泡沫沥青厂拌冷再生基层施工工法

泡沫沥青厂拌冷再生基层施工工法
ZJGSGF2013B01
参与人员：
杭州路达公路工程公司
1 前言
沥青混合料的再生技术是以原沥青类道路外表的铣刨回收料，按设计要求渗入一定比例的粘结料及外加剂，经拌和、摊铺、碾压、养生后用作基层或面层的一种生产工艺。

其中，泡沫沥青厂拌冷再生技术具有机械化程度高，施工质量易于控制、施工期短、环境污染小等优点，近年来在我国得到广泛应用。

泡沫沥青厂拌冷再生结构主要用于沥青路面的基层，属于“半柔性基层”范畴，它可预防反射裂缝，从而延长沥青面层的使用寿命；铣刨后旧料回收利用，可以防止污染环境，符合我国目前提倡的建设节约型、可持续发展的时代主流。

泡沫沥青厂拌冷再生基层施工工法经过多个实际工程应用，取得了良好的经济效益和社会效益。

2 工法特点
2.1 与就地冷再生相比，能更加有效的控制材料的质量与路用性能。

本工法通过厂拌冷再生技术，如控制泡沫沥青的的最正确发泡条件〔即发泡温度及发泡用水量〕、活性填料的选择与使用、掺配不同材料等来进一步提高再生混合料的使用质量和路用性能。

2.2 较好的储存功能。

通过厂拌冷再生处理的混合料可以在一定时间内储存备用，克服了就地冷再生中的生产和摊铺相互依赖的缺陷。

2.3 泡沫沥青再生混合料中以旧路材料为主，有效的解决了铣刨料的再生利用，同时可以防止污染环境；
2.4 通过厂拌冷再生处理，有效地解决了最正确的发泡效果以及铣刨料的破碎程度，保证了冷再生混合料的路用性能；
2.5 它主要用于道路路面的基层。

可以有效预防“半刚性基层”中可能出现的反射裂缝，延长了沥青面层的使用寿命；
2.6 路面标高可以不抬高或抬高较少，减少了挡墙、边沟、绿化带等附属设施的加高费用；
2.7 在面层结构设计中可以减薄沥青面层厚度，从而有效地节约投资，降低工程造价；
3 适用范围
3.1 本工法适用于应用泡沫沥青冷再生技术的各等级路面大中修工程；
3.2 当前泡沫沥青混合料常作为冷再生基层应用，属于沥青处置柔性基层的范畴；
3.3 泡沫沥青冷再生工艺适用于土基稳定性良好，基层强度尚可，面层出现大面积病害的路段。

如果路表实测回弹弯沉过低，需要在施工前对该部分路段进行预处理；
3.4 泡沫沥青冷再生的施工工期应避开连续的雨天时间段；
3.5 无法在现场采用就地冷再生技术〔如交通繁忙路段或交通要道〕，必须在道路以外加以处理的情况。

4 工艺原理
如图4-1所示，泡沫沥青厂拌冷再生技术是指将旧沥青混凝土面层挖除或铣刨，再运送至料场堆放存贮。

根据材料的情况破碎或过筛后，通过固定的厂拌施工设备，根据需要添加新料进行搅拌并喷入泡沫沥青，生产泡沫沥青再生混合料，然后运送至道路施工现场，摊铺压实成型，最终成为一个路面结构层次的施工工艺。

厂拌泡沫沥青冷再生施工的主要工艺包括：①旧路材料的铣刨与集中；②铣刨料破碎、筛分和贮存；③泡沫沥青再生混合料的生产和运输：④泡沫沥青再生混合料的摊铺和压实。

厂拌泡沫沥青冷再生施工主要施工设备包括：旧路铣刨机、厂拌冷再生机械、装载机，水泥料仓(20～50吨)，沥青罐车(不低于20吨)、摊铺机，双钢轮振动压路机(带强弱振动调整)，单钢轮振动压路机(带强弱振动调整)，胶轮压路机，水车(带有喷洒装置)等。

4．1厂拌泡沫沥青再生混合料的生产工艺原理
由于沥青泡沫的衰减速度很快，在生产泡沫沥青再生混合料时，需要在很短的时间内与冷集料拌和，因此，泡沫沥青再生混合料的拌和设各应集材料传送、沥青发泡、混合料拌和
等施工操作为一体。

