乳化沥青就地再生在道路养护设计中的应用_夏楷.pdf
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1、DOI:10 13719/j cnki 1009 6825 202315035乳化沥青就地再生在道路养护设计中的应用收稿日期:2023 01 10作者简介:夏楷(1982 ),男,硕士,高级工程师,从事公路与市政道路设计与研究工作夏楷,李从保,马正峰(安徽省交通建设股份有限公司,安徽 合肥230041)摘要:乳化沥青就地再生施工工艺是通过机械将原沥青路面面层翻松、破碎后,掺入一定数量的乳化沥青、沥青再生剂、水泥、粗集料、细集料等,就地重新混合、摊铺、碾压成型后形成的新的路面面层,通过对 S601 环巢湖公路养护项目中乳化沥青就地再生设计的应用,论述了道路乳化沥青就地再生设计中对老路调查、病害分
2、析、设计方案确定等重难点,为类似的道路养护项目提供借鉴。关键词:乳化沥青;就地再生;道路养护中图分类号:TU535文献标识码:A文章编号:1009 6825(2023)15 0134 040引言乳化沥青冷拌再生技术在环境保护和社会经济效益方面具有热拌沥青混合料无法具备的优点。不仅避免石矿资源的过度开采,破坏环境;也避免大量废弃的沥青混合料长期堆存带来的各方面污染;同时还可延长施工季节,改善施工条件。我国各等级公路已突破 500 万 km,其中以沥青路面为主,每年有大量沥青路面需要养护,如何更好地利用老路路面资源,节约养护成本成为了重中之重。目前发达国家老路养护中 70%80%均利用废旧沥青路面
3、材料,而我国目前废旧沥青材料利用率还不足 50%,因此在道路养护项目中应加强对老路路面材料的利用。而乳化沥青就地再生是国内外应用最多的道路养护及改造的技术方法之一1 2。1项目背景S601 环巢湖公路,是连接合肥包河区、巢湖市、庐江县、肥西县的一条交通走廊带的重要载体,路线环巢湖一周。起点位于包河区与肥西县交界处,经肥东、巢湖、庐江,终点为肥西县与包河区交界处,路线全长 156516 km。巢湖段现状为一级公路,设计速度为 60 km/h,部分段落采用乳化沥青冷拌就地再生处理。2乳化沥青就地再生设计方案21老路路面调查S601 环巢湖大道自2014 年建成通车以后,已使用多年,属于路面性能的衰
4、变期,路面已出现大量的裂缝及其他不同程度的沥青路面常见病害(见图 1)。通过对路面破损评定,病害数量及病害程度仍在发展,结合检测单位路面现场调查资料的评定结果进行分析:S601 路面病害主要为纵横向裂缝、龟裂、块状裂缝等病害,本项目全路段 PCI 总体评价为“良”。根据 JTGH102009 公路养护技术规范规定,本项目对每公里路段 PCI 为“优”段进行预防性养护,对每公里路段 PCI 为“良、中”段进行修复养护设计3。(a)横向裂缝(b)纵向裂缝(c)龟裂(d)坑槽图 1现状路面病害图同时对道路路面进行取芯,一般路段路面芯样的完整性相对较好,部分病害路段(如重度裂缝、重度龟裂处),沥青面层
5、芯样开裂、水泥稳定碎石基层芯样开裂,同时个别水稳底基层芯样松散。22老路交通数据调查通过调取道路交通量数据监测点数据,并进行归类分析,环巢湖道路交通数据如表 1,表 2 所示。表 1环巢湖道路北段平均日交通量表辆/d年份汽车平均日交通量小货车 中货车 大货车 特大货 集装箱 小客车 大客车 拖拉机 摩托车2019 年631258573681322 2742721662602020 年660271602715342 3882861562732021 年712311635755422 525312162293通过对交通量数据进行分析:受 S105 交通分流影响,环巢湖公路北段交通量明显小于南段,同
6、时该段特大货车车辆比例较小,交通量年增长率为 4 6%左右;南段与 G346 共线,交通量较大,其中特大货车比例较大,该段431第 49 卷 第 15 期2 0 2 3 年 8 月山西建筑SHANXIACHITECTUEVol 49 No 15Aug2023主要承担巢湖至庐江交通通行,交通年增长率为 5 0%左右。通过对老路路面调查,其南段路面状况较差,路面状况与交通量有着密切的关系。表 2环巢湖道路南段平均日交通量表辆/d年份汽车平均日交通量小货车 中货车 大货车 特大货 集装箱 小客车 大客车 拖拉机 摩托车2019 年9792511071 708205 55627763552020 年
