摘要: 結(jié)合S122句容北環(huán)段大修工程的設(shè)計(jì)、施工情況, 對舊水泥路面改造為瀝青路面中二灰碎石冷再生的應(yīng)用作一系統(tǒng)介紹, 可為舊路改造收集資料, 并為二灰碎石冷再生的應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞: 二灰碎石; 冷再生; 舊水泥路面; 改造; 瀝青路面
中圖分類號: U416.26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B 文章編號: 1002- 4786( 2006) 12- 0084- 03
0 前言
S122句容北環(huán)段位于句容市城區(qū)北段, 路線全長為5.0km, 其中水泥路面長3.65km, 1996年建成通車, 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為參照一級公路標(biāo)準(zhǔn)的城市主干道, 路基寬38m, 分隔帶寬2×2.0m, 綠化帶寬2×5.0m, 機(jī)動(dòng)車道為寬14.0m的水泥混凝土路面, 非機(jī)動(dòng)車道為寬2×5.0m的瀝青混凝土路面。由于2004年初312國道、滬寧高速公路的擴(kuò)容改造, 大量交通轉(zhuǎn)向S122, 導(dǎo)致交通量驟增。2004年1~7月的交通量為7 681輛/日, 2004年8~9月的交通量為11 259輛/日, 且通行的車輛多為重載貨車。由于交通量的日益增長, 加之原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低和施工缺陷等原因,水泥混凝土路面損壞較為嚴(yán)重, 已不能滿足交通量和交通運(yùn)輸?shù)男枨? 也不能保證干線公路經(jīng)常處于良好的運(yùn)營狀態(tài), 因此對該路段主車道進(jìn)行改造勢在必行。
1 舊水泥混凝土路面狀況評定
1.1 原水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況
該路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用剛性路面( 即水泥混凝土路面) , 按重型交通設(shè)計(jì), 路面設(shè)計(jì)使用年限為30年, 設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)一條車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)為140萬次/日, 設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度為5.0MPa。路面結(jié)構(gòu)為: 24cm水泥混凝土路面+1cm封層+15cm二灰碎石+15cm12%石灰土+15cm8%石灰土。
1.2 主要養(yǎng)護(hù)情況
由于交通量的日益增長, 路面損壞較為嚴(yán)重, 近幾年對部分路段的水泥板進(jìn)行了維修, 于2003年更換了7 105m2破碎的水泥混凝土板塊, 2004年更換了537m2破碎的水泥混凝土板塊。
1.3 路面取芯調(diào)查
為了更好地了解老路下部基層狀況, 采用取芯法觀察老路的面層厚度和完整性、基層整體性狀況、層間連續(xù)狀況、成型情況, 全線共取芯20處,分別位于路面狀況較好、一般和較差的位置。通過對抽取芯樣的分析, 可初步得出以下結(jié)論:
a) 水泥混凝土面層芯樣基本完整, 一般成型厚度為23cm~27cm, 成型較好;
b) 基層為二灰碎石, 取芯時(shí)絕大部分芯樣未能取出, 同時(shí)絕大部分芯樣均有不同程度的松散現(xiàn)象, 表明基層成型較差, 狀況較差;
c) 底基層為石灰土, 取芯時(shí)所有芯樣未能取出, 同時(shí)大部分芯樣頂部松散現(xiàn)象比較嚴(yán)重, 表明底基層不成型, 狀況較差。
1.4 水泥混凝土路面狀況調(diào)查
該段共有板塊2 895塊, 其中斷板554塊、錯(cuò)臺87塊、邊角剝落341塊、表面裂紋與層狀剝落82塊、坑洞90塊等。按照《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》的計(jì)算方法, 路面狀況指數(shù)PCI為49.96, 屬“差”; 斷板率DBL為19.0%, 屬“差”。
通過以上對老路面使用狀況的綜合評定, 路面的總體強(qiáng)度與破損狀況總體評價(jià)均為“差”, 根據(jù)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》, 該段路面應(yīng)采取大修改造。
2 設(shè)計(jì)方案比選
