摘要 該文以湖北省某高速公路工程為例，對(duì)全深式泡沫瀝青冷再生路面特性與組成設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，從施工準(zhǔn)備，銑刨、拌和與攤鋪、碾壓等工序入手，闡述全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)在高速公路中的具體應(yīng)用，并提出幾點(diǎn)施工質(zhì)量控制方法，最后，通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)瀝青路面改造與全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)路面改造的經(jīng)濟(jì)效益，凸顯了全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。該研究成果以期為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞 高速公路；全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)；路面改造；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）21-0061-03

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日益完善，高速公路總里程及覆蓋率逐年增長(zhǎng)。為確保高速公路的使用壽命及行車安全，全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其通過(guò)對(duì)原路面材料進(jìn)行科學(xué)可再生利用，在兼?zhèn)洵h(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，還具有良好的剛度和耐疲勞性等性能。該文以湖北某高速公路為研究對(duì)象，通過(guò)探討全深式泡沫瀝青冷再生路面特性和組成，從具體的施工工藝、質(zhì)量控制等方面分析全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用細(xì)則，并從經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，對(duì)比分析了全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)在路面改造方面的可行性，以期為類似工程提供參考和借鑒。

1 工程概況

湖北省某環(huán)城高速公路受多年行車荷載及自然環(huán)境因素等影響，路面性能有所下降，已出現(xiàn)多處破損、龜裂等病害問(wèn)題。為確保行車安全和延長(zhǎng)路面的使用壽命，同時(shí)滿足環(huán)保性及經(jīng)濟(jì)性的路面改造效果，采用全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)對(duì)該路面進(jìn)行改造試點(diǎn)。試驗(yàn)段全長(zhǎng)2.1 km，工程量總計(jì)達(dá)2.5萬(wàn)平方米。

2 全深式泡沫瀝青冷再生路面特性分析與組成設(shè)計(jì)

2.1 特性分析

瀝青混合料路用性能為溫度穩(wěn)定性、水穩(wěn)性、耐久性。（1）溫度穩(wěn)定性。全深式泡沫瀝青冷再生路面主要材料為泡沫瀝青混合料，相較于熱拌瀝青混合料，其溫度敏感性較低，同時(shí)滿足高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。相較于傳統(tǒng)瀝青冷再生工藝，全深式泡沫瀝青冷再生路面能夠?qū)崿F(xiàn)舊路面基層的就地再生利用，節(jié)省了材料運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，施工能耗低、污染小。（2）水穩(wěn)性。受泡沫瀝青冷再生技術(shù)本身的影響，其水敏感性較高，水的進(jìn)入會(huì)導(dǎo)致瀝青混合料產(chǎn)生水損傷。因此，在泡沫瀝青混合料中需加入適量水泥，以提升泡沫瀝青冷再生路面的水穩(wěn)性。（3）路面耐久性。具體涉及抗疲勞性能和抗車轍性能，在抗疲勞性能方面，介于水泥類材料與粒料類材料之間，相較于常規(guī)熱拌瀝青混合料，其抗疲勞性能相對(duì)較差。在抗車轍性能方面，相關(guān)研究表明，壓實(shí)24 h的全深式泡沫瀝青冷再生路面進(jìn)行一萬(wàn)次輪碾試驗(yàn)，車轍深度小于1 mm，可見(jiàn)，全深式泡沫瀝青冷再生路面具有良好的抗車轍性能。全深式泡沫瀝青冷再生路面盡管具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但路面破碎率較高且施工過(guò)程復(fù)雜。此外，部分路面因地面硬度、黏結(jié)力等問(wèn)題，無(wú)法使用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)和維護(hù)。

2.2 組成設(shè)計(jì)

（1）級(jí)配范圍。結(jié)合該高速公路工程交通荷載情況及具體應(yīng)用區(qū)域，科學(xué)確定級(jí)配范圍，如表1所示，同時(shí)以此為基礎(chǔ)，根據(jù)再生瀝青混合料級(jí)配，選用粒徑為10～25 mm的碎石及粒徑為0～5 mm的石屑，開(kāi)展多因素正交試驗(yàn)，最終確定再生瀝青混合料、碎石、水泥最佳配比為95.0%、3.5%、1.5%。