图4-3是泡沫沥青混合料厂拌设备构成示意图，它包括水箱、集料仓、水泥添加系统、双卧轴强制拌和锅、喷洒系统〔用于自动喷洒水、泡沫沥青或乳化沥青〕、操作室和输料皮带等组成部分。

在厂拌设备中，一般有两个集料仓，一个用于添加铣刨料，设有筛网筛除超粒径的团粒；另外一个用于添加新骨料。

通过集料仓的开口比例来控制铣刨料与新抖的比例，通过称重后与水泥等填料混和，然后输送至双卧轴强制搅拌锅内。

在强制拌和锅上方装有沥青喷嘴和水喷嘴，可以同时喷洒泡沫沥青和水，喷入量可根据集料的质量，通过电脑进行控制。

沥青罐车通过软管与图4-3所示的厂拌设各相接，提供生产泡沫沥青所需的热沥青，储水箱用于向设备提供拌和用水和发泡用水，同时可以通过水车等向储水箱补充水。

通过厂拌设备上的试验喷嘴可检验现场沥青发泡效果。

另外，还需对拌制出的泡沫沥青混合料进行目测检查，包括料的湿度以及沥青分布是否均匀等，以保证混合料性能符合设计要求。

图4-3 泡沫沥青混合料厂拌冷再生设备示意图
铣刨机和厂拌再生设备是进行厂拌冷再生施工的关键设备，前者通过对旧路面的铣刨，保证生产级配合适的铣刨料，后者实现了沥青发泡和混合料生产的关键工艺。

因此必须加强对操作人员的培训和技术交底，保证设各正常、高效的工作。

在施工过程中，应对铣刨机和厂拌再生设备进行日常检测和维护。

4．2 厂拌泡沫沥青再生混合料冷再生基层的压实工艺原理
厂拌泡沫沥青再生基层的压实度对其路用性能有着重要影响。

如果再生层的压实度不 水泥螺旋添加系统 卸料皮带 双轴强制卧式搅
拌锅
集料配料皮带
4500L 的水箱
178 H P 的 柴油发动机
水、泡沫沥青喷洒系统
料斗 可以摆动的
驾驶室
足，不仅影响再生混合料的强度，较大的透水性还将成为再生层发生水损害的隐患。

此外，在车辆荷载的作用下，再生层的压密变形较大从而导致路表车辙的出现。

因此，在泡沫沥青再生基层的施工过程中，必须按照规定严格压实过程，以保证再生层的结构强度和稳定性。

厂拌泡沫沥青再生基层的压实一般分成三个阶段：初压，复压和终压。

初压的目的是使得混合料就位、稳定。

工程实践说明如果不采取静压而直接振动压实，会造成再生层材料的推挤变形和外表裂缝问题。

复压的目的是对混合料进行进一步的压实，使得混合料的骨架充分形成，到达规定的压实度。

其后，进行终压，目的在于消除复压阶段留下的轮迹，使得材料外表的纹理更加致密。

图4-4 泡沫沥青厂拌冷再基层的碾压
泡沫沥青再生基层的压实工序为：①采用双钢轮静压，使再生料获得初期的稳定和密实：②采用高幅低频强振数遍，使得再生层底部区域到达获得密实：③采用低幅高频弱振数遍，在不扰动再生层已较密实底部的前提下，到达对再生层顶部的密实：④对再生层外表进行撒水湿润后，用胶轮压路机完成终压，发挥胶轮特有的搓揉作用，并且可以在再生层外表获得比较致密的纹理构造。

应该注意的是，在胶轮压路机进行终压前，如果再生层外表干燥，可以采用洒水车对再生层外表进行洒水湿润，但是洒水量应严格控制，到达外表湿润即可。

5 施工工艺流程和操作要点
施工工艺流程见图5-1。

施工准备工作
〔1〕旧路面的铣刨
铣刨机对待维修路段正式铣刨之前，首先应按照设计铣刨深度，变化不同的铣刨速度分别生产铣刨料。

通过筛分试验，比照目标级配范围，选择最接近的级配所对应的速度作为施工铣刨速度。

在铣刨过程中，铣刨机应以稳定的速度前进，从而保证铣刨料级配的均匀性，并保证下承层的纵横坡度满足设计要求。

铣刨后的路面坑槽，必须清扫，保持下承层外表干净、平整。

〔2〕弯沉测试和病害调查
铣刨机将面层铣刨后，下卧基层外表完全暴露出来，此时应对下卧层的病害进行调查，对于大面积网裂和贯穿整个车行道的横向裂缝进行标记，必要时可以撒水辅助观察。