由于現(xiàn)有的水泥混凝土板塊損壞較為嚴(yán)重, 對老水泥混凝土板塊修補(bǔ)處理的工程量比較大, 不宜采納; 如采取在修補(bǔ)處理的水泥混凝土板塊上進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì), 老路高程需抬高29cm, 容易造成道路兩側(cè)建筑物室內(nèi)地臺高度比道路低, 且因本次不改造非機(jī)動(dòng)車道, 機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道順接困難, 故此方案是不現(xiàn)實(shí)的, 因此本次設(shè)計(jì)對老水泥混凝土板塊不作利用。下面重新提出三個(gè)方案, 并對其作一比較。
2.1 方案介紹
方案一: 按照常規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì), 將老水泥混凝土板塊鑿除, 對老路面的基層進(jìn)行彎沉測量后, 確定補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)層厚度。鉆芯資料表明: 老路基層二灰碎石成型較差, 底基層灰土基本不成型?？紤]將老水泥混凝土板塊鑿除, 經(jīng)過計(jì)算, 擬定的路面結(jié)構(gòu)為4cm厚AC- 13細(xì)粒式瀝青混凝土、5cm厚AC- 16中粒式瀝青混凝土、30cm水泥穩(wěn)定碎石。
方案二: 將老水泥混凝土板塊鑿除, 采用二灰碎石冷再生新技術(shù)。經(jīng)過計(jì)算, 擬定的路面結(jié)構(gòu)為4cm厚AC- 13細(xì)粒式瀝青混凝土、5cm厚AC- 16中粒式瀝青混凝土、20cm水泥穩(wěn)定碎石、15cm厚二灰碎石冷再生。
方案三: 采用MHB對老水泥混凝土路面進(jìn)行碎石化處理, 然后在其上加鋪三層瀝青混凝土面層。經(jīng)過計(jì)算, 擬定的路面結(jié)構(gòu)為4cm厚AC- 13細(xì)粒式瀝青混凝土、5cm厚AC- 16中粒式瀝青混凝土、6cm厚AC- 20中粒式瀝青混凝土。
2.2 方案比選
方案一是常規(guī)做法, 在江蘇省有成功的經(jīng)驗(yàn),施工簡單, 但需將老路抬高11cm, 造價(jià)較高, 約為854萬元;
方案二采用了二灰碎石冷再生的新技術(shù)、新工藝, 國內(nèi)已有成功的經(jīng)驗(yàn), 雖還沒有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范, 但可以參照現(xiàn)有規(guī)范執(zhí)行, 且只需將老路抬高3cm, 便于與非機(jī)動(dòng)車道順接, 造價(jià)約為762萬元;方案三也采用了新技術(shù)、新工藝, 國內(nèi)也還沒有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范, 但也有成功的經(jīng)驗(yàn), 需將老路抬高15cm, 造價(jià)約為697萬元。
經(jīng)綜合比較, 方案二基本保持了原路的高程,有利于機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道的順接; 能夠節(jié)約大量的原材料, 節(jié)省工程投資, 同時(shí)有利于廢料處理, 保護(hù)環(huán)境, 因而具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益, 故本工程決定采用方案二。
3 二灰碎石冷再生設(shè)計(jì)原理及施工方法
3.1 冷再生原理
二灰碎石的冷再生是充分利用舊的二灰碎石基層材料, 根據(jù)需要加入部分粗骨料, 并按比例加入一定量的穩(wěn)定劑( 水泥、水、或水泥稀漿) , 在自然條件下連續(xù)地完成材料的銑刨、破碎、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型, 重新修筑出所需性能和質(zhì)量要求的新鋪結(jié)構(gòu)層。
冷再生可分現(xiàn)場冷再生和廠拌法冷再生兩種施工工藝?，F(xiàn)場冷再生是利用專門的路面冷再生設(shè)備連續(xù)地完成冷再生的作業(yè)過程; 廠拌法冷再生則是把銑刨后的材料集中運(yùn)至拌和場進(jìn)行拌和, 再進(jìn)行攤鋪、碾壓的冷再生作業(yè)過程。
由于該路舊路面底基層石灰土狀況較差, 彎沉較大的地方需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理, 所以該工程采用廠拌法冷再生施工工藝。
3.2 廠拌法冷再生施工工藝
3.2.1 確定水泥摻入量
冷再生施工前必須進(jìn)行原二灰碎石結(jié)構(gòu)層材料分析, 對原有的二灰碎石進(jìn)行級配試驗(yàn), 如細(xì)骨料過多, 需適當(dāng)加入粗骨料重新確定配比; 再經(jīng)過試驗(yàn)室混合料的強(qiáng)度試驗(yàn), 選取合適的水泥劑量及最佳含水量, 合理的冷再生結(jié)構(gòu)組成必須達(dá)到強(qiáng)度要求, 且具有較小的溫縮和干縮系數(shù)。經(jīng)過試驗(yàn)配比確定本工程水泥摻入量為4.2%, 最佳含水量為7.5%。