（2）確定最佳含水量。根據(jù)前述確定的最佳級(jí)配開(kāi)展材料摻配工作，隨后設(shè)定以下三組含水量：7.2%、7.4%、7.6%。通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)確定混合料的最佳含水量及最大干密度，結(jié)果如表2所示。依據(jù)結(jié)果可知，混合料的最佳含水率為7.4%，對(duì)應(yīng)的最大干密度為2.05 g/cm3，此時(shí)最佳拌和用水量為5.9%，依據(jù)既有試驗(yàn)結(jié)論[1]，將最佳拌和用水量設(shè)定為最佳含水量80%，因此，混合料的最佳拌和用水量為4.72%。

（3）確定泡沫瀝青用量。按照混合料合成級(jí)配范圍及原瀝青含量，對(duì)各方案泡沫瀝青用量進(jìn)行預(yù)估，將泡沫瀝青用量設(shè)定為2.3%，瀝青發(fā)泡條件為160℃。

3 高速公路中全深式泡沫瀝青冷再生路面的具體應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

施工前，施工人員應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)段施工，針對(duì)現(xiàn)存破損路面實(shí)施取樣分析，隨后按照工程實(shí)際要求，明確泡沫瀝青配比，并開(kāi)展試驗(yàn)段再生施工操作，試驗(yàn)段長(zhǎng)度約200 m。此階段，施工人員應(yīng)準(zhǔn)確記錄材料實(shí)際消耗量，同時(shí)與理論消耗量進(jìn)行對(duì)比，以此指導(dǎo)實(shí)際施工中對(duì)壓實(shí)、攤鋪速度等關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化控制。此外，施工人員還應(yīng)檢測(cè)實(shí)際質(zhì)量，確保其滿足質(zhì)量要求后，方可開(kāi)展后續(xù)施工。

除上述關(guān)鍵工作外，施工人員還需開(kāi)展以下幾方面工作。第一，詳細(xì)檢查施工環(huán)節(jié)所用材料，確保施工材料性能、質(zhì)量滿足施工要求[2]。第二，結(jié)合工程實(shí)際情況，科學(xué)配置施工設(shè)備，提前對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)確保其處于良好狀態(tài)，避免施工中出現(xiàn)問(wèn)題從而影響工程進(jìn)度。第三，保證施工路面清潔無(wú)雜物，同時(shí)封閉交通，做好標(biāo)志設(shè)置等工作。第四，科學(xué)調(diào)控瀝青加熱溫度，特別是事先準(zhǔn)備好泡沫瀝青，保證施工質(zhì)量。

3.2 銑刨、拌和與攤鋪

（1）銑刨。施工人員需嚴(yán)格控制銑刨深度，防止發(fā)生深度過(guò)淺、過(guò)深的情況，同時(shí)還應(yīng)保證銑刨面不存在雜物。銑刨料應(yīng)及時(shí)運(yùn)輸，同時(shí)將銑刨料單獨(dú)放置在拌和站，不可同其他材料混合。銑刨工作開(kāi)展完畢，施工人員需清掃施工表面，確保后續(xù)施工順利開(kāi)展。