应测试铣刨后基层的弯沉，根据设计要求，对弯沉值过大的区域进行标记。

〔3〕铣刨后基层的害病处理
对于严重病害发生处和弯沉过大点都应该在加铺泡沫沥青再生层前进行预处理，具体方法是：在整个行车道区域内，沿道路纵向挖除标记点前后5m范围内的原基层，换填新水稳材料。

该工作必须至少在施工的前一天完成。

〔4〕铣刨料的破碎、筛分和储存
铣刨料在拌合厂地堆放时，应按照铣刨深度、结构层次及材料种类的不同分类放置。

对于铣刨料中的超粒径颗粒，应筛分并集中破碎后储存。

必须对堆积在拌合场地的铣刨料、石屑等材料采取防雨措施，防止雨水的浸泡。

生产和运输
(1) 厂拌设备的准备工作
在施工开始前，应对厂拌设备进行标定，保证材料掺配的准确性。

设备喷洒系统设定的沥青温度和发泡用水量以室内试验确定的合适发泡条件为依据，在施工过程中，必须考虑到沥青罐车容量、运输距离和施工时间确定热沥青出厂温度。

在施工前应对设备的发泡效果进行检测，发泡评价指标不得低于室内设计数值。

(2) 泡沫沥青混合料的生产
在泡沫沥青再生混合料生产过程中，集料由装卸机装入料仓，沥青罐车和水泥灌分别与厂拌设备KMA200相连接，设备能够按照设定比例，自动控制材料进入数量。

当水泥、铣刨料、粗料、细料和拌合用水进入拌合锅时，拌锅上方的喷洒系统开始喷入泡沫沥青，同时双卧轴拌和设备开始强制拌和，生产泡沫沥青混合料。

(3) 生产中的材料装卸方法
图5-1 厂拌泡沫沥青再生基层施工工艺流程图
由于厂拌设备只有两个进料仓，当同时加入粗料、细料和铣刨料时就遇到困难。

因此装料时首先将粗料和细料在料场中按比例堆放混和，采用装卸机充分拌和均匀，然后将其装入设备的一侧料仓；另一测料仓用于装入铣刨料。

(4) 泡沫沥青混合料的质量控制
在拌和生产过程中，必须连续观测生产的泡沫沥青混合料拌和是否均匀，一旦发现出现条状或结团现象，应立即停止生产；在正常施工时，也需要对泡沫沥青混合料进行抽检，以保证混合料性能符合设计要求。

具体检测项目和方法详见6.2。

(5) 再生料的装载
为了减少离析，泡沫沥青混合料首先通过设备尾部的皮带输送机传送至地面，使用一台装载机搅拌后再装入卡车，然后再运往施工现场；
(6) 再生料的运输
泡沫沥青混合料生产完毕后，应当尽快运输至现场进行摊铺和压实。

为了防止运输和等待摊铺过程中车箱外表材料水分散失过快，应在再生料的外表覆盖一条湿布。

如果再生材料中含有水泥类等活性填料，那么卡车从装料至再生层压实完成后，其时间间隔不得超过4小时。

摊铺与压实
(1) 摊铺压实设备和参数
运输至现场的再生料，可以使用常规热拌沥青混合料的设备进行摊铺和压实。

摊铺过程中泡沫沥青混合料的松铺系数一般为1.1~1.3之间。

摊铺过程中不应发现明显的离析，否则必须挖除返工。

(2) 厂拌再生施工的碾压工艺
再生料的碾压工艺依次为：双钢轮压路机静压一遍→单钢轮压路机高幅低频强振压实3~4遍→单钢轮压路机高频低幅弱振压实3~5遍→轮胎压路机压实4~6遍。

