李維LI Wei

（中鐵二十五局集團第三工程有限公司，長沙 410016）

1 項目概況

本市政道路改造工程位于湘潭韶山市區(qū)，需要改造6條道路，全部為通往景區(qū)的主干道，全長為13.8km。道路改造采用兩種設(shè)計方案：方案一現(xiàn)狀良好路段采用銑刨4cm，加鋪4cm 瀝青混凝土路面，方案二重度龜裂、沉陷、重度裂縫路段采用挖除既有面層基層，新建水泥穩(wěn)定碎石基層（18cm 厚4.5%水泥穩(wěn)定碎石底基層+18cm 厚5%水泥穩(wěn)定碎石下基層+19cm 厚5.5%水泥穩(wěn)定碎石上基層）及面層（圖1 項目道路改造結(jié)構(gòu)圖），經(jīng)計算，全線改造需銑刨及破碎既有水穩(wěn)碎石料的總量為25844t，生產(chǎn)及攤鋪新水泥穩(wěn)定碎石為67837t。

圖1 項目改造結(jié)構(gòu)圖

本工程道路路面破損情況主要是重度裂縫和龜裂、沉陷，改造面臨的主要問題為：①六條道路位于城區(qū)，道路兩側(cè)住宅和商戶林立，施工噪音不能太大；②建設(shè)單位指定的建筑垃圾收納場距離工地現(xiàn)場為20km，且需要收取收納費用；③因項目施工期處于湖南省“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”期間，周邊碎石廠已停產(chǎn)，最遠能提供碎石的廠家在衡陽，采購的市場價格較高，且供料產(chǎn)量不能保證；④因改造的道路屬于通往韶山景區(qū)的主路，不能中斷交通，采用半幅施工，半幅開放交通，半幅施工完成后，需立即開放交通，滿足游客通往景區(qū)及商戶開業(yè)的需要；⑤縣城周邊沒有滿足項目產(chǎn)量的水泥穩(wěn)定碎石廠及瀝青混凝土廠，最近的水泥穩(wěn)定碎石拌合站在距離項目50km，以上是道路改造施工面臨的材料及施工方面的問題，施工方案的選擇須綜合考慮以上情況。

2 水泥穩(wěn)定碎石料生產(chǎn)及施工方案的選擇

結(jié)合本工程面臨的問題，對既有道路結(jié)構(gòu)層破除及水泥穩(wěn)定碎石方案進行分析及選擇，分析如下：

①既有道路結(jié)構(gòu)層破碎方案：破除道路的方案有以下兩種方案，方案一采用切割機切除需破除的范圍，采用炮擊破碎、挖機裝車、自卸汽車運輸?shù)慕M合；方案二是采用銑刨機銑刨結(jié)構(gòu)層。從上述兩種方案及結(jié)合項目面臨的主要問題進行分析：項目的施工要求是施工噪音不能太大，同時要求施工周期要短，即半幅破碎施工完成后立即施工道路結(jié)構(gòu)層，然后開放交通，按此要求，方案一不適用于本工程；采用方案二能很好地適合本工程，對本工程的好處為：施工噪音相對方案一較小，且周邊住戶相對能接受，銑刨速度快，工序簡單，銑刨料直接輸送到自卸汽車，不需要切割破碎范圍和挖機對破碎料裝車，節(jié)省了時間，銑刨完成的面相對平整，便于周邊住戶暫時通行，雖能解決部分問題，但同樣面臨需將破碎料運往20km 外的消納場，經(jīng)濟上不合理及造成了資源的浪費。

②水泥穩(wěn)定碎石混合料供料方案選擇：因附近滿足本工程需求產(chǎn)量的水泥穩(wěn)定拌合站距離項目較遠，運輸時間較長，不能滿足水泥穩(wěn)定碎石運輸時間的要求，容易因交通堵塞等意外情況導(dǎo)致水泥凝固，造成水泥穩(wěn)定碎石混合料報廢的風(fēng)險，同時因原材料價格上漲，運輸距離長等原因?qū)е虏少彽乃喾€(wěn)定碎石混合料價格過高，經(jīng)濟上不合理?；谝陨锨闆r，項目結(jié)合新建水泥穩(wěn)定碎石混合料的數(shù)量、建站成本、采購的水泥穩(wěn)定碎石混合料市場價格進行了測算，采用自建拌合站相對于直接采購水泥穩(wěn)定碎石混合料成本低，也解決了運輸時間滿足水泥凝固時間對水穩(wěn)碎石基層的要求，同時便于水泥穩(wěn)定碎石基層施工組織，不受水泥穩(wěn)定碎石拌合廠家的供應(yīng)計劃的限制。采用自建拌合站拌合的方案存在的主要問題是原材料（如碎石）短缺，采購成本高的問題。