（2）拌和。該工程主要借助KMA200型拌和樓生產(chǎn)泡沫瀝青冷再生混合料，該設(shè)備產(chǎn)量在150～230 t/h范圍內(nèi)，通常能夠穩(wěn)定在180 t/h。其不僅擁有完整的稱量系統(tǒng)，還包含施工材料供給系統(tǒng)，且配置高精度計(jì)量器，能夠單獨(dú)計(jì)量各個(gè)施工材料用量。各施工材料用量可實(shí)現(xiàn)數(shù)顯，入料口處帶有篩網(wǎng)，可篩除粒徑不合格材料。施工前，需認(rèn)真檢查稱量系統(tǒng)、水箱、冷料斗等關(guān)鍵部位。對(duì)施工所用集料取樣、篩分，確保其級(jí)配同目標(biāo)配合比級(jí)配相符，嚴(yán)格按照目標(biāo)配比開(kāi)展試拌工作；施工時(shí)，采取微波爐加熱的方式，準(zhǔn)確測(cè)定再生瀝青混合料含水量，根據(jù)測(cè)定結(jié)果做好各個(gè)材料配比微調(diào)工作，科學(xué)計(jì)算外摻水量，開(kāi)展試拌工作。試拌環(huán)節(jié)，在不添加水及泡沫瀝青的情況下，準(zhǔn)確測(cè)量拌和混合料含水量，隨后，加水并再次測(cè)定混合料含水量。依據(jù)上述方式，使混合料達(dá)到最佳含水量[3]。以上工作完成后，添加泡沫瀝青拌制混合料。該過(guò)程施工人員需要實(shí)時(shí)測(cè)量基質(zhì)瀝青溫度，施工時(shí)瀝青罐溫度應(yīng)大于165 ℃。同時(shí)需要認(rèn)真檢測(cè)瀝青的發(fā)泡性能，確保其處于良好狀態(tài)。生產(chǎn)混合料時(shí)，及時(shí)取樣并測(cè)定混合料最大干密度，同時(shí)制備馬歇爾試件，開(kāi)展馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度等試驗(yàn)。隨后通過(guò)拌和樓出料，并及時(shí)向施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸混合料。運(yùn)輸環(huán)節(jié)，為防止混合料離析和水分流失，應(yīng)保證自卸汽車清潔度并做好混合料保水工作。

（3）攤鋪。開(kāi)展攤鋪工作時(shí)，依據(jù)工程施工進(jìn)度，并綜合考慮拌和站生產(chǎn)能力、施工條件、運(yùn)輸能力等因素，合理確定攤鋪速度。該工程中，將攤鋪速度控制在2～3 m/min。實(shí)際攤鋪環(huán)節(jié)應(yīng)做到攤鋪連續(xù)、均勻。此外，施工人員需隨機(jī)選擇幾個(gè)斷面開(kāi)展松鋪系數(shù)分析工作，若發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)處理，保證攤鋪效果。

3.3 碾壓

（1）初壓作業(yè)。為保證混合料具有良好的穩(wěn)定性，通過(guò)采用雙鋼輪壓路機(jī)開(kāi)展一遍靜壓工作，隨后再進(jìn)行兩遍高幅低頻振壓工作[4]。（2）復(fù)壓作業(yè)。復(fù)壓工作的目的是確保路面不存在明顯壓痕，同時(shí)確保壓實(shí)度滿足要求。為進(jìn)一步提升復(fù)壓質(zhì)量，采用單鋼輪壓路機(jī)以高頻低幅振壓的方式開(kāi)展三遍碾壓工作，并利用膠輪壓路機(jī)，開(kāi)展八遍揉壓工作。（3）終壓作業(yè)。借助雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)以靜壓方式壓路兩遍，消除路面壓痕。為保證碾壓效果，對(duì)碾壓時(shí)混合料的含水量進(jìn)行科學(xué)控制，并保證鋼輪碾壓速度合理。與此同時(shí)，膠輪碾壓前需要適當(dāng)灑水，借助膠輪揉搓作用，確保路面光滑性，避免出現(xiàn)較多細(xì)小裂紋。

4 施工質(zhì)量控制與檢測(cè)

（1）施工質(zhì)量控制。

1）做好路面處理工作。實(shí)際施工前，施工人員需處理路面，重點(diǎn)處理銑刨后的路面病害，同時(shí)全面清掃，確保下承層表面的平整性和清潔度滿足要求。

2）檢測(cè)堆料溫度。若堆料溫度位于10℃以下，則禁止開(kāi)展瀝青再生作業(yè)。此外，若面臨雨天、霧天等特殊天氣，也不可開(kāi)展瀝青再生施工作業(yè)。