在碾压的过程中，视外表干燥情形决定是否洒水，
(3) 碾压过程中的操作要求
双钢轮压路机的工作速度不得超过3km/h。

胶轮压路机的工作速度不得超过2.5km/h。

每次压实必须错1/3轮。

如果再生层厚度较厚，可以采用分层摊铺、分层压实的方法。

同时应当根据再生层的厚度，选择压实设备的类型和吨位。

泡沫沥青再生料摊铺后应当及时压实。

操作要点
(1) 施工的环境要求
当检测料堆的温度低于10℃时不宜进行再生作业。

同时在雾天或者雨天也不宜进行再生作业。

如果出现阴雨天气，应当及时对泡沫沥青再生基层做封层处理，以防止雨水渗入基层内部。

(2) 沥青用量检测
一方面通过设备上测重传感器电脑采集系统的显示数字，监控每生产100t冷再生料的沥青用量，并进行记录；另一方面在施工前后，分别对沥青罐车过磅，采用总量控制方法进行检测。

如果不一致，以总量控制得到的结果为依据，对再生设备的计算采集系统重新进行标定。

(3)水泥填料的控制
水泥类填料可用水泥泵打入料仓，按照质量分数进行控制。

厂拌再生时，应通过标定的电子测重仪，保证辅助水泥的均匀加入。

每一个生产台班都要记录辅助粘结剂的用量。

(4) 接缝处置
厂拌施工接缝包括纵向接缝和横向接缝，纵向接缝平行于路中心线，一般是两个施工面的交界处；横向接缝主要是指由于前一段施工结束后与下一段施工开始处的区域。

所有的纵向和横向接缝处都要往完全压实的路段一侧去除部分材料。

纵向和横向接缝至少分别去除200mm和100mm。

(5) 开放交通
泡沫沥青再生基层碾压完成后既可以开放交通，但应该限制重载车辆行驶。

也可以根据施工进度，随时加铺沥青面层。

6 材料与设备
6.1 材料
沥青
沥青可以采用70号或90号基质沥青，所选用的沥青必须满足我国《公路沥青路面施工技术标准》〔JTGF40-2004〕中“道路石油沥青”的技术要求。

沥青的发泡效果指标应满足：膨胀比大于10、半衰期大于10s的要求，并由此确定合适的发泡条件。

石屑、碎石和铣刨料
石屑和碎石应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有颗粒级配，质量稳定。

石屑规格为0~4.75mm或0~2.36mm，其技术规格应符合要求。

碎石是指粒径范围在4.75~26.5mm的集料，其技术规格应符合要求。

铣刨料由铣刨机或就地再生机生产，必须合理选择铣刨设备和铣刨速度以实现对铣刨料级配的控制。

铣刨料应干燥、材料组成稳定，其质量应符合表6-1的要求。

表6-1 铣刨料质量要求
活性填料
为了增加泡沫沥青混合料的水稳定性和粘结力，必须加入适量的活性填料，活性填料的一般选用水泥或石灰。

活性填料的种类和数量根据铣刨料中粉料的塑性指数确定。

水泥质量应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》〔GB175-1999〕“普通硅酸盐水泥的技术要求”中对32.5水泥或42.5水泥的规定。

石灰填料的质量应至少符合《公路路面基层施工技术标准》〔JTJ 034-93〕中三级石灰的技术要求。

水
用于施工的水，应对符合施工设备的要求，并且其水源应对稳定。

拌合用水要求洁净、无杂质，对具体水质并没有特殊的要求。

假设采用天然水源，吸水管应设有滤网，以防止杂草、树根等杂物堵塞拌合设备。

6.2 设备
厂拌再生设备
作为厂拌再生工艺核心的厂拌设备应该满足一下要求：
(1)具有与测重传感器和数据显示仪相连的全电脑控制系统，可以连续监控沥青、添加剂、发泡水及拌合水的用量；
(2)必须能够调整粗料、细料和铣刨料的输入比例，并精确控制沥青、水泥质量及拌合用水量。

连续生产能力不低于120t/h；
(3)厂拌设备上应当配有实验喷嘴，可以用来保证沥青流量稳定，并可检测沥青的发泡
倍数和半衰期，且沥青的喷嘴必须能够自清洗；
(4)厂拌设备的放置场地应位于施工路段附近。

