新料拌和;④將再生瀝青混合料攤鋪。

就地?zé)嵩偕饕糜诔C正道路表面的破損，如剝落、裂縫、車轍、坑洞、推擠和擁包等。適用范圍及維修特點(diǎn)如下:

1)采用就地?zé)嵩偕に?，原路面整體強(qiáng)度需滿足設(shè)計(jì)要求;原路面病害主要集中在表面層，通過再生施工可得到有效修復(fù);原路面瀝青的25℃針入度不低于20(0.1 mm)(主要針對(duì)普通瀝青路面);再生深度一般為20～50 mm。

2)就地?zé)嵩偕蚱?00%熱結(jié)合，可完全避免車道接縫所產(chǎn)生的縱向開裂。

3)就地?zé)嵩偕?00%瀝青現(xiàn)有舊料，可降低施工成本且無任何廢料，是環(huán)保型的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

4)單線道路施工方式，使交通阻塞及危險(xiǎn)降至最低。

5)一次完成的回收再利用方式，比傳統(tǒng)的回收方式增加75%的效益，比傳統(tǒng)的路面翻新方式在成本上節(jié)省20%～50%。

6)施工結(jié)束即可開放交通。

7)施工產(chǎn)生的振動(dòng)、噪音比其他施工方法小，在市區(qū)也可進(jìn)行夜間作業(yè)。

2.2 復(fù)拌再生

就地?zé)嵩偕に嚳梢圆捎脝喂ば蚧蚨喙ば蛲瓿?。根?jù)路面的破損情況和對(duì)修復(fù)后路面質(zhì)量等級(jí)的要求不同，就地?zé)嵩偕┕すに嚳煞譃?表面再生、復(fù)拌再生和加鋪再生三種。該路段應(yīng)用的施工工藝為復(fù)拌型再生。

復(fù)拌再生是由加熱機(jī)將舊路面加熱至一定溫度后，用再生機(jī)將舊路面翻松，并把翻松后的材料與新瀝青混合料、再生劑在攪拌器中拌和均勻，形成新品質(zhì)的瀝青混合料，然后攤鋪到路面上，用壓路機(jī)碾壓。見圖1。

圖1 復(fù)拌型熱再生工藝流程圖

這種工藝是在施工過程中加入一定數(shù)量的新瀝青混合料，因此能有效地消除路表面50 mm內(nèi)出現(xiàn)的車轍、裂縫和老化變硬。

3 施工設(shè)備

就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組為多步法作業(yè)工藝，主要機(jī)械包括鞍山森遠(yuǎn)制造的SY4500瀝青路面熱再生重鋪機(jī)組1套(含2臺(tái)加熱機(jī)、1臺(tái)加熱銑刨機(jī)、1臺(tái)加熱復(fù)拌機(jī)，如圖3、圖4)、4.5～6 m 攤鋪機(jī)1臺(tái)、30 t以上的輪胎壓路機(jī)1臺(tái)、18 t以上的雙鋼輪雙振壓路機(jī)1臺(tái)、12 t以上鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)1臺(tái)、新瀝青混合料生產(chǎn)設(shè)備1套、新瀝青混合料運(yùn)輸車2輛、加油車1輛、水車及再生劑輸送車等輔助車輛若干。

該機(jī)組采用集成化設(shè)計(jì)，大量應(yīng)用液壓驅(qū)動(dòng)、微電子控制、電子傳感等先進(jìn)技術(shù)，是國(guó)內(nèi)首臺(tái)技術(shù)最復(fù)雜、機(jī)群智能化程度最高的成套養(yǎng)護(hù)設(shè)備，能徹底實(shí)現(xiàn)路面施工自動(dòng)化流水作業(yè)。該機(jī)組以柴油為燃料，燃料消耗可降低30%以上;熱風(fēng)中的含氧量極少，施工過程中路面瀝青不會(huì)燒焦、老化;熱空氣外溢較少;環(huán)保、無煙塵污染。

4 就地?zé)嵩偕┕?/h2>

4.1 舊路面技術(shù)性能調(diào)查

4.1.1 原始設(shè)計(jì)資料

衡大高速公路路面結(jié)構(gòu)方案如表1。

就地?zé)嵩偕┕ぴ偕疃纫话銥?0～50 mm，個(gè)別可達(dá)70 mm左右，舊瀝青路面總厚度不小于75 mm，衡大路上面層4 cm，總厚度15 cm，滿足就地?zé)嵩偕m用條件。

4.1.2 路況病害調(diào)查

通過組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)衡大全線進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與檢測(cè)，初步確定了再生路段，衡大高速公路瀝青路面總體情況如下:

表1 路面結(jié)構(gòu)方案

1)衡大高速公路左幅(衡陽至大浦方向)比右幅(大浦至衡陽方向)的路面狀況要好，除個(gè)別路段存在車轍、裂紋外，基本無大的結(jié)構(gòu)性損壞。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查來看，k8+090～k24+520車轍一直連續(xù)，平均深度達(dá)到20 mm，最大處達(dá)到了70 mm。

2)衡大高速公路總體上具有較好的路用品質(zhì)，其病害表現(xiàn)的主要形式為車轍，局部路段有少量縱橫向裂縫、不規(guī)則裂縫等，而沉陷、坑槽、剝落、翻漿、龜裂、擁包、波浪、脫皮、泛油等病害基本沒有。

下面是衡大高速公路現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的部分圖片(圖5、圖6)。

4.2 再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

4.2.1 舊瀝青路面性能指標(biāo)

湖南省衡大高速公路就地?zé)嵩偕こ痰穆访媾f瀝青混合料抽提回收試驗(yàn)結(jié)果見表2。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)取樣(取樣采用微波加熱)并室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得原路面油石比分別為:k8+450右幅行車道，4.21%、k13+215右幅行車道，4.91%、k20+420右幅行車道，4.84%、k16+530 左幅行車道，4.42%、k24+305 左幅行車道，4.87%。

根據(jù)該工程的施工技術(shù)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果可知:衡大高速公路原路面施工時(shí)實(shí)際采用的是AC－13型級(jí)配，混合料礦料級(jí)配中0.075 mm篩孔通過率稍偏大，小于0.075 mm的含量偏多，表明混合料的級(jí)配出現(xiàn)了一定程度的細(xì)化;同時(shí)可以看出原路面瀝青針入度降低、延度下降，說明瀝青已經(jīng)老化。

表2 回收舊瀝青的物理技術(shù)指標(biāo)

4.2.2 再生劑用量確定

瀝青再生劑的添加量以新瀝青混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后但未攤鋪前的瀝青指標(biāo)為目標(biāo)確定再生劑的添加量。

本次熱再生工程中再生劑摻量通過瀝青三大指標(biāo)常規(guī)試驗(yàn)確定。再生瀝青的設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)號(hào)SBS I－D改性瀝青，舊瀝青與再生劑充分混合均勻后靜置24 h后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。試驗(yàn)中再生劑用量為再生劑與舊瀝青的質(zhì)量百分比。

4.2.3 再生混合料配合比設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)采用馬歇爾擊實(shí)法試驗(yàn)確定瀝青混合料的瀝青用量，舊料采用在k13+215處取樣(注:混合料的最大理論相對(duì)密度采用計(jì)算法)，見表4。

按照4.8%的最佳油石比進(jìn)行混合料的驗(yàn)證試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了規(guī)范的要求，結(jié)果見表5。

經(jīng)馬歇爾試驗(yàn)及其相關(guān)的驗(yàn)證試驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的AC—13C再生瀝青混合料，在油石比為4.8%時(shí)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。在進(jìn)行生產(chǎn)施工時(shí)，考慮到再生加熱機(jī)組對(duì)路面的高溫加熱，可能會(huì)對(duì)舊路面材料RAP產(chǎn)生某種程度的更進(jìn)一步的老化，同時(shí)再生劑噴入時(shí)也會(huì)在高溫下有輕度老化與揮發(fā)，因此，再生劑的添加在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上應(yīng)適當(dāng)提高20%左右，即施工時(shí)再生劑的添加量可為舊瀝青質(zhì)量的2.4%(RAP質(zhì)量的1.1‰)，再生劑應(yīng)在110℃～130℃的溫度下噴入舊路面材料RAP中，并且在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)再生混合料的實(shí)際效果，在現(xiàn)場(chǎng)工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

表3 不同再生劑摻量下舊瀝青三大指標(biāo)的恢復(fù)

表4 AC－13C 再生瀝青混合料目標(biāo)配合比馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表5 最佳瀝青用量下技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

4.3 就地?zé)嵩偕F(xiàn)場(chǎng)施工

4.3.1 施工工藝流程

瀝青路面熱再生施工工藝流程:對(duì)維修路段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察→確定維修路段→確定施工配合比→制定實(shí)施性施工方案→交通管制→特殊路段的前期處理→起點(diǎn)終點(diǎn)預(yù)處理→1號(hào)加熱機(jī)預(yù)熱→2號(hào)加熱機(jī)預(yù)熱→再生劑噴灑→刨松→拌合→攤鋪→接縫處理→碾壓→恢復(fù)標(biāo)線→現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)→開放交通。