3.2.2 再生料的拌和
銑刨舊二灰碎石層, 運(yùn)至拌和場, 將水泥與被銑刨下來的舊混合料按配合比經(jīng)拌和機(jī)拌和。
3.2.3 處治底基層病害
舊二灰碎石結(jié)構(gòu)層銑刨后, 對原灰土底基層進(jìn)行彎沉測量, 彎沉達(dá)不到要求的需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。
3.2.4 再生料的攤鋪、碾壓
盡快將拌成的再生料運(yùn)至鋪筑現(xiàn)場, 攤鋪前應(yīng)將灰土層適當(dāng)灑水濕潤, 攤鋪機(jī)應(yīng)連續(xù)攤鋪, 禁止攤鋪機(jī)停機(jī)待料, 攤鋪速度一般控制在1m/min左右, 在攤鋪機(jī)后面應(yīng)設(shè)專人消除細(xì)集料離析現(xiàn)象;碾壓工作必須在水泥的初凝之前完成, 每臺攤鋪機(jī)后面, 應(yīng)緊跟三輪或雙鋼輪壓路機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓, 碾壓過程中, 要經(jīng)常檢查混合料的含水量和壓實(shí)度, 并視需要采取相應(yīng)的調(diào)整措施, 以達(dá)到符合規(guī)定壓實(shí)度的要求。
3.2.5 養(yǎng)生
壓實(shí)結(jié)束后, 二灰碎石冷再生的養(yǎng)生是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。養(yǎng)生期間的濕度及齡期對再生的強(qiáng)度影響相當(dāng)大, 在混合料形成初期應(yīng)進(jìn)行保濕養(yǎng)生, 以保證水泥進(jìn)行水化反應(yīng)所需水分。養(yǎng)生期不應(yīng)少于7d, 養(yǎng)生期間還應(yīng)采取封鎖交通的處理措施, 除灑水車外其他車輛禁止通行, 特別要嚴(yán)禁重型車輛通行。
我們在施工過程中, 除采取了封鎖交通的措施之外, 還專門購進(jìn)了毛氈進(jìn)行覆蓋養(yǎng)生, 這樣既保證了混合料初期形成強(qiáng)度所需要的外界條件, 又保證了其內(nèi)在的質(zhì)量。
4 二灰碎石冷再生的質(zhì)量檢測
二灰碎石冷再生工藝在國內(nèi)雖已有成功的經(jīng)驗(yàn), 但還沒有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)施工現(xiàn)場的工藝操作情況, 結(jié)合二灰穩(wěn)定碎石底基層檢測規(guī)范要求, 并考慮到試驗(yàn)檢測方法的可行性和通用性, 擬定冷再生施工中的質(zhì)量控制檢測指標(biāo)為7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓實(shí)度與彎沉值。
S122句容北環(huán)段冷再生底基層施工結(jié)束后, 對冷再生結(jié)構(gòu)層進(jìn)行了齡期7d的鉆芯取樣, 結(jié)果顯示芯樣完整。其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓實(shí)度及彎沉檢測結(jié)果見表1、表2、表3。
從檢測結(jié)果看, 二灰碎石冷再生后的強(qiáng)度、壓實(shí)度、彎沉指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。
5 二灰碎石冷再生技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
a) 降低了施工成本, 與傳統(tǒng)施工工藝相比, 每平米造價(jià)水平降低12%;
b) 有利于廢料處理, 保護(hù)環(huán)境, 節(jié)約資源, 避免山石被開采過多;
c) 能提高原二灰碎石結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度, 并使彎沉值減至原來的50%~60%;
d) 保持了原路面的幾何特性;
e) 工藝簡單, 能縮短工期, 有利于交通管制。
6 結(jié)語
由于二灰碎石冷再生技術(shù)在該路中的應(yīng)用, 基本保持了老路的幾何線形, 節(jié)約了大量的建設(shè)資金,縮短了工期, 減少了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的破壞, 具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。不過目前該技術(shù)在我國還處于試驗(yàn)推廣階段, 在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天, 進(jìn)一步加強(qiáng)研究二灰碎石冷再生技術(shù), 對我國公路的建設(shè)發(fā)展具有特別重要的意義。
參考文獻(xiàn)
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