沥青罐车
(1)厂拌再生工艺中需要不低于20吨的热沥青罐车2~3台，且每辆沥青罐车应该配备：
(2)温度计：量测罐车底部1/3处的沥青的温度；
(3)罐车后部的泊阀：完全打开后内径至少为75mm，能够放干罐车内的沥青；
罐体四周裹覆保温层。

压实设备
厂拌再生工艺的压实设备必须包括：双钢轮压路机1台〔带强弱振动调整〕，静重不低于12吨；单钢轮压路机1台〔带强弱振动调整〕，静重不低于18吨，胶轮压路机1台，静重不低于20吨。

自卸车
用于运输泡沫沥青混合料的自卸车数量可以根据施工现场距离和生产量灵活确定，但必须带有覆盖物，防止运输材料时的水分蒸发。

其他设备
厂拌施工还需要：装载机2~3台；水车2~3辆〔至少1台带有喷洒装置〕；摊铺机1台；铣刨机1台；水泥料仓〔20~50吨〕。

7 质量控制
(1)《公路路面基层施工技术标准》(JTJ 034—2000)
(2) 《公路工程质量检验评定标准》〔JTG F80-2012〕
材料质量管理
〔1〕原材料的质量管理与检查
原材料质量是影响再生层质量的关键，在进行泡沫沥青再生层施工之前，必须对所用铣刨料和原材料性能进行检测，用以判别原材料质量是否满足相关的技术要求，并作为泡沫沥青再生混合料组成设计的依据。

在施工过程中，当原材料品种发生变化时，需要随时进行相关检测。

铣刨料的检测项目主要包括：级配、粉料的塑性指数等。

而新加集料的检测项目有：级配、含水量、毛体积密度、粉料的塑性指数等，对于碎石集料还是测试其针片状含量和压碎
值。

对于沥青、水泥和石灰，应该按照相关的技术要求进行检测，同时还应检验沥青的发泡效果是否满足要求。

所用材料应符合以下表格的要求。

表7-1 再生混合料合成级配范围
表7-3 石屑材料的性能要求
表7-4 碎石材料的性能要求
表7-5 活性填料种类和用量
表7-6 普通硅酸盐水泥的技术要求
表7-7 石灰活性填料的技术标准
〔2〕泡沫沥青再生混合料的质量管理与检查
在再生施工开始之前，首先进行泡沫沥青再生混合料的组成设计，确定各个材料配合比，经确认的混合料配合比不得任意改动。

应检查就地再生机驾驶室的控制面板或者厂拌再生设备控制室操作面板上各项施工参数的设定值，核对电脑采集的打印记录的数据与显示值是否一致。

在泡沫沥青再生混合料生产过程中，应在就地再生机后或者厂拌再生出料皮带上随时观察再生料的外观质量和均匀性，判断是否有粗细集料别离、沥青结团现象，一旦发现有任何沥青结团和集料离析等现象，必须立即停止生产进行检查。

在施工现场并按照一定频率，对再生料进行抽样检测，主要进行再生料的材料组成检测和性能评定。

材料组成检测的主要项目为：级配组成、含水量、沥青用量和水泥用量等；性能评定的主要项目有：马歇尔试件的空隙率、稳定度和流值、劈裂强度和干湿劈裂强度比、抗压强度等
关键设备日常维护
厂拌施工工艺的关键设备包括铣刨机和厂拌再生设备。

铣刨机的关键部件为铣刨鼓，厂拌设备的关键部件为泡沫沥青喷洒系统。

对这些关键部位设备进行检查，一旦出现问题必须马上向项目技术人员汇报，进行相应处理。

8 安全措施
摊铺机驾驶台及作业现场要视野开阔，清除一切有碍工作的障碍物。

作业时无关人员不得在驾驶台上停留。

驾驶员不得擅离岗位。

自卸车向摊铺机卸料时，应协调动作，同步进行，防止互撞。

混合料运输车车辆状况良好，使用前应对制动、自卸系统进行检查，并要求车斗密封、后挡板牢靠。

施工现场设立安全告示牌，防止非施工人员进入施工现场；各交通路口设立交通文明指示牌；施工现场安全标志明显，夜间设警示灯。

现场用电作业人员遵守安全规程，按规定使用绝缘工具；移动式电器一律采用橡皮绝缘电缆，配电箱设门并配锁，符合“一机一闸，一箱一漏”要求。

施工机械设备实行定机定人定岗“三定”制度；严禁机械带“病”运转，超负荷作业；施工车辆在施工便道上的行驶速度不大于10km/h，严禁无证驾驶；设备必须有安全警示标志。