基于上述分析和現(xiàn)場條件，決定在本工程采用銑刨機銑刨既有道路結(jié)構(gòu)層，自建拌合站，廠拌再生水穩(wěn)料生產(chǎn)方案（圖2），即采用銑刨機銑刨既有道路水穩(wěn)基層形成銑刨料，銑刨料運送到現(xiàn)場拌合站，在拌合站通過破碎機進行破碎及篩分，分檔形成再生骨料，通過摻入新集料、水泥、水等原材料進行兩級攪拌，拌合形成再生水穩(wěn)混合料，運輸?shù)浆F(xiàn)場攤鋪、碾壓、養(yǎng)護、檢測。該方案對本工程的好處為：①本工程再生骨料的計劃利用率為30%，部分解決了碎石原材料短缺及采購市場價格偏高的問題；②充分利用了銑刨料，節(jié)約了成本及減少了建筑垃圾對環(huán)境的影響，如一般建筑垃圾采用露天堆放導(dǎo)致占用了土地，污染環(huán)境；③銑刨機銑刨結(jié)構(gòu)層施工速度快、滿足項目需快速開放交通的要求，且施工噪音相對能接受。缺點是存在需在普通水穩(wěn)拌合站的基礎(chǔ)上增加破碎篩分設(shè)備的問題。

圖2 項目廠拌再生水穩(wěn)料加工及施工工藝流程圖

3 廠拌再生水穩(wěn)料的拌合及施工要求

水泥穩(wěn)定碎石基層常見的質(zhì)量問題有裂紋、離析、平整度差等問題，需要在各工序及材料環(huán)節(jié)把控好，以滿足質(zhì)量要求，具體按工序流程及結(jié)合本工程闡述如下：

3.1 再生骨料的處理增強

3.1.1 再生骨料的形成

本工程采用的碎石為0-31.5mm 之間的集料（全檔集料），拌合站破碎篩分設(shè)備有振動給料機、顎式破碎機、反擊式破碎機、振動篩。鏟車將銑刨料送到給料機，由給料機均勻地送進顎式破碎機進行初步破碎，生成的粗料（大于31.5mm）由膠帶輸送機輸送至反擊式破碎機進行進一步破碎，細碎后的石料進振動篩篩分出不同規(guī)格的石子，不滿足粒度要求的石子返料進反擊式破碎機再次破碎，最終形成再生骨料。

3.1.2 再生骨料的水洗

通過對破碎篩分出的再生骨料進行檢測，檢測其最大粒徑、壓碎值、表觀相對密度、吸水率、雜物含量、0.075mm 以下粉塵含量等指標(biāo)，如不符合規(guī)范要求，則需對再生骨料進行處理。本工程對再生骨料進行了檢測，檢測其再生骨料0.075mm 以下的粉塵含量超標(biāo)，規(guī)范要求是<1%，實際檢測值為1.2%，需要對再生骨料進行水洗，去除粉塵和黏土，否則，再生骨料含泥量或粉塵含量大，會導(dǎo)致細集料的塑性指數(shù)增大，從而收縮性大，導(dǎo)致水泥穩(wěn)定碎石基層出現(xiàn)裂紋。

3.1.3 再生骨料的處理增強

再生骨料表面覆蓋了松散的水泥漿體顆粒薄弱層，同時在破碎過程中出現(xiàn)損傷，表面裂縫較多，孔隙率大，吸水率高，隨著再生水穩(wěn)養(yǎng)護時間的增長，水泥穩(wěn)定碎石中的失水率和干縮系數(shù)增長較快，從而導(dǎo)致裂紋，為防止以上質(zhì)量問題的產(chǎn)生，需要對再生骨料進行處理增強。

對再生骨料進行處理增強，一般有物理強化、化學(xué)強化和濕處理三種方法，物理強化是指通過使用機械設(shè)備對簡單破碎過的再生骨料進行再處理，使再生骨料通過與外界或者與自身相互摩擦，除去再生表面黏附的水泥砂漿或者有薄弱連接的顆粒棱角，從而達到強化再生骨料的目的，常用的方法是采用整形法。化學(xué)強化法，是指利用化學(xué)物質(zhì)自身獨特的性質(zhì)對再生骨料表面的空隙和裂縫進行填充，或者對經(jīng)過簡單破碎的再生骨料進行淋洗、浸漬、干燥等處理，利用某些材料之間的相互反應(yīng)或化學(xué)衆(zhòng)液本身的性質(zhì)能夠?qū)⒃偕橇系奈⒓毩鸭y自行黏合等，從而達到強化骨料的目的，如有機硅樹脂噴涂。

