道路维修养护中的就地冷再生技术应用探究

道路维修养护中的就地冷再生技术应用探究
随着全国公路建设的高速发展，我省的公路交通事业也取得了丰硕的成果，目前我市普通干线公路通车里程达到2448公里。

在国省干线公路网逐步形成的同时，我市干线公路大中修、改扩建工程比例也开始不断扩大，进入建养并举的时代。

在路面的养护和改扩建过程中将会产生大量的废旧沥青混合料。

沥青路面改造过程中若继续采用传统方式，不仅增加了重修路面所需的沥青和砂石材料，破坏周围环境，而且容易造成环境污染。

如果将沥青面层及基层旧料加以再生利用，不仅可以节约大量的筑路材料，充分利用旧路材料，还有利于节约能源，避免环境污染，降低工程造价。

1.就地冷再生技术特性
就地冷再生是通过大型的现场再生设备一次完成原路面进行破碎、添加新粘结剂、拌和、摊铺的施工工艺。

就地冷再生后的材料可以作为新结构中的基层和中下面层。

沥青混合料就地冷再生技术能够节约大量的沥青和砂石材料，节省工程投资，带来较为可观的经济效益。

同时，由于沥青混合料的再生利用，大大减少了筑路材料的用量，节约了能源，具有更重要的环境保护意义，被人们称之为“绿色”施工技术。

国内有些科研院所对沥青路面再生技术进行了研究，但由于冷再生技术受旧路面状况、交通荷载、自然环境等条件的影响很大，因此，有必要在我市干线公路上开展冷再生技术的相关研究。

2.就地冷再生施工工艺
冷再生材料的特性取决于再生过程中添加粘结剂，目前主要有无机类和沥青类两大种。

无机类粘结剂包括水泥、石灰等材料，稳定以后材料为我们非常熟悉的半刚性材料；沥青类粘结剂包括泡沫沥青和乳化沥青两种，稳定以后材料为柔性材料。

从目前国内外发展来看，在二、三级公路和农村公路主要采用水泥作为粘结剂；高速公路和一级公路主要采用泡沫沥青和乳化沥青作为粘结剂。

根据路面不同结构层性能要求，选取不同再生剂，分析其再生机理，进行混合料配合设计和路用性能试验，为促进再生沥青路面大面积推广应用提供必要的基础试验支撑。

充分发挥其资源循环利用、节约工程造价、保护生态环境等优点。

就我国北方地区道路结构来讲，以水泥作为添加料对沥青混凝土路面进行就地冷再生是最常用的一种方案，水泥的通常用量按重量计在3%～5%之间比较合适。

其主要施工方案如下：
（1）旧路面破碎拌和。

旧路面再生可采用半封闭施工，改善交通中断状况及施工安全。

为避免出现条梗，相邻两幅重叠20～30cm。

工作时，冷再生机需搭配一辆洒水车搭配保证拌和用水，随拌随检查含水量，有专人随时跟机检测拌和深度，确保拌合料含水量及拌合层厚度。

破碎拌和后，经筛分大颗粒内如颗粒团过多，可用再生机或路拌机加拌一次，水分不足路段，加拌前及时补洒水，保证再生混合料的稳定性。

（2）路面混合料分析。

拌和后的旧料分析包括旧料的筛分结果，最佳含水量，最大干密度以及松铺量的确定，作业段合理长度确定。

实验室从现场均衡取料，通过对拌合料的筛分，通过多次击实试验，确定粒料的最大干密度、最佳含水量为、松铺厚度。

通过冷再生的延迟时间对强度的影响试验，确定其延迟时间。

施工中，严格控制从加水泥开始拌和到碾压完成的时间在4h内完成，通过试验段确定工作段的合理长度。

（3）破碎后的旧路整形。

整幅路段拌和完成后，用平地机初步整平，再用震动压路机稳压2遍，测量人员根据设计纵断高程和横坡度，每10米为一断面分左中右及1/4处5个点测出高程，按松铺系数，人工找出基准点，相邻两个点用石灰连成线，高程不足时及时用平地机刮平。

通过旧路整形达到“调坡”“调拱”的目的，且保证平整度。

其施工工艺见图1。

图1 就地冷再生施工工艺流程图
3.项目依托工程情况
本项目依托工程为某维修改造工程，计算行车速度为80Km/h、60Km/h（扎刹梁），路基宽度12m，路面宽度9m，桥涵设计荷载为汽车-20级、挂车-100，桥梁与路基同宽，路面标准轴载100KN，设计洪水频率：大、中桥为1/100，小桥、涵洞为1/50，路基为1/50。