9 环保措施
施工下脚料、废料、余料要及时清理回收
控制噪声和灰尘，所有的工点用地，平整后铺砂屑或用混凝土外表处理，防止翻浆或尘土飞扬。

配备洒水车，对施工车辆经过的道路经常洒水灭尘，以保护环境，净化空气。

工程
结束后将临时用地复耕，恢复种植条件。

使用节能环保型机械设备
10 资源节约
对旧石料和旧粘结料实现了回收利用，并同时解决了传统维修方案中旧料堆弃，污染环境的问题，节约成本并保护了环境，真正实现了资源循环利用和可持续发展。

11 经济效益分析
编制单位利用该工法承接的40个大中修项目、折合公路里程300多公里的技术应用过程中，根据数据统计：已经利用了废旧沥青材料约65万吨，减少CO2排放约2000吨，缩短施工工期20％，节约投资8000多万元，取得了很好的经济、社会和生态效益。

泡沫沥青厂拌冷再生基层技术具有显著的经济效益和社会效益，主要表现有以下几点：
11.1 节能减排、资源利用。

与传统铣刨加铺方案相比，该工艺能够有效利用废料，减少因堆放废旧沥青的土地征地，减少了矿山开采，同时减少了CO2排放，保护了生态环境，实现了公路养护低碳化和可持续发展。

11.2 减少裂缝、延长寿命。

该技术基于柔性基层的理念，有效解决了半刚性基层的反射裂缝问题，从而延长道路使用寿命。

11.3 缩短工期、保障安全。

泡沫沥青方案比与传统维修方案缩短工期20%左右，一方面为后续施工争取珍贵时间，另一方面可以减少和遏制交通事故发生的频率。

12 应用实例
工程实例一：
104国道苍南段路面大修工程第1合同段，技术等级为一级公路，包括：K1979+859.6~K1985+215与K1989+354.8~K1993+262两段，路线全长km；工程主要内容为老路面铣刨、泡沫沥青冷再生工艺。

该项目于2008年5月始至2008年9月15日止。

该项目利用厂拌冷再生技术，经验收后施工质量优良，用户评价满意。

图12-3 泡沫沥青冷再生混合料的拌和现场图12-4 泡沫沥青冷再生基层施工现场工程实例二：
06省道建淳线，该项目起点位于建德市洋溪，与320国道相接，终点在淳安境内，在千岛湖镇与05省道相接，起点桩号K0+000，终点桩号K44+269，路线全长44.269公里，其中建德境内19.3公里，淳安境内24.969公里。

06省道建淳线于2007年8月14日开始，根据路况调查后逐段进行路面整治，采及泡沫沥青厂拌冷再生基层工艺，其实施的路段桩号如表所示；
段落桩号
K0+400~K2+000、K5+000~K7+000、K10+000~K10+620、建德段
K11+320~K11+700、K15+500~K19+300
K22+080~K26+000、K27+200~K28+150、K29+000~K29+495、淳安段
K29+835~K30+300、K30+470~K32+700
工程实施过程采用连续作业，泡沫沥青基层8月14日开始做试验路，10月4日全部完成。

该项目经过质量验收后满足标准要求，用户评价满意。

图12-4 06省道建淳线冷再生基层施工现场图12-5 省道建淳线冷再生基层的取芯工程实侧三：
04省道泡沫沥青再生试验路段总长度为3km，左幅〔彭公至幽灵关方向〕基层采用15cm～18cm就地冷再生柔性基层；右幅〔幽灵关至彭公方向〕基层采用厂拌冷再生柔性基层，厚度为15cm。

该项目于2006年7月24日开始，于8月4日结束，总工期为10天，该项目右幅在实施过程中首次采用该工法的工艺流程与质量控制要求，完工后经过项目验收，其施工质量完全符合设计要求，使用效果良好，用户与社会评价好。