本工程破碎篩分出的再生骨料表面存在裂縫較多，故采用2%有機硅樹脂溶液，拌合30s，常溫下養(yǎng)護24h 的處理方案。采用該處理增強方法后，再生骨料表面變得光滑，使再生骨料表面形成憎水性的有機硅樹脂薄膜，可以填充其空隙，從而改善其收縮性能，使其接近全部使用天然骨料制備的情況。

3.2 配合比設(shè)計

水泥采用P.O42.5MPa 韶峰南方的普通硅酸鹽緩凝水泥（初凝時間要求不小于3h，終凝時間要求不小于6h）；集料壓碎值不大于35%；集料中小于0.075mm 顆粒材料的塑性指數(shù)小于17；集料級配應(yīng)符合《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》CJJ 1-2019。

本工程是按30%的再生骨料利用率進行目標(biāo)配合比設(shè)計，即總的碎石質(zhì)量為1t，再生骨料占比30%，新料（石屑和碎石）占比70%。經(jīng)現(xiàn)場取樣，實驗室配置，4.5%水泥穩(wěn)定碎石目標(biāo)配合比為：水泥∶石屑∶水∶再生05 籽∶再生12籽∶再生13 籽∶新05 籽∶新12 籽∶新13 籽=45kg∶170kg∶60kg∶150kg∶100kg∶50kg∶180kg∶250kg∶100kg；目標(biāo)配合比中再生骨料利用率為=（150+100+50）/1000kg=30%。

3.3 拌合

本工程拌和機采用XC-600 型連續(xù)式拌和機1 套，產(chǎn)量600t/h，保證有效產(chǎn)量為500t/h。該拌合機支持二次攪拌功能，一級攪拌為各檔集料、水泥、部分水進入第一級攪拌缸攪拌；第一級攪拌完成后的混合料進入第二級攪拌缸同時再加入另一部分水，再次攪拌充分。

在拌合前，采用微波爐法測定集料的含水率，根據(jù)施工當(dāng)天含水率調(diào)整施工配合比，同時定期檢查計量設(shè)備的準(zhǔn)確性。通過以上的措施，確保了拌合出的混合料無離析現(xiàn)象。

3.4 混合料運輸

本項目拌合站到現(xiàn)場平均運距為5km，運輸過程約為15 分鐘，采用6 輛30 噸噸位的自卸汽車運輸，運輸車輛用篷布進行覆蓋。為保證混合料裝車均勻性，混合料裝車時運輸車輛應(yīng)前后移動，按“品”字形分多次裝料，以防止細集料的離析。

3.5 現(xiàn)場攤鋪

鋪裝前，采用山貓S220 多功能清掃車路床表面或已攤鋪的基層表面浮土、雜物清除干凈，并保證路床表面濕潤?，F(xiàn)場采用2 臺三一多功能DTU95C 攤鋪機，在攤鋪時，進行梯隊聯(lián)合攤鋪，兩臺攤鋪機間隔15m 左右，搭接處有300-400mm 的重疊，按照行車方向進行攤鋪，攤鋪速度保持1.5m/min 的速度進行攤鋪。

為防止攤鋪時混合料的離析施工防離析措施：運輸車輛應(yīng)在車廂側(cè)板后門外加裝擋板；攤鋪機螺旋布料器應(yīng)有2/3 埋入混合料中；攤鋪機應(yīng)在中間鏈齒箱處加裝反向葉片；攤鋪機采用鋼板降低前擋板高度，以減少其離地高度，離地高度宜為5cm；攤鋪機應(yīng)采用兩次收斗方式，并在攤鋪機后面應(yīng)設(shè)專人檢查混合料離析現(xiàn)象，鏟除局部粗料過多的鋪層或局部粗集料“窩”并用新拌混合料填補。

3.6 碾壓

水穩(wěn)碎石碾壓，初壓采用應(yīng)21 噸壓路機，復(fù)壓先用21T 的振動壓路機碾壓，邊碾壓邊檢測壓實度，壓實度滿足要求后，用膠輪壓路機或雙鋼輪光碾碾壓，趕光成型，碾壓的遍數(shù)及速度應(yīng)滿足規(guī)范要求。