4.3.2 原路面的處理

在進(jìn)行就地?zé)嵩偕?，原路面的?yán)重病害均須處理完畢，具體包括:車轍超過4 cm路段的預(yù)處理。一方面使轍槽深度盡可能降低到4 cm之內(nèi);另一方面使整個(gè)路面的平整度提高，使再生深度基本一致。深的坑槽要經(jīng)過修補(bǔ)處理。裂縫需要用改性乳化瀝青灌縫。當(dāng)舊路面補(bǔ)丁較多、較大且原用修補(bǔ)材料級(jí)配不良時(shí)，須挖除4 cm原修補(bǔ)材料，然后用AC—13熱拌改性瀝青混合料填平、壓實(shí)。

4.3.3 舊路段的加熱

加熱機(jī)組對(duì)舊路面加熱時(shí)，遵循勻速、均衡的原則。原路面必須充分加熱，但也必須控制在一定的可操作范圍內(nèi):路表面最高溫度不超過200℃，路面內(nèi)4 cm處的溫度不低于90℃，翻松拌勻后的舊路面材料的綜合溫度不低于140℃，也不高于160℃。

原路面加熱寬度比復(fù)拌機(jī)組鈀松的寬度每側(cè)多出20 cm，復(fù)拌機(jī)組鈀松的深度要均勻，當(dāng)鈀松深度有變化時(shí)要緩慢漸變。

4.3.4 再生瀝青混合料施工

1)再生劑的噴灑。

再生劑噴灑裝置應(yīng)與再生機(jī)組行走速度聯(lián)動(dòng)并可自動(dòng)控制，能準(zhǔn)確地按設(shè)計(jì)劑量噴灑再生劑或再生劑與瀝青的混合料液。再生劑應(yīng)加熱至不影響再生劑質(zhì)量的最高溫度，以提高再生劑的流動(dòng)性和與舊瀝青的融合性，通常加熱溫度控制在110℃ ～130℃之間。再生劑應(yīng)能均勻地噴灑到鈀松的舊瀝青混合料RAP中，且能準(zhǔn)確計(jì)量控制，同時(shí)應(yīng)根據(jù)銑刨深度的變化及時(shí)調(diào)整再生劑的用量。

2)攤鋪。

復(fù)拌再生機(jī)組應(yīng)能保證以1.5～3 m/min的速度均勻地進(jìn)行施工，且保證混合料攤鋪均勻，攤鋪完的表面不應(yīng)有粗糙、拉毛、裂紋、離析現(xiàn)象。應(yīng)根據(jù)再生厚度調(diào)整好攤鋪熨平板的振搗功率，提高混合料的初始?jí)簩?shí)度，減少熱量損失;再生混合料的攤鋪溫度宜控制在140℃ ～160℃之間。

3)碾壓。

再生混合料的壓實(shí)選用大噸位的振動(dòng)雙鋼輪壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)等壓實(shí)工具在高溫下碾壓，初壓必須緊跟復(fù)拌機(jī)后進(jìn)行，初壓時(shí)不得產(chǎn)生推移。用雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓時(shí)宜少噴水。壓路機(jī)碾壓速度的選擇應(yīng)根據(jù)壓路機(jī)本身的能力、壓實(shí)厚度等確定。對(duì)于混合料的初壓，壓路機(jī)每次均應(yīng)從縱縫處起壓:壓路機(jī)應(yīng)有2/3以上的碾壓輪在未再生的路面上，在再生混合料上的輪寬在30 cm以上即可，沿縱縫碾壓2～3遍，然后再由兩側(cè)向中間碾壓，每次碾壓的輪跡應(yīng)與上次碾壓輪跡重復(fù)20 cm以上，以保證碾壓均勻、不漏壓、不多壓。對(duì)于壓路機(jī)無法壓實(shí)的局部地方，應(yīng)配置小型壓實(shí)機(jī)具配合碾壓到要求的密實(shí)度。

4)開放交通。

就地?zé)嵩偕雺和戤吅?，再生層表面溫度低?0℃后方可開放交通，完全冷卻至常溫時(shí)方可開放重交通。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

就地?zé)嵩偕鳛橐环N新工藝在湖南省的首次應(yīng)用，在各方面體現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但作為新工藝在應(yīng)用過程中，在溫度問題和離析問題上，還需要進(jìn)行不斷的探索和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。從就地?zé)嵩偕访娴脑囼?yàn)檢測(cè)結(jié)果和通車后的路用效果來看，就地?zé)嵩偕访婢哂辛己玫穆酚眯阅?，尤其在提高路面抗高溫性能方面較顯著，而且具有很好的環(huán)保效果和性價(jià)比，是一門具有推廣價(jià)值的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

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