7、1 0282641201 793255 83429193732021 年 1 0842731311 823326 1223121239223路面病害成因分析受 2020 年强降雨影响,本项目部分路段发生水毁。现场调查资料显示,全线路面主要病害为纵横向裂缝、龟裂、块状裂缝、车辙、修补损坏等。对调查结果及有关资料进行分析后,道路病害成因如下:1)纵缝产生原因:纵缝主要分布于车道分界线处且连续,由于对向车道的差异交通量所产生的沉降差,导致水泥稳定碎石基层开裂反射至路面顶产生。路表、边坡等渗水,使局部路基受水浸泡后承载力值降低,在动静荷载的作用下,路基滑动产生裂缝。2)横缝产生原因:由于基层材料收缩,
8、在温度和行车荷载的作用下,以及合肥膨胀土受雨水影响反复膨胀收缩,裂缝将逐渐反射到沥青表面,形成不规则的横向路面反射裂缝。3)不规则裂缝产生原因:由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,使基层表面被泡软,在行车荷载反复作用下,粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆,基层表面被逐步掏空,产生不规则裂缝。4)龟裂产生原因:在行车荷载的反复作用下,沥青面层或稳定基层发生疲劳破坏后而产生的一系列相互交叉贯通的裂缝。5)车辙产生原因:在交叉口处,车辆刹车和启动过程中会对路面产生较大的水平推移力。6)坑槽产生原因:沥青面层温度应力裂缝,沥青面层疲劳裂缝,沥青面层抗剪强度不足,层间黏结不良
9、,沥青面层材料压密或流动变形,水分渗入导致损坏。24路面养护设计方案根据道路病害分布以及交通量预测情况,本次对项目不同路段采用不同的养护设计方案。1)预防性养护方案:道路路面病害主要以纵横裂缝为主,路面损坏状况指数 PCI80,同时路面行驶质量指数 QI80 以及车辙深度指数 DI75 的路段采用预防性养护方案。预防 性 养 护 方 案 为:老 路 病 害 局 部 修 复 处 治后+1 5 cm 冷拌冷铺超薄磨耗层的养护方案(见图 2)。图 2预防性养护方案设计图病害范围原沥青上面层原沥青中面层原沥青下面层老路基层老路底基层老路基层挖除原沥青下面层老路基层老路底基层原沥青下面层老路基层老路底基
10、层(a)老路病害图(b)老路病害挖除图(c)回填结构层4683446834468341.5涂热沥青(含坑壁)30 30 303030 30病害范围30 30 303030 30病害范围50 cm 宽 PE 高强抗裂贴1.5 cm 冷拌冷铺超薄磨耗层(加铺)4 cm AC-13 沥青混凝土(SBS 改性)6 cm AC-20 沥青混凝土(SBS 改性)8 cm AC-25 沥青混凝土C15 素混凝土换填黏层黏层黏层透封层单位:cm2)结构性修复(大修)处治方案:道路沥青面层结构较松散、老化,病害主要以坑槽、龟裂为主,路面损坏状况指数 70PCI 80,同时路面行驶质量指数 70QI 80 的路段
11、采用结构性修复(大修)方案。结构性修复(大修):病害处治+铣刨老路上面层+8 cm 乳化沥青就地冷再生沥青混凝土+4 cmAC 13 细粒式沥青混凝土(SBS 改性)(见图 3)。3)结构性修复(大修)处治方案:道路沥青面层结构严重松散、老化,病害主要以坑槽、龟裂为主,路面损坏状况指数 PCI 70,同时路面行驶质量指数 QI 70 的路段采用结构性修复(大修)方案。结构性修复(大修):病害处治+铣刨老路中上面层+10 cm 乳化沥青就地冷再生沥青混凝土+6 cm AC 20C 中粒式沥青混凝土(SBS 改性)+4 cm AC 13 细粒式沥青混凝土(SBS 改性)(见图 4)。3乳化沥青就地
12、再生施工工艺要求31铣刨原路面 AP 材料分析本次铣刨原路面主要采用中上面层沥青混合料,原级配为 AC 20 和 AC 13。就地再生设计需要对原路面铣刨 AP 料进行分析论证,确定相关参数。通过对 AP 集料筛分试验结果显示,铣刨后的 AP集料 19 mm 筛孔通过率为 100%,9 5 mm 筛孔通过率为65 3%,0 15 mm 筛孔通过率为 1 6%。因此 AP 集料级配偏小,粗骨料偏少。通过对 AP 集料沥青回收的试验分析,沥青老化严重,其中针入度降低较大,延度丧失严重。32乳化沥青再生混合料技术指标要求本次乳化沥青冷再生混合料作为中、下面层,其混合料531第 49 卷 第 15 期
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