3.7 接縫處理

接縫的處理好壞主要影響基層的平整度。在平整度上應(yīng)采取以下措施：

①本工程的橫縫按垂直斷面設(shè)置，采用切割機切割形成。橫縫處碾壓時，采用橫向碾壓。

②本工程的縱縫按垂直斷面設(shè)置，在鋪設(shè)前，檢查斷面情況，如不垂直，采用切割機切割且清掃干凈，攤鋪時，新老水穩(wěn)重疊5-10cm。

3.8 養(yǎng)護

水泥穩(wěn)定碎石攤鋪，經(jīng)壓實度檢測合格后，立即覆蓋水穩(wěn)養(yǎng)生膜（節(jié)水保濕養(yǎng)護膜），采用灑水車灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護7 天，養(yǎng)護期間應(yīng)隨時觀測鋪筑層表面濕度，從而調(diào)整灑水次數(shù)，以結(jié)構(gòu)層表面經(jīng)常保持濕潤為準(zhǔn)，確保水泥穩(wěn)定碎石基層處于濕養(yǎng)的環(huán)境，養(yǎng)護期間應(yīng)管控交通。

3.9 檢測

通過對全線成型的再生水穩(wěn)基層觀測，全線再生水穩(wěn)基層表面未出現(xiàn)裂紋、離析的現(xiàn)象。在碾壓結(jié)束后及時檢測壓實度，按規(guī)范要求的頻次進行抽檢，壓實度滿足98%的技術(shù)要求。按規(guī)范要求的頻次進行取芯，取芯芯樣整體狀況較好，芯樣完整且無明顯斷層和松散層，混合料未發(fā)生離析現(xiàn)象，現(xiàn)場取芯7d 無側(cè)限抗壓強度為5.8MPA，均滿足高速、一級公路瀝青路面底基層抗壓強度3-5MPa 的要求；均滿足高速、一級公路極重、特重交通瀝青路面基層抗壓強度為5-7MPa 的要求。

4 廠拌再生水穩(wěn)料（4.5%）經(jīng)濟效益測算

采用方案對比法計算水泥穩(wěn)定碎石混合料經(jīng)濟效益，對比的前提是在市政道路改造項目，需要破除既有道路基層及面層，水泥穩(wěn)定碎石采用自建拌合站加工。方案一：骨料全部采用新料加工水泥穩(wěn)定碎石，方案二：再生骨料30%利用率加工再生水穩(wěn)料。方案一工作內(nèi)容包含采購新料，混合料拌制、過磅、運輸、攤鋪及碾壓、養(yǎng)護、抽芯檢驗；方案二工作內(nèi)容包含破碎機破碎篩分銑刨料、再生骨料的處理、混合料拌制、過磅、運輸、攤鋪及碾壓、養(yǎng)護、抽芯檢驗。因兩方案都需要建站，建站分攤費用一樣，兩方案都不考慮該費用，再生骨料處理、拌合、運輸及攤鋪碾壓價格采用項目分包價格，原材料價格采用施工期2019 年6 月湘潭信息價，方案費用計算如表1、表2。

表1 方案一費用計算

表2 方案二費用計算

經(jīng)濟效益對比結(jié)果：再生水穩(wěn)料比水穩(wěn)新料節(jié)約15.6元/t，項目67837t 水穩(wěn)料全部采用再生水穩(wěn)料，節(jié)約費用為105.8 萬元。同時從以上對比可以得出以下結(jié)論：再生骨料利用率越高，碎石采購市場價格越高，再生水穩(wěn)料越多，節(jié)約費用越多，經(jīng)濟效益越明顯。因方案一產(chǎn)生的建筑垃圾不能利用，需找場地進行消納，據(jù)調(diào)查，消納場所消納費約為300 元/車，渣土運輸車輛額定載重內(nèi)每車約25噸，消納本工程水泥穩(wěn)定碎石廢料需要1034 車，總費用為31.02 萬元，經(jīng)濟效益還需考慮該筆費用。

再生骨料除應(yīng)用在水泥穩(wěn)定碎石基層外，還可以應(yīng)用路床精加工層、墊層、底基與基層、管道回填料，在滿足技術(shù)要求的前提下，可以做到更大的利用率。

5 廠拌再生水穩(wěn)料拌合和施工成本管控

為更好地發(fā)揮經(jīng)濟效益，節(jié)約成本，在再生水穩(wěn)拌合和基層施工過程中，本工程采取以下成本管理的措施，成本管控的主要目標(biāo)有二：其一是在保證質(zhì)量的前提下，保證再生骨料30%的利用率；其二是拌合原材料的數(shù)量和水泥穩(wěn)定施工數(shù)量的損耗在合理的范圍內(nèi)，主要措施如下：