3）合理使用黏結(jié)料。在使用瀝青黏結(jié)料時(shí)，施工人員應(yīng)確保瀝青黏結(jié)劑噴灑均勻，使發(fā)泡瀝青滿足膨脹率>10倍，半衰期≥8 s的要求。具體施工環(huán)節(jié)，施工人員需要借助測(cè)重傳感計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)，全面檢測(cè)瀝青用量，同時(shí)準(zhǔn)確記錄，避免出現(xiàn)較大的用量誤差，誤差應(yīng)控制±10%以內(nèi)。在使用新瀝青之前，施工人員還應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)噴嘴，全面檢測(cè)發(fā)泡瀝青的發(fā)泡特性[5]。實(shí)際施工中，要保證瀝青溫度在150 ℃之上，并且運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)時(shí)須保證其溫度高于165 ℃。此外，在工程設(shè)備等方面，應(yīng)確保瀝青罐車擁有足夠的容量，避免頻繁更換對(duì)生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。水泥罐存儲(chǔ)量應(yīng)超過(guò)20 t，防止因?yàn)榇鎯?chǔ)量過(guò)小在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)頻繁添加的情況，降低施工速度。所有生產(chǎn)臺(tái)班均應(yīng)對(duì)輔助黏結(jié)劑實(shí)際用量進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，避免出現(xiàn)較大的用量誤差[6]。

（2）檢測(cè)結(jié)果。

1）壓實(shí)度。隨機(jī)選取四個(gè)位置，利用灌砂法對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表3所示，結(jié)果表明，所有檢測(cè)位置的壓實(shí)度均高于標(biāo)準(zhǔn)要求（≥98%），壓實(shí)效果良好。

2）路面平整度。平整度屬于路面質(zhì)量檢測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，全深式泡沫瀝青冷再生路面完成養(yǎng)護(hù)工作后，對(duì)施工一周、一年和兩年后的路面平整度分別進(jìn)行檢測(cè)，依次得到平整度指數(shù)為1.77 m/km、1.93 m/km和2.29 m/km?？梢?jiàn)，該工程全深式泡沫瀝青冷再生路面平整度沒(méi)有發(fā)生較大變化，路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好。

3）路面結(jié)構(gòu)剛度。該工程對(duì)全深式泡沫瀝青冷再生路面結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)施工前全深式泡沫瀝青冷再生路面平均彎沉為34.73（0.01 m），施工一周、一年、兩年后的平均彎沉分別是18.57（0.01 m）、26.26（0.01 m）、22.35（0.01 m）。由此可知，全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)的應(yīng)用有效降低了路面彎沉值，路面整體具有較好的剛度和耐久性。

5 全深式泡沫瀝青冷再生路面經(jīng)濟(jì)效益分析

該文重點(diǎn)對(duì)比分析了傳統(tǒng)路面改造方案與全深式泡沫瀝青冷再生路面方案的經(jīng)濟(jì)效益，兩種方案初期造價(jià)對(duì)比如表4所示，可見(jiàn)，全深式泡沫瀝青冷再生路面改造成本為每平方米203元，略低于傳統(tǒng)改造方案。其次，傳統(tǒng)改造方案相比于全深式泡沫瀝青冷再生路面改造方案，路面抬高較大，相關(guān)設(shè)施加高、加固費(fèi)用也有所增加，且刨出的廢棄料會(huì)占用較多用地，造成物料浪費(fèi)的同時(shí)，還會(huì)污染生態(tài)環(huán)境。此外，全深式泡沫瀝青冷再生路面工期較短，可減少施工成本及人工成本支出，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)作為一種新型的瀝青路面修復(fù)手段，不僅可實(shí)現(xiàn)瀝青廢料的再次利用，節(jié)約施工成本，還具有良好的環(huán)保性，是助力高速公路工程向節(jié)能化、現(xiàn)代化、綠色化發(fā)展的重要舉措之一。實(shí)際工程中，施工人員需要重點(diǎn)做好組成瀝青混合料的配比工作，并從多方面入手，強(qiáng)化施工質(zhì)量控制，充分發(fā)揮出全深式泡沫瀝青冷再生技術(shù)的實(shí)際價(jià)值。

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