该路段主线自2004年建成通车，运营状况良好，
随着重载运输车辆急速增加，路面出现大量路面病害，尤其以车辙、拥抱以及坑槽等结构性破坏为主。

4.项目社会经济效益分析
（1）项目经费估算情况。

本项目总经费预算投入240万元，分项项目经费如下表1所示。

（2）依托项目改建工程方案。

根据其改建工程设计方案，起讫桩号K304+000～K421+800，全长117.8km，微表处54.81km，半幅罩面7.46km，全幅重铺55.53km，其中采用就地冷再生技术路段为K319+300～K321+300，K359+100～K361+500，总长4.4km，其余路段采用传统挖出重铺工艺及铣刨后加铺结构层工艺，三种方案路面结构图见表2所示。

（3）经济效益对比分析。

对三种方案采用施工工藝中的旧路面挖除、运输、堆放以及基层、底基层的铺筑费用明细进行比较，下表为就地冷再生与其它方案的直接经济成本对比。

由上表可以看出，由于施工工艺简单并且直接降低了成本，就地冷再生对材料是就地取材省去了原材料的采购、加工和运输等一大堆环节，简化了施工工序。

就地冷再生的成本费主要是机械费、添加剂费用和人工费，相对于铺筑半刚性基层来讲主要节省了以下费用：旧路面的铣刨及废料的运输费用、铺筑基层的原材料费用以及缩短工期带来的直接经济效益。

经过对比分析，就地冷再生技术相对于传统的挖出重铺工艺节省近30%，较铣刨后加铺结构层方案节省43%，经济效益十分显著。

（4）社会效益分析。

①节能减排、资源的循环利用。

与传统的沥青路面处理方式相比较，就地冷再生技术在不影响路面使用性能的前提下，可节省加热能源80%以上，减少CO2排放量80%以上，该工艺能有效利用废料，解决了旧料堆弃占地及环境污染问题，可大量减少石料开采，节约用于堆放废旧沥青材料的土地，实现了资源再生利用和可持续发展。

②降低道路运营成本、延长了路面寿命。

该技术能有效解决路基不稳定沉降问题、延长道路使用寿命、减少路面水损、延长沥青面层使用寿命、降低道路运营全寿命成本。

③控制路面标高、快速恢复交通。

就地冷再生方案可以较好的控制路面标高，解决道路上方设有立体交叉和沿线穿镇路段不允许抬高路面标高的难题，快速恢复交通。

④减少石料开采、保护生态环境就地冷再生技术能够充分利用原有路面材料、节省材料开采、保护资源、节约道路建设成本并有效保护环境，缩短施工工期。

⑤保畅有利、促进经济
发展。

就地冷再生工艺可以缩短20%工期，这将有效减轻施工中的安全维护压力、有效保证车辆通行、减少施工安全维护费用、同时有助于保障道路畅通安全，给公路快速养护、沿线乡镇地方经济发展赢得宝贵时间。

5.就地冷再生技术可行性研究分析
按照经费预算，项目投资费用240万元，按照传统的挖除重铺技术比较，根据预算节省费用45元/m2，与铣刨后加铺结构层工艺对比，节省费用近80元/m2，平均节省费用60元/m2，如果按照节省费用10%进行租赁费用收取，费用为6元/m2，按照设计路面宽度9m，1km租赁费用为5.4万元，100km费用达到540万，利用44.5km即能达到盈亏平衡。

6.小结
就地冷再生技术解决了沥青路面翻修所产生大量废料对环境污染问题，符合我国可持续发展战略中废物资源化的要求；节约了大量的砂石材料，减少了对材料的需求量，减少了开山采石对环境的破坏；没有任何废弃物，属于环保工程项目；节省投资，降低了工程造价；利用就地冷再生设备施工，极大的改善了施工人员的作业条件；通过冷再生技术使某些原来不能及时翻修的旧沥青路面得以修复，从而改善了道路状况，提高了公路的运输能力。

综上所述，冷再生技术具有直接的经济效益和间接的社會和环境效益，其推广前景非常广阔。

经过经济效益分析，按照预算价格进行对比，就地冷再生技术较传统挖出重铺工艺节省费用近30%，与铣刨后加铺结构层工艺相比节省费用43%，经济效益显著，按照节省费用10%为租赁费用，应用44.5km能够达到盈亏平衡，通过该技术的利用不仅拓宽了公司的市场，而且就地冷再生在我市的应用技术咨询方面打下了良好的基础，具有一定的可行性。