①做好施工組織，確保拌合站處理的再生骨料庫存數(shù)量滿足生產(chǎn)水泥穩(wěn)定碎石混合料的要求，項目在施工計劃上考慮了原材料的組織，及時盤點原材料的數(shù)量，如經(jīng)處理合格的再生骨料儲備不足，則提前做好銑刨施工，以滿足生產(chǎn)再生水穩(wěn)定混合料的原材料要求。

②拌合站設(shè)置了磅房，由專人管理，對原材料的進貨及水泥穩(wěn)定碎石出場進行過磅計量，同時，對于石屑等含水率大的材料進場時需檢測其含水率，如超標(biāo)，則需對超標(biāo)的水量進行扣減。

③定期檢查拌合設(shè)備和磅站的計量準(zhǔn)確性；檢查水泥灌的防水性能，防止雨水侵入導(dǎo)致水泥結(jié)塊。

④按照生產(chǎn)配合比進行拌合，建立臺賬管理，臺賬包含該批次的水泥穩(wěn)定混合料的噸位，部位，生產(chǎn)配合比。在此臺賬的基礎(chǔ)上，計算該月的原材料理論消耗量，按月對原材料進貨量和庫存進行盤點，對當(dāng)月的原材料進行節(jié)超分析，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，采取措施。

⑤水泥穩(wěn)定碎石攤鋪及碾壓實際數(shù)量控制主要采取了以下措施：在路床面接近設(shè)計標(biāo)高時，加密樁位數(shù)量，精準(zhǔn)控制路床完成面標(biāo)高；基層攤鋪及碾壓時，按設(shè)計要求控制好攤鋪的厚度；對于當(dāng)批次攤鋪接近完成，結(jié)合松鋪系數(shù)及現(xiàn)場實測，控制好尾盤的數(shù)量準(zhǔn)確，防止浪費。

⑥水泥穩(wěn)定碎石施工是按照1.5%損耗率進行控制，按月對生產(chǎn)水泥穩(wěn)定碎石數(shù)量及設(shè)計數(shù)量進行節(jié)超分析，便于及時發(fā)現(xiàn)問題采取措施。

⑦本工程基層全部施工完成后，原材料和水泥穩(wěn)定碎石損耗在允許的范圍內(nèi)；再生骨料的實際整體利用情況估算如下：本工程過磅的水泥穩(wěn)定碎石總量為68580t，水泥含量平均為5%，含水率按照7%，碎石總量=68580*（1-7%）/（1+5%）=60742t，拌合站采購石屑及新骨料為41669t，再生骨料為19073t，項目再生骨料實際利用率為19073t/60742t=31.4%，達到了目標(biāo)利用率30%的要求。

6 廠拌再生水穩(wěn)料在市政改造道路中應(yīng)用的總結(jié)

在本市政道路改造中，采用再生水穩(wěn)碎石方案，既消納了既有道路結(jié)構(gòu)層的水穩(wěn)廢料，同時在經(jīng)濟上也取得了很好的效果。在實踐過程中，在質(zhì)量問題防控和成本管控上，應(yīng)采取措施加強以下環(huán)節(jié)：①針對再生集料表面粉塵多，粘土含量大，表面覆蓋了松散水泥漿體顆粒的薄弱層等問題，應(yīng)采用物理研磨的方式去除骨料表面松散水泥層，然后采用水洗的方式清理黏土和粉塵、水泥；針對再生骨料表面裂紋孔隙多，應(yīng)采用噴灑2%有機硅樹脂溶液的方式改善再生骨料表面的孔隙，降低其吸水率。②再生骨料應(yīng)保持材質(zhì)的均勻性，本項目采取的銑刨料都是來自既有道路的水穩(wěn)基層，材質(zhì)均勻，對于采用不同材質(zhì)的建筑垃圾如磚、廢舊水穩(wěn)料，為保證再生骨料材質(zhì)的均勻性，應(yīng)分類堆放、分類破碎，分類使用。③在施工操作層面采取措施，如攪拌應(yīng)采用支持二次攪拌功能的攪拌機，采用節(jié)水保濕養(yǎng)護膜養(yǎng)護，降低攤鋪機前擋板高度等措施。④在原材料及施工基層數(shù)量管控上，應(yīng)加強再生骨料的備料與生產(chǎn)水穩(wěn)混合料相銜接、做好過程的原材料的進站計量、設(shè)施計量設(shè)備定期檢查、采用臺賬管理、定期進行數(shù)量的節(jié)超分析、控制好路床面標(biāo)高及攤鋪厚度等措施。采取以上措施，本工程再生骨料實際利用率超出了計劃利用率，原材料及水泥穩(wěn)定碎石實際數(shù)量在允許的損耗范圍內